ТРАНЗИСТОРНЫЙ — КАК ЛАМПОВЫЙ

УНЧ с фазоинвертором на одном первом транзисторе. Многочисленные расчёты и эксперименты по созданию мощного высококачественного усилителя низкой частоты привели меня к мысли, что наиболее перспективным путём его конструирования может стать использование фазоинвертора на одном первом транзисторе. Любопытно, что такие усилители могли бы появиться лет сорок назад, но этого не произошло в силу ряда причин.

Прежде всего, с созданием транзисторов с n-р-n-переходом появилась возможность разделять сигнал за счёт свойств самих транзисторов, поскольку одни из них открываются положительным импульсом, а другие — отрицательным. Усилители на таких транзисторах существенно упростились, однако на их выходе появились значительные искажения сигнала. Чтобы избавиться от них, радиоконструкторы стали усложнять схемы усилителей, а не искать иные способы построения схем УНЧ.

И ещё одной, пожалуй, главной причиной неприятия схем с фазоинвертором на первом транзисторе стал значительный перегрев выходных транзисторов таких усилителей, исключающий их сколько-нибудь длительную работу при большой выходной мощности.

Все эти соображения заставили меня, музыканта и композитора, внимательно проанализировать известные схемы УНЧ с целью найти причину искажений. При этом я шёл своим путём, опираясь на свои знания «ламповой» радиоэлектроники. Для этого мне пришлось научиться конструировать и рассчитывать схемы, создавать сотни экспериментальных макетов, в итоге мне удалось отыскать причину перегрева и устранить её. В итоге разработанные мной усилители низкой частоты работают при напряжении питания до 90 В, развивая при этом на выходе мощность около 300 Вт.

Предлагаю вниманию читателей описание конструкции одного из таких усилителей с фазоинвертором на одном транзисторе — его выходная мощность составляет 120 Вт.

Фазоинвертор на одном транзисторе, созданный по аналогии с ламповым, производит точное разделение сигнала по фазе для верхнего и нижнего плечей схемы усилителя, исключая при этом появление «ступенек» и «звона». Работа же каскадов усиления по току в линейном режиме практически не вызывает других искажений.

В итоге получился усилитель с практически линейной характеристикой, не дающий искажений; «окраска» звука на выходе транзисторного УНЧ получается практически такой же, как у прошедшего через качественный ламповый усилитель.

Конструкция УНЧ с выходной мощностью 120 Вт с фазоинвертором на первом транзисторе

На первом транзисторе VТ-1 выполнен фазоинвертор, разделяющий сигнал по фазе для верхней и нижней частей схемы, и усилитель сигнала по напряжению для нижней части схемы УНЧ.

На транзисторе VТ-2 собран усилитель по напряжению эмиттерных импульсов от VТ-1. Для верхней части схемы сигнал снимается с эмиттера VT-1 и усиливается по напряжению транзистором VT-2, включённым по схеме с общей базой. На VT-4 — VT-13 производится усиление сигнала по току. На транзисторах VT-4 — VT-5 собраны фазоинверторы, которые использовались для того, чтобы на выходе можно было применить транзисторы типа КТ808А, КТ808БМ, КТ-819Г или другие п-р-п-транзисторы такой же мощности.

В усилителе используются три каскада усиления по току -как показала практика, двух каскадов для нормальной работы усилителя явно недостаточно.

Принципиальная схема усилителя низкой частоты с фазоинвертором на одном первом транзисторе (VT-1, VT-2, VT-3 — КТ-815Г; VT-4, VT-5 -КТ-814Г; VT-6, VT-7 — КТ-315Б; VT-8, VT-9 — КТ-817 Г; VT10, VT-11, VT-12, VT-13 — КТ-808А; VT-14 — КТ-808А; VD-1, VD-2 — Д-814В- VD-3 VD-4-Д-220)

Питание баз транзисторов VT-2 и VT-4 — от стабилитрона, что обеспечивает весьма «ровную» работу усилителя. Транзисторные фильтры на VT-3 и VT-14 практически полностью убирают фон переменного тока.

Транзисторы VT-6 и VT-7 обеспечивают защиту от перегрузок, возникающих в момент включения УНЧ в сеть; на качество сигнала они не влияют. Динамики подключены к выходу усилителя через конденсаторы по полумостовой схеме.

Между эмиттером VT-8 и базами VT-10 и VT-11 (равно как и между VT-9 и VT-12 — VT-13) включены RC цепочки R30, С5 и R31.C6, с помощью которых смещение на базах VT-10 — VT-13 при максимальном сигнале уменьшается и транзисторы не перегреваются. Отсутствие таких цепочек приводит к перегреву выходных транзисторов.

Конденсаторы С8, С-9, С-10 и С-11 должны быть рассчитаны на рабочее напряжение в 100В. Кстати, в 1970-е годы электролитические конденсаторы большой ёмкости были весьма дороги и дефицитны, что заставляло конструкторов разработать способ включения динамиков без этих электроэлементов, однако такая система защиты оказывалась порой дороже самих усилителей и не отличалась надёжностью.

Настраивается усилитель очень легко, всего за несколько минут. Первое включение желательно произвести через последовательно подсоединённую лампу накаливания мощностью от 40 до 75 Вт. Если усилитель собран правильно, лампа при подключении ярко вспыхивает, а затем гаснет. В процессе работы возможно неяркое свечение нити накала лампы.

Движок резистора R14 устанавливается в нижнее положение, R15 — в верхнее, R9 и R10 — в среднее.

К базе транзистора VT12 следует подсоединить высокоомный вольтметр на напряжение 1 — 3 В и резистором R15 выставить напряжение 0,4 — 0,5 В. Резистором R10 следует выставить напряжение на средней точке, равное половине напряжения питания. Резистором R14 на коллекторе VT-2 устанавливается такое же напряжение, как на коллекторе VT1. Резистором R9 уравниваются сигналы, идущие на верхнюю и нижнюю части схемы — это несложно сделать и на слух.

Затем следует включить усилитель, отсоединив лампу накаливания, и все настройки повторить. Если УНЧ был собран правильно и из исправных электроэлементов, можно сразу подключать к нему динамики.

Выходные транзисторы смонтированы на радиаторах с поверхностью охлаждения 1200 см2, VT8 и VT9 — на радиаторах площадью 80 см2 и VT-14 — 500 см2.

Диоды в блоке питания должны быть рассчитаны на ток не менее 20 А, а у остальных — на ток более 50 А.

Сопротивление нагрузки усилителя составляет 3-8 Ом. Коэффициент усиления по току выходных транзисторов должен быть не меньше 20 единиц, а у остальных — более 50 единиц.

Усилитель обладает хорошей термостабильностью и может работать неограниченно долго, причём за это время режимы работы транзисторов не меняются. Звук на выходе УНЧ получается чистым, естественным, мало отличающимся от того, что воспроизводят динамики качественного лампового усилителя.

В. СМИРНОВ, Воронежская область, р.п. Таловая