В предыдущей третьей части я рассказал об усилителях низкой частоты (УНЧ). Они необходимы для воспроизведения слабого звукового сигнала, полученного до этого разными способами, вернее, другими устройствами. Это может быть микрофон, звукосниматель проигрывателя, чувствительный датчик измерителя шума... всего сразу и не припомнить. Дело в том, что обычные радиолампы и транзисторы во время работы вырабатывает свой собственный паразитный сигнал, его называют шумом. Его можно услышать почти на любом звуковоспроизводящем устройстве, если включить его на большую громкость но не подключать к нему никакого источника звука. Вы обязательно услышите характерное шипение. Это он и есть! И чем ниже класс устройства, тем он сильнее. Для уменьшения этого эффекта и служат устройства, которые так и называют - Малошумящий усилитель. Делается он по специальным схемам и из особых деталей - малошумящих ламп или транзисторов.
Впервые я столкнулся с эти устройством ещё в детстве в начале 60-х годов так любимого мной ХХ века. Я был начинающим радиолюбителем. В школе был радиокружок. Из моих высших успехов тогда был только простенький радиоприёмник в мыльнице. Но у нас были ребята постарше, которые продвинулись гораздо дальше и уже делали ламповые передатчики, усилители и что-то ещё, что я даже не понимал... И вот однажды вечером, мы задержались там до темноты и я уже собрался уходить, но увидел, как эти ребята собрались у окна и что-то слушают через наушники. Тогда были такие на пружинной дужке сами небольшие, а на них надеты насадки из пористой чёрной резины, которые полностью накрывают уши. Вот они по очереди через них слушали что-то... Подойдя поближе, я увидел на подоконнике схему собранную на нескольких транзисторах и, подключённый к ней настольный микрофон от магнитофона, направленный в открытое окно.
Они молча слушали и переглядывались. Потом мне дали наушники и я услышал множество звуков, которых вообще не было слышно просто так... Где-то работал радиоприёмник, звенела посуда, плескалась вода... А главное чей-то разговор, просто разговор, пустая болтовня какой-то компании. Моему восхищению не было предела. Наша школа стояла недалеко от моря и плеск воды шёл оттуда, ближайшие дома были метрах в ста от нас, и именно оттуда шли остальные звуки. Без наушников не было слышно вообще ничего. Вечер, школа вся закрыта кроме нашего помещения... И столько звуков!...
Это и был малошумящий микрофонный усилитель, подключённый к обычному с наушниками на выходе. Тогда самыми малошумящими были германиевые транзисторы П13Б и П 27. Это был дефицит, но ребята их где-то достали. Потом появились МП39. Они тоже считались малошумящими, но раза в полтора проигрывали в уровне шума и были более распространёнными.
Позже, когда мне самому понадобилось собрать такой усилитель, я узнал, что первый малошумящий каскад в усилителе нужно делать плотным монтажом с максимально короткими выводами и экранировать его коробочкой из тонкого металла на массу для исключения наводок от других каскадов. Мне это понадобилось гораздо позже, когда я делал самодельный усилитель для стерео проигрывателя граммпластинок. К тому времени я уже окончил институт, там я подрабатывал лаборантом на кафедре электроники, и меня "подогрели" новыми тогда полевыми транзисторами КП 103. Они были ещё более малошумящими и очень хорошо согласовывались со звукоснимателями с любым входным сопротивлением. Я использовал именно их и получил отличный результат.
У этих транзисторов такое высокое входное сопротивление, что они боятся даже небольшого статического электричества. Поэтому их паяют паяльником с заземлённым жалом, а ножки замыкают между собой тонкой проволочкой, которую после пайки снимают. И ещё их пришлось использовать с плюсовой массой, так как они прямые (с p-n переходом), а у меня вся схема была на обратных, кремниевых (n-p-n), но моя схема была с двуполярным питанием со средней точкой, и пришлось только запитать её отдельным проводом, а масса осталась общей.
Ещё один способ устранения шума от микрофона или звукоснимателя (например на гитаре) с длинным проводом, это размещение первого каскада усилителя прямо возле них, лучше даже внутри их корпуса, с подачей питания по проводу, идущему к основному усилителю. Делается это очень просто. Во всех предусилителях сигнал микрофона усиливается одним или более каскадами на транзисторах и усиленный снимается с коллектора последнего транзистора (точка "А" на схеме ниже), нагруженного по питанию сопротивлением R4. Если вынести эту цепь в начало кабеля, то всё останется как и было, только к сопротивлению R4 добавится сопротивление провода, но оно настолько незначительно, что его можно вообще не учитывать. Зато по кабелю микрофона подаётся уже значительно усиленный и не подверженный помехам и шумам сигнал.
Если в таком же микрофоне использовать полевой транзистор, то можно подать на него питание так же по проводу, или поставить дополнительный источник - батарейку прямо в устройство через выключатель питания, изменив номиналы сопротивлений. Каскады на полевых транзисторах потребляют очень мало энергии и батарейки хватит надолго.
