Анонс

МНОГОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Требования к усилителям, предназначенным для пропускания со­ставляющих очень низких или очень высоких звуковых частот, про­тиворечивы. Так, для удовлетворительного воспроизведения частот порядка 10—20 Гц первичная обмотка выходного трансформатора дол­жна иметь индуктивность порядка нескольких десятков Генри, тогда как для удовлетворительного воспроизведения частот 18—25 кГц не­обходимо, чтобы собственная емкость первичной обмотки не превы­шала нескольких пикофарад, а индуктивность рассеяния составляла всего несколько процентов. Ясно, что сконструировать трансформа­тор, удовлетворяющий этим требованиям, чрезвычайно трудно, а при расширении полосы пропускания до 40—60 кГц почти невоз­можно. ... Далее...
МЕСТО И ЗНАЧЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ В ТРАКТЕ
Hi-Fi - ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Каждое звено тракта имеет вполне конкретное и достаточно чет­ко ограниченное назначение. Это значит, что основные функции тракта (усиление сигнала по напряжению и мощности, коррекция частотных искажений, согласование сопротивлений и др.) определен­ным образом распределены между его звеньями, специально приспособленными для наилучшего выполнения данной функции.

Разумеется, это не означает, что, например, усилитель напря­жения не может одновременно выполнять и функцию фазоинвертора, но, тем не менее, каждому звену присущи одна или несколько вполне определенных функций. В то же время каждое звено, неза­висимо от его назначения и устройства, влияет и на все остальные характеристики тракта в целом, причем чаще всего такое влияние бывает нежелательным и даже вредным.

 

Именно в этом свете целесообразно проанализировать значе­ние каждого звена в тракте и его оптимальное расположение внут­ри тракта, так как отдельные звенья тракта могут располагаться в довольно произвольной последовательности, хотя не все такие последовательности будут равноценны по сложности и по величине вносимых искажений.

Прежде всего, отделим такие звенья, место которых в любом тракте определяется однозначно. К ним относятся среды «А» и «Б», датчик-преобразователь сигнала источника, акустический преобразо­ватель, усилитель мощности, согласователь нагрузки (чаще всего — выходной трансформатор).

Остальные звенья и элементы тракта могут быть расположены в различных местах тракта. Это — регуляторы уровня сигнала, ре­гуляторы тембра, корректирующие фильтры источников сигнала, усилители напряжения, фазоинверторы, катодные и эмиттерные повторители, различные автоматические регуляторы и устройст­ва и т.п.

Подробный анализ всех звеньев и элементов тракта будет дан в последующих главах, здесь же мы лишь укажем, на какие ха­рактеристики и параметры в основном влияет каждый элемент трак­та и в какое место тракта это звено лучше всего включить.

Регулятор уровня сигнала (регулятор громкости) яв­ляется одним из элементов, определяющих уровень шумов в тракте, а, следовательно, и его динамический диапазон. При конструирова­нии и изготовлении регулятора основное внимание должно быть уде­лено недопущению каких бы то ни было наводок на его цепи. Кро­ме того, надо помнить, что регулятор громкости является единствен­ным элементом тракта, формирующим тонкомпенсацию — автомати­ческое изменение частотной характеристики тракта в зависимости от положения регулятора громкости, поэтому «кривые равной громкости» от начала до конца должны формироваться и обеспечивать­ся в самой схеме регулятора.

При конструировании регулятора громкости и схемы тонкомпенсации необходимо учитывать, что большинство регуляторов созда­ют спад частотной характеристики на высоких частотах при умень­шении громкости.

Место включения регулятора в тракте следует выбрать таким, чтобы при положении наибольшей громкости и номинальной выход­ной мощности сигнал на выходе регулятора на частоте 1 000 Гц со­ставлял не менее 0,1 В, но в то же время при пятикратном увеличении сигнала не возникали бы нелинейные искажения ни на входе, ни на выходе регулятора.

Так как нелинейные искажения на входе регулятора могут воз­никнуть только от перегрузки предыдущих каскадов, то регулятор желательно включать как можно ближе к началу тракта, приняв меры по предотвращению наводок. При входном сигнале выше 0,1 В регулятор громкости включают непосредственно на входе УНЧ, если же входной сигнал слишком мал, регулятор включают между пер­вым и вторым каскадами усиления напряжения.

Корректирующие контуры в цепях источников сигнала являются специфическим звеном  Hi-Fi техники. Их на­значение — устранение частотных искажений, характерных для каждого отдельного источника, и приведение их частотных характери­стик к некоторому «общему знаменателю». Более понятно это можно объяснить так: одно и то же музыкальное произведение, за­писанное на виниловой пластинке, магнитной ленте или передаваемое по сет» проводного вещания должно звучать на выходе тракта совер­шенно одинаково, причем при переключении источников в идеальном случае не должно возникать необходимости в каких бы то ни было регулировках внутри тракта.

