Не было бы ничего проще, если бы стояла задача просто обзавестись этим узлом. Есть полно микросхем-усилителей, я бы подобрал вам что-нибудь из китайской продукции и нарисовал примитивнейшую схему из такой микросхемы и 2-3 электролитических конденсаторов. Однако мы же учим физику и радиотехнику, мы должны знать, как это устроено и работает. А главное - уметь собрать себе такую вещь, когда такая микросхема просто тупо недоступна.
Читатели канала уже многократно имели дело с транзисторными и даже с ламповыми усилителями, и представляют себе, как они работают. Выходное напряжение раскачивается между постоянным сопротивлением некоей нагрузки и переменным сопротивлением одного усилительного элемента - транзистора или лампы. Поэтому такой каскад называют однотактным.
А еще, рабочая точка таких каскадов выбирается посредине диапазона возможных выходных напряжений и токов. В итоге режим плавно и точно следует закону изменения входного напряжения. Такие усилители называют усилителями класса А. Для получения малых искажений они хороши. А вот в смысле экономичности - не очень. Через активный элемент постоянно течет ток, равный половине максимального. КПД таких каскадов даже теоретически не может быть выше 50%. Вторая половина потребленной мощности выделяется в виде тепла на активном элементе. Для маломощных и чувствительных предварительных каскадов это не имеет особого значения. Но делать оконечные каскады, работающие на динамик, так уже нецелесообразно. Даже в ламповых усилителях, от которых никто особой экономичности и не ждал, при мощности свыше 5 Вт подобные схемы на выходе уже не применяли.
Гораздо лучше каскады, называемые двухтактными. Они имеют два усилительных элемента. Один открывается на положительную полуволну сигнала, другой - на отрицательную. В ламповые времена и в годы первых транзисторов, когда еще не было мощных транзисторов обратной проводимости, применяли в основном трансформаторные схемы. Но потом промышленность освоила выпуск самых разных комплементарных пар транзисторов - приборов с близкими характеристиками, но разного типа проводимости. Уже знакомые вам BC547 и BC557 (или BD135 и BD136) - как раз пример подобных пар.
А вот и наша схема. Сразу же бросается в глаза выходной каскад - двухтактный эмиттерный повторитель на VT3 и VT4. Усиливая силу тока, он позволяет раскачать низкоомный динамик от слаботочного сигнала предоконечного каскада на VT2.
Однако у этой схемы есть одна проблема. Как вы знаете, транзисторы имеют некий порог нечувствительности около 0,6 В. Если бы мы соединили базы транзисторов непосредственно, то усилитель проглотил бы низковольтную часть сигнала. Такие искажения называют "ступенька".
Выход один - создать между базами транзисторов небольшое напряжение в открывающей их полярности. Но ни в коем случае не превысить некоторого его порога. Если откроются чрезмерно сразу оба плеча усилителя, то через транзисторы потечет большой сквозной ток, который может просто сжечь схему. Простейший выход - включить между базами транзисторов диод из такого же полупроводникового материала. Он уберет на 0,6 В ступеньку из 1,2 В двух транзисторов. К тому же обратите внимание на включение R9. Вы уже знаете, что такое включение резистора смещения создает отрицательную обратную связь, несколько уменьшающую нестабильности режима и искажения. У нас, получается, ею охвачен и выходной каскад. Так что качество звука для приема речевых программ будет вполне удовлетворительным.
Аналогичная схема подачи смещения применена и во входном каскаде, но с одним усовершенствованием. Помимо переменного резистора R1, регулирующего громкость, применен еще и переменный резистор R3, регулирующий тембр. Смотрите: в левом положении движка R3 конденсатор С2 шунтирует вход усилителя по верхним звуковым частотам. При движении вправо вводимое сопротивление ослабляет это шунтирование. Зато С2 теперь отлично шунтирует по ВЧ отрицательную обратную связь. Получается, что на низких частотах ею усиление каскада уменьшено, а на высоких - усиление разгоняется по полной. А ведь в приемниках со смесительным детектором такое регулирование фактически является регулированием полосы пропускания. Это опять-таки поможет добиться наилучшего приема в разной помеховой обстановке.