А начиналась эпоха высококачественного усиления звука с ламповых усилителей. Они изначально имели более высокие характеристики усиления и воспроизведения сигнала из-за особенностей своего устройства. Ведь радиолампа, даже простой триод на имела никаких внутренних шумов от своей работы, кроме "движения электронов" от катода к аноду. Я не специалист по ламповым схемам, поэтому не буду умничать. Просто приведу схему предварительного лампового усилителя. Сам усилитель обведён красным, перед ним тонкомпенсированный регулятор громкости. Он немного исправляет частотную характеристику усилителя в зависимости от уровня (громкости) звука, а после усиления сделан регулятор тембра отдельно для низких и высоких частот. Подобные схемы были в домашних радиолах для проигрывателей граммпластинок и многодиапазонных радиоприёмников, а позднее и магнитофонов.
Совсем коротко: Лампа 6Ж32П - это малошумящий пентод. Это название "Пентод" от слова "пять", пять элементов - катод, анод и три сетки между ними. В обычном триоде их только три - катод, анод и сетка. При нагреве катода из него вылетают электроны и притягиваются к аноду под действием эл. поля (от минуса к плюсу). Между ними сетка, которая в зависимости от приложенного к ней напряжения регулирует это движение. Это, примерно, как транзистор (тоже называется "триод"). Для упорядочивания движения электронов в эту лампу добавили ещё две сетки (на самом деле спирали вокруг управляющей сетки, тоже спирали)
При попадании электронов в анод, он тоже нагревается и испускает свои электроны. Для упорядочения их движения и служат эти две дополнительные сетки, не дающих этим электронам "уйти" далеко от анода. Они просто имеют разную проницаемость (размер ячейки. В данном случае шаг витков спирали). Этим и достигается малошумность пентода.
Уже после опубликования статьи я получил интересный комментарий от читателя Александра Квитко, который привожу здесь, так как он хорошо дополняет информацию о ламповых и транзисторных усилителях:
"...лампы тоже шумят и среди них есть малошумящие. Например в ламповом варианте магнитофона Дайна на входе стоял миниатюрный нувистор 6с62н. Позже аппарат испохабили транзисторами. И еще один способ снижения шумов - параллельная работа двух и более транзисторов во входном каскаде. Например 2 транзистора увеличивает усиление в 2 раза, но их шумы суммируются как корень из 2. Таким образом улучшается соотношение сигнал/шум. Делал такое для магнитофона. Для 3 и более транзисторов эффект уже не столь заметен.
Ещё одна область применения малошумящих усилителей - это ВЧ и СВЧ техника. Различные усилители для антенных устройств. Они очень подвержены помехам, шумам и наводкам, особенно в телевидении. К ним питание подводилось примерно так же, как в описанных ранее схемах, но вместо резистора (сопротивления) на выходе и в вынесенном блоке питания ставится дроссель для гашения ВЧ по питанию. А усиленный сигнал, доходит до телевизора гораздо чище и качественнее.
На схеме выше показан такой усилитель на Рис 1. Сигнал с антенны попадает на фильтр С1-L1-C2, затем на вход транзистора Т1, далее через С3 на второй каскад на транзисторе Т2, а с его коллектора через развязку С4 на выход усилителя. Для питания по кабелю предназначено устройство на Рис. 2. Это простой ВЧ фильтр через который на внутреннюю жилу кабеля через дроссель Др2 подаётся напряжение питания. Дроссель служит фильтром, отсекающим ВЧ сигнал от попадания на источник питания. А усиленный полезный сигнал через конденсатор С5 идёт на вход устройства, для которого он предназначен. Вы наверняка видели подобные усилители на весьма популярных решётчатых телевизионных антеннах с усилительным блоком. Они имеют очень широкую полосу усиливаемых частот от метрового до дециметрового диапазона и неплохо работают.
Усилитель собран по похожей к приведённой выше схеме, но на её входе стоит ВЧ трансформатор намотанный на ферритовом колечке, который согласует две половинки лучей антенны с усилителем. А с его выхода сигнал по кабелю идёт к телевизору через дроссельный разделитель на антенный вход телевизора. С таким же успехом его можно применять и для дальнего радиоприёма.
Я довольно коротко рассказал о различных предварительных усилителях, об этих очень важных устройствах, без которых мы бы не смогли иметь качественного звука на наших проигрывателях, магнитофонах, радиоприёмниках... А по телевизору не имели бы качественной картинки вдали от телецентров. На самом деле их схем очень много. Часто в них добавляют различные фильтры (микшеры) которые позволяют выделить определённые полосы частот, узлы автоматической регулировки усиления (АРУ), которые поддерживают уровень звука на нужном уровне, не дающие резкого скачка громкости, которые могут даже повредить барабанные перепонки человека в наушниках, как в шпионских фильмах. Много чего придумали люди... В нынешнее цифровое время любой сигнал, могут разобрать на составляющие и сделать с ним такое, чего и фантасты не могли себе представить. И этот сигнал может быль каким угодно - звуковым, видео, пришедшим из космоса от далёких звёзд и галактик... Его разберут на составляющие, избавят от "шума и пыли" и нам не поверится, что в нём было то, что из него получено. А начиналось всё с простейших рупоров, микрофонов или куска обычного провода, натянутого между домами и деревьями. С регистратора разряда молний и азбуки Морзе... А было это всего-то немногим более ста лет назад!...
Дай Бог Светлой Памяти таким людям, как Попов, Маркони и их последователям, которых мы уже и не вспоминаем. А надо бы!
Подписывайтесь, комментируйте и оценивайте. Делитесь в соцсетях. А я постараюсь продолжить серию рассказов о радиотехнике нашей молодости из которой вышла вся нынешняя сложнейшая электроника!
С. Андрианов.
