Электрофон

Для проигрывания грампластинок наша промышленность выпускает электропроигрывающиеустройства, называемые сокращенно ЭПУ. Механизм ЭПУ состоит из пьезокерамического звукоснимателя, электродвига­теля с диском для грампластинки и системы рычагов для пуска и автома­тической остановки электродвигателя по окончании грамзаписи. Именно такими электромеханическими устройствами снабжают все радиолы — радиовещатель­ные приемники, низкочастотные тракты которых можно использовать для воспроизведения грамзаписи.

В твоем распоряжении может оказаться ЭПУ, вмонтированное в пластмас­совый ящик, похожий на чемодан. Для воспроизведения грамзаписи при этом нужен радиовещательный приемник или телевизор, в которых предусмотрены гнезда для подключения звукоснимателя ЭПУ, или усилитель звуковой частоты с громкоговорителем на выходе.

А нельзя ли усилитель звуковой частоты вмонтировать непосредственно в корпусе электропроигрывателя? Разумеется, можно! Получится переносный электрофон. Такое радиотехническое устройство для громкого воспроизведения грамзаписи я и предлагаю тебе для конструирования.

Принципиальная схема возможного варианта усилителя электрофона изо­бражена на рис. 184. Здесь из всех элементов ЭПУ показан только звукосни матель Зс1, подключенный ко входу усилителя.

Рис. 184. Усилитель электрофона.

Первая, наиболее характерная особенность этого усилителя заключается в том, что его питание, как и питание электродвигателя ЭПУ, осуществляется от сети переменного тока, а вторая — то, что усилитель бестрансформаторпый.

Номинальная выходная мощность усилителя 1 Вт, чувствительность око­ло 100 мВ. Полоса частот равномерно усиливаемых колебаний примерно от 30 до 15 кГц. Электродинамическую головку прямого излучения Гр1 выносного громкоговорителя подключают к выходу усилителя через двухконтактный штеп­сельный разъем Ш1.

Разбор работы усилителя начну с блока питания. В него входят: трансформатор питания Тр1, двухполупериодный выпрямитель на диодах Д2— вклю­ченных по мостовой схеме, стабилитрон Д1, транзистор T8 и электролитические конденсаторы С12 и С11. Эта часть должна напомнить тебе выпрямитель со стабилизатором выходного напряжения, который я рекомендовал тебе в восьмой беседе. Только здесь выходное напряжение не регулируется и равно 12 В, т. е. напряжению стабилизации используемого в блоке стабилитрона Д814Д, Это стабилизированное напряжение блока подается к усилителю.

Ток, потребляемый усилителями от блока питания, достигает 250—280 мА, поэтому транзистор стабилизатора выпрямителя должен быть средней или большой мощности.

Неоновая лампа Л1, подключенная к первичной обмотке трансформатора через гасящий резистор выполняет роль индикатора включения питания. Конденсаторы С13 и С14 снижают уровень электрических индустриальных помех, проникающих в цепи питания усилителя и создающих трески, примешиваю­щиеся к звуковоспроизведению.

Выпрямитель через двухполюсный выключатель В1 подключают к цепи питания электродвигателя ЭПУ.

Усилитель пятикаскадный, на семи транзисторах Т1 — Т7. Из них транзис­тор Т5 структуры п-р-п. Первый каскад усилителя является согласующим между звукоснимателем и входом основного усилителя. Чтобы он возможно слабее шунтировал звукосниматель, его транзистор Тг работает как эмиттерный пов­торитель. Отрицательное напряжение смещения на базу транзистора подается с делителя R2R3 через резисторы R4 и R5. Между эмиттерной и базовой цепями транзистора Т1 включен электролитический конденсатор С3, способствующий увеличению входного сопротивления каскада примерно до 1 МОм. Это значи­тельно больше входного сопротивления аналогичного каскада предыдущего усилителя.

Резистор R1 и конденсатор С1 образуют корректирующую цепь, несколько ослабляющую наивысшие частоты звукового диапазона. Но ее, в принципе, может и не быть.

С резистора R6, являющегося нагрузкой транзистора согласующего каскада, сигнал звукоснимателя через конденсатор С4 подается на переменный резис­тор R7, являющийся регулятором громкости, а с его движка — через конденсатор С5 на базу транзистора Т2. Транзистор этого каскада усилителя включен по схеме ОЭ. Его нагрузкой служит резистор R9. Напряжение смеще­ния на базу подается с коллектора через резистор R8. При таком способе смещения между коллектором и базой транзистора создается отрицательная обратная связь, стабилизирующая работу каскада. Эмиттерный резистор малое сопротивление которого практически не сказывается на режиме транзистора, является элементом другой цепи отрицательной обратной связи, о которой скажу позже.