Поскольку все источники сигнала имеют различные выходные параметры (разные уровни, формы частотных характеристик и т.п.), возникает необходимость включать в цепи источников делители на­пряжения и корректирующие контуры.

На практике чаще всего за эталон принимают идеализирован­ный источник, имеющий выходное сопротивление порядка 0,5— 1,0 МОм и горизонтальную частотную характеристику во всем рабо­чем диапазоне частот тракта и выходное напряжение порядка 100— 200 мВ, а реальные характеристики всех используемых источников сигнала приводят к этим условно принятым путем соответствующе­го усиления (для микрофона) или ослабления (для линии провод­ного вещания) уровня сигнала и формирования частотной характе­ристики, применяя для этого те или иные частотно-зависимые це­почки (RC, LC, RL).

Регуляторы тембра и переключатели регист­ров предназначены для плавного или скачкообразного изменения сквозной частотной характеристики тракта. Характеристики и пара­метры, заданные при конструировании, определяют схему и величи­ны элементов регулятора.

К неизбежным вредным влияниям любых схем регулирования тембра относятся значительное снижение уровня сигнала после ре­гулятора (иногда в 50—100 раз) и увеличение уровня шумов. Если второе влияние удается свести к минимуму рациональным монта­жом и экранировкой, то первое приходится компенсировать толь­ко дополнительным усилением.

К необязательным, но довольно частым влияниям относится возникновение заметных нелинейных искажений после регуляторов, особенно на граничных частотах между соседними регуляторами. Объясняются они тем, что при чисто синусоидальном сигнале па входе регуляторов RC и LC цепочки схемы регулятора ведут себя только как частотно-зависимые делители напряжения, не искажаю­щие формы сигнала.

 

Однако, если сигнал на входе схемы регулирования хотя бы ничтожно отличается от синусоидального к. н. и. порядка 0,2—0,5%), то цепочки RC и LC не только делят такие несинусоидальные сиг­налы, но и интегрируют или дифференцируют, еще больше искажая их форму.

В результате при больших уровнях сигнала на регуляторах тембра искажения на частотах раздела (например, на 1 000 Гц) мо­гут превысить 2—3%, что совершенно исключает принадлежность такого усилителя к системам Hi-Fi.

Из этих соображений регуляторы тембра стремятся включать как можно ближе к входу усилителя и только из-за опасения боль­шие наводок их включают не непосредственно на входе, а после первого усилительного каскада, где уровень полезного сигнала превышает 1,0 В. Впрочем, в ряде транзисторных схем и регуляторы тембра и регулятор громкости выполняют в виде единого блока, включаемого перед УНЧ.

Каскады усиления напряжения нужны только для того, чтобы скомпенсировать все потери уровня сигнала внутри отдельных звеньев тракта и довести его до величины, обеспечиваю­щей нормальную работу оконечных каскадов. А поскольку каждый усилительный каскад неизбежно вносит в усиливаемый сигнал до­полнительные искажения и наводки, всегда желательно сводить к минимуму количество каскадов.

К числу наиболее существенных вредных влияний усилительных каскадов относятся создаваемые лампой нелинейные искажения и фон переменного тока с частотой 50 Гц, проникающий в усилитель­ный тракт из цепи накала ламп. Подробнее о мерах борьбы с эти­ми явлениями будет сказано в гл. 3.

Согласователи выходных и входных сопротив­лений соседних звеньев тракта выполняются в виде катодных или эмиттерных повторителей или трансформаторов. Первые предпочти­тельнее из-за лучшей частотной характеристики и незначительной разницы напряжений сигнала в первичной и вторичной цепях, однако они могут только понижать сопротивления. Трансформаторы могут как понижать, так и повышать сопротивления, однако при этом значительно меняются и напряжения на его обмотках, что в не­которых случаях бывает нежелательно. Поэтому в усилительных трактах трансформаторы чаще всего используют в качестве выход­ных согласующих устройств между ламповыми оконечными каскада­ми и низкоомными громкоговорителями.

Катодные (эмиттерные) повторители чаще используют в схемах выносных органов управления или в качестве входных устройств, если есть опасность значительных и трудно устранимых наводок на вход усилителя или если недопустимо, чтобы транзисторный уси­литель шунтировал своим небольшим входным сопротивлением источник низкочастотного сигнала.

Более подробный анализ тех звеньев тракта, место которых обычно однозначно определено (например, оконечный каскад), бу­дет приведен далее.