Примененные в предварительных каскадах транзисторы обладают большим коэффициентом усиления, а их суммарное усиление может привести к самовозбуждению усилителя. Поэтому в эмиттерную цепь VT1 включен резистор отрицательной обратной связи R5. Теперь искажения еще меньше, режим каскада более стабилен и независим от напряжения питания, разброса параметров транзисторов. Равно как и усиление - оно теперь уже задано соотношением R5 и R6
НАЛАЖИВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ. Временно замкните диод перемычкой. Подключите питание через миллиамперметр с пределом около 300 мА. Ток потребления должен быть не более 7-8 мА. Если он намного больше - вы что-то напутали со включением выходных транзисторов или вам попался горелый прибор. Добившись нормального потребления, удалите перемычку. Если ток потребления резко скакнул - диод или неисправен или включен в неправильной полярности.
Дальше - обычная настройка режимов по постоянному току. Подбором R4 установите на коллекторе VT1 примерно половину напряжения питания. При слишком малом напряжении сопротивление надо увеличивать. Аналогично сбалансируйте выходной каскад подбором R9 так, чтобы на выходе - в точке соединения R9 - R11 была половина питания.
Вот теперь можно попробовать усилитель в работе. Он довольно чувствителен, так что если будете подавать сигнал с гнезда для наушников, скажем, мр-3-плеера, то уменьшите на плеере громкость. Не огорчайтесь, что в динамике будет слышен фон 50 Гц, особенно когда вы беретесь руками за переменные резисторы. Когда резисторы будут установлены на стенке токопроводящего корпуса, соединенного с общим проводом усилителя, проблем с наводками не будет.
Усилители, в которых на каждую полуволну открывается только один транзистор, называются усилителями класса В. Но есть еще усилители промежуточного класса АВ, в которых при малых уровнях сигнала слегка открыты оба плеча. Такие усилители имеют малый уровень нелинейных искажений, высококлассная звуковоспроизводящая аппаратура обычно строится именно на них. Вы можете перевести этот усилитель в такой режим, заменив диод на резистор небольшого сопротивления.
Впаяйте в схему переменный резистор небольшого сопротивления - не больше килоома. Выведите его на нулевое сопротивление. Подайте максимальное напряжение питания через миллиамперметр. Никакого входного сигнала подавать не нужно. Начинайте осторожно и плавно увеличивать сопротивление дополнительного переменного резистора, пока ток потребления не начнет немного увеличиваться - на один миллиампер достаточно. Замеряйте сопротивление переменного резистора и впаивайте вместо него в схему такой же постоянный. У автора оно получилось равным 240 Ом. Чрезмерного повышения сквозного тока можно не опасаться благодаря резисторам небольшого, 1,5 - 2 ома, сопротивления в цепях эмиттеров. Они немного снижают мощность усилителя, но зато уменьшают искажения, а главное - делают более устойчивым режим усилителя по постоянному току.
Хорошо настроенный усилитель потребляет в режиме молчания около 5 мА, а на полной громкости 50-60 мА. Дайте ему поработать минутку на полной громкости и потрогайте выходные транзисторы. Они должны быть слегка теплыми. При более серьёзном нагреве - прикрутите к ним дюралевые пластинки- радиаторы.
Думаем, что читателям не составит проблемы оснастить усилитель гнездом для наушников, отключающим динамик при вставлении их штекера.
Данный усилитель может найти самые разные применения. Мы предназначаем его для нашего многодиапазонного КВ-приемника. Если мы займемся удобным приемопередатчиком для нашей старой системы оптической связи, то он и туда сгодится. Если же вы сделаете два таких усилителя, то можете на них собрать активные колонки для мр-3- плеера. Также парочка таких усилителей будет великолепно работать в проводном переговорном устройстве, описанном в конце данной старой статьи. Теперь уже не будет проблемой вызвать соседа - ведь устройство станет громкоговорящим. Только для применения в переговорном устройстве увеличьте усиление, чтобы прибор мог вытянуть слабый сигнал с микрофона, уменьшением резистора R5. Но не ниже 68 Ом.
В заключение - небольшой анонс. Вы наверняка уже не раз убедились, что только понимание принципа действия устройства дает возможность надежно завести его, найти мелкие неполадки, служащие источником проблем, осмысленно его настроить. Поэтому прежде, чем мы займемся узлами промежуточной, а затем и высокой частоты задуманного приемника, читателей надо будет оснастить еще некоторыми знаниями по радиотехнике и электронике. Этим мы и займемся в следующих двух статьях.
Для тех же, кого больше интересует школьная программа сообщу, что в планы автора включена катушка Румкорфа, дающая самые разнообразные возможности