* Прописной (большой) буквой Ш обозначают штепсельные разъемы. В данном слчае два гнезда, соединенные двумя линиями, символизирующими меканическую (не электрическую!) связь между ними, рассматриваются как гнездовая часть разъема. Штырьковой частью этого разъема может быть двухштырьковая штепсельная вилка.

Третий каскад на транзисторе Т3, включенном по схеме ОЭ, не только дополнительно усиливает сигнал, поступающий к нему через конденсатор С6 от предыдущего каскада, но и обеспечивает последующим каскадам двухтактный режим работы.

Вспомни мой рассказ о принципе работы двухтактного усилителя. Для работы каскада в таком режиме на управляющие электроды транзисторов усиливаемое напряжение звуковой частоты должно подаваться в противофазе, т. е. со сдвигом фаз на 180*. Там это получалось с помощью межкаскадного переходного трансформатора фазоинверсного каскада. Здесь же это достигается благодаря использованию в предоконечном каскаде транзисторов разной структуры: Т4-структуры р-п-р и Т5 — структуры п-р-п.

Вот как это получается. Коллекторную нагрузку транзистора Т3 третьего каскада образуют резисторы R15, R14 и звуковая катушка головки Гр1 громко­говорителя. Сопротивление резистора Т14 в этой цепи значительно больше сопротивления резистора R15 и звуковой катушки головки, поэтому на нем в основном происходит падение напряжения усиливаемого сигнала, которое подается непосредственно на базы транзисторов Т4 и Т5 четвертого каскада. Транзистор Т4 (р-п-р) усиливает отрицательные, а транзистор Т5 (п-р-п) поло­жительные полуволны сигнала звуковой частоты. В результате на резисторах R17 и R18, выполняющих роль нагрузок транзисторов Т4 и Т5, создаются одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе (сдвинутые по фазе на 180) импульсы звуковых колебаний, которые усиливаются по мощности транзисторами Т6 и Т7 выходного двухтактного каскада. Мощные колебания звуковой частоты со средней точки транзисторов этого каскада, именуемой точкой симметрии, поступают через конденсатор С9 к головке Гр1 громко­говорителя и преобразуются ею в звуковые колебания.

Емкость конденсатора С9 должна быть возможно большей (во всяком слу­чае — не меньше 100 мкФ), чтобы не оказывать заметного сопротивления коле­баниям низших звуковых частот. Резистор являющийся основной коллек­торной нагрузкой транзистора Т3, правым (по схеме) выводом подключен к отрицательному проводнику источника питания не непосредственно, а через головку Гр1. При таком его включении между выходом и базой транзистора Т4 создается положительная обратная связь, выравнивающая условия работы тран­зисторов предоконечного каскада.

Какова роль резистора R15? Он нужен для устранения искажений типа «ступенька» (см. рис. 181). Коллекторный ток транзистора Т3 создает на этом резисторе падение напряжения, равное 0,2—0,3 В, которое вместе с низкочастот­ным сигналом подается на базы транзисторов Т4 и Т5. При этом на базе транзистора Т4 относительно его эмиттера появляется отрицательное напряже­ние смещения, а на базе транзистора Т5 относительно его эмиттера — положи­тельное. В результате транзисторы несколько приоткрываются и не искажают слабый усиливаемый сигнал.

Обращаю внимание на способ подачи напряжения смещения на базу тран­зистора Т3. Правый (по схеме) вывод резисторов R11 делителя R11, R12 соединен не с общим минусом источника питания, а с точкой симметрии выходного каскада. Но в этой точке действует переменное напряжение звуковой частоты. Значит, на базу транзистора Т3 через резистор вместе с постоянным напря­жением смещения подается и переменное напряжение звуковой частоты, образуя отрицательную обратную связь по напряжению, стабилизирующую работу трех каскадов усилителя.

Резистор элемент термостабилизации режима работы транзистора Т3, а шунтирующий его конденсатор С8 ослабляет отрицательную обратную связь между эмиттером и базой этого транзистора, снижающую усиление каскада. Конденсатор С10 и резистор R19 совместно с резистором R10 создают между выходом и вторым каскадом усилителя цепь отрицательной обратной связи по переменному напряжению. Охватывая четыре каскада, она, несколько снижая чувствительность, улучшает качество работы усилителя в целом. Глубину этой отрицательной обратной связи можно регулировать подбором резистора

Резистор R13 и конденсатор С7 образуют развязывающий фильтр — ячейку, предотвращающую самовозбуждение усилителя из-за паразитных связей между его выходом и входом через общий источник питания. Подобный фильтр, и даже не один, будет во многих твоих конструкциях, поэтому считаю нужным поподробнее рассказать о его действии.

Дело в том, что основным потребителем тока усилителя является его выходной каскад. В усилителе, о котором сейчас идет речь, ток покоя тран­зисторов выходного каскада составляет 10 — 12 мА, что уже более чем в два раза больше тока, потребляемого транзисторами всех других каскадов. Во время работы усилителя ток выходного каскада изменяется со звуковой часто­той и при наиболее сильных сигналах увеличивается до 200—250 мА. С такой же частотой изменяется в небольших пределах и напряжение ис­точника питания, а значит и (если фильтра не будет) в цепях транзисторов других каскадов. При этом между выходом и входом усилителя через общий источник питания может возникнуть положительная обратная связь, и если она достаточно сильная, то усилитель самовозбуждается.

Чтобы предотвратить это неприятное явление, в усилитель введен фильтр R13C7. По своему действию он должен напомнить тебе ячейку сглаживающего фильтра выпрямителя. На резисторе Л13 происходит падение напря­жения, в том числе и колебаний звуковой частоты, создаваемых в общей цепи питания выходным каскадом. Конденсатор С7 включен, как и в выпрямителе, параллельно источнику тока. При повышении напряжения на его обкладках он заряжается больше, а при понижении напряжения в цепи питания он заряжается, поддерживая таким образом постоянство напряжения в тех участках цепи, к которым он подключен. Таким образом, ячейка R13C7 развязывает, как бы разобщает, каскады усилителя по переменному току, что предотвращает само­возбуждение, поэтому ее и называют развязывающим фильтром.

Каковы преимущества этого усилителя перед аналогичными усилителями с трансформаторами (например, по схеме на рис. 179). Их в основном два. Первое преимущество чисто конструктивного характера — отсутствие сравни­тельно сложных и громоздких переходного и выходного трансформаторов. Это позволяет конструировать более компактные и легкие усилители, что особенно важно для переносной аппаратуры. Второе преимущество качественное — отсут­ствие искажений, вносимых в работу усилителя трансформаторами, и равно­мерность усиления по диапазону звуковых частот. Бестрансформаторный усили­тель может равномерно усиливать практически почти весь воспринимаемый нами диапазон звуковых частот (примерно от 20 — 40 Гц до 35—20 кГц). Аналогичный же усилитель с переходным и выходным трансформаторами равно­мерно усиливает более узкий диапазон звуковых колебаний, примерно от 100 Гц до 5—6 кГц.

Эти преимущества бестрансформаторных усилителей достигаются в основ­ном за счет усложнения их выходных каскадов и некоторого увеличения расхода энергии на их питание.

Внешний вид и внутреннее устройство электрофона показаны на рис. 185. Усилитель и блок питания смонтированы на отдельных платах, которые (с учетом конструктивных особенностей электропроигрывателя) винтами с гайками на невысоких цилиндрических стойках укреплены на дне корпуса. Регулятор гром­кости объединенный с выключателем питания B1 и индикатор включения питания Л1 находятся на панели ЭПУ возле звукоснимателя.

Гнездовую часть штепсельного разъема (двухгнездовую колодку) для соеди­нения звуковой катушки головки громкоговорителя с выходом усилителя можно укрепить на одной из боковых стенок.

Рис. 185. Размещение усилителя и его блока питания в корпусе электрод проигрывателя.

Внешний вид монтажных плат усилителя, блока питания и схемы соеди­нения деталей на них показаны на рис. 186. Их печатные платы выполнены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм способом, описанным в предыдущей беседе (см. стр. 180). Монтаж может быть навесным, с исполь­зованием пустотелых заклепок или шпилек, запрессованных в отверстиях в гетинаксовых или текстолитовых платах.

Статический коэффициент передачи тока h21э транзисторов может быть 40-50. В первом каскаде усилителя желательно использовать малошумящий транзистор МП39Б, П27А или ГТ310А. Транзистор МП38 (Т5) можно заменить транзисторами МП35-МП37, П213-транзисторами П201-П203, П214. Все постоянные резисторы МЛТ-0,5 (можно МЛТ-0,25, МЛТ-0,125), пе­ременный резистор R7 (с выключателем питания В1) СПЗ-4ВМ. Все электро­литические конденсаторы, кроме С2 (для удобства монтажа он ЭМ), типа К50-6. Неэлектролитические конденсаторы любые (МБ, КЛС, КСО, К10-7А), но номи­нальное напряжение конденсаторов С13 и С14 должно быть не менее 400 В. Динамическая головка Гр1 громкоговорителя мощностью не менее 1 Вт (например, типа 1ГД-36, 1ГД-40, 2ГД-22, ЗГД-31).

Мощные транзисторы усилителя и стабилизатора напряжения блока пи­тания снабжены теплоотводами (радиаторами) — П-образными пластинками из дюралюминия, плотно прилегающими к корпусам транзисторов (рис. 187). Вок­руг крепежных винтов теплоотводов с транзисторами на плате фольга удалена. Выводы транзисторов, на которые надеты отрезки поливинилхлоридной трубки, соединены с соответствующими им токонесущими площадками плат изолиро­ванными монтажными проводниками.

Рис. 186. Внешний вид и схемы монтажных плат усилителя (а) и блока питания (б).

В качестве трансформатора питания использован трансформатор ТВК-110-Л-2 (выходной трансформатор кадровой развертки телевизора). Его обмотка I (2430 витков провода ПЭВ-1 0,15) работает как сетевая, обмотка II (150 витков провода ПЭВ-1 0.55) — как понижающая, а обмотка III не исполь­зуется. Такую функцию в блоке питания может выполнять также трансформатор ТВК-90. Для выпрямителя пригодны любые плоскостные диоды. Стабилитрон Д814Д можно заменить близкими ему по напряжению стабилизации стабили­тронами Д811, Д813, Д814Г.

Конструкция громкоговорителя может быть как горизонтальной (рис. 188), так и вертикальной — это дело вкуса. Для его ящика используй хорошо про­клеенную толстую фанеру или плиту спрессованной древесной стружки. В лице­вой панели выпили (или выруби стамеской) отверстие по диаметру диффузора го­ловки и спереди задрапируй нетолстой декоративной тканью. Части ящика соединяй вместе на клею при помощи брусков по углам внутри. Очень важно, чтобы все соединения деталей ящика были прочными, иначе звук будет дре­безжащим.

К звуковой катушке головки подключи двухжильный провод длиной 1,5 м со штепсельной частью разъема на конце для подключения к выходу усилителя.

Внимательно проверь монтаж усилителя и блока питания по принципиальной схеме (нет ли ошибок?), прочисть прорези между токонесущими площадками плат (чтобы удалить случайно попавшие капельки припоя) и только после этого, но укрепляя платы в корпусе электропроигрывателя, приступай к налаживанию электрофона.

Сначала испытай блок питания без усилителя, но подключив к его выходу временную нагрузку — резистор сопротивлением 1 — 1,5 кОм. Включив питание, вольтметром постоянного тока измерь напряжение на выходе блока. Оно должно быть равно напряжению стабилизации используемого стабилитрона Д1 (11,5— 13,5 В).

Измерь ток, текущий через стабилитрон, и, подбирая резистор R20, установи его равным 20-25 мА. Если теперь к выходу блока подключить резистор сопротивлением 30-40 Ом, то ток через стабилитрон несколько умень­шится, а напряжение на выходе блока должно остаться почти неизменным. Так ты не только испытаешь, но и проверишь работоспособность блока питания под нагрузкой.

Затем налаживай усилитель. При этом к нему надежно должна быть под­ключена головка громкоговорителя. Если в монтаже нет ошибок или коротких замыканий в цепях питания, то суммарный ток покоя, потребляемый усилителем от блока питания, не должен превышать 15—20 мА. Измерить его можно, включив миллиамперметр в разрыв минусового соединительного проводника. После этого измерь и, если надо, подгони режимы работы транзисторов.

Указанные на принципиальной схеме напряжения на электродах транзисто­ров измерены относительно заземленного проводника вольтметром с относи­тельным входным сопротивлением 10 кОм/В (см. тринадцатую беседу). Напря­жение в точке симметрии выходного каскада, равное половине напряжения источника питания, устанавливай подбором резистора, а ток покоя кол­лекторной цепи транзисторов Т6 и Т8 равный 10 —12 мА, подбором резистора R15. Учти: во время замены резистора Rl5 усилитель обязательно должен быть обесточен, иначе транзисторы предоконечного каскада из-за чрезмерно больших токов через их р-п переходы могут выйти из строя. Напряжение на коллекторе транзистора Т2 устанавливай подбором резистора R8 на эмиттере транзистора подбором резистора R2.

Установив рекомендуемые режимы работы транзисторов, проиграйте грам­пластинку—звук, создаваемый головкой, должен быть громким и неискажен­ным. Громкость звука должна плавно увеличиваться при вращении ручки резистора R7 в направлении движения часовой стрелки. Если, наоборот, она нарастает при вращении ручки в обратном направлении, поменяй местами подключение проводников, идущих к крайним выводам этого резистора.

Можно ли электрофон превратить в радиолу? Можно! Надо лишь дополнить его высокочастотным блоком для приема радиовещательных станций. Как это сделать? Об этом я расскажу в следующей беседе.

А сейчас о следующем варианте усилителя звуковой частоты — ламповом.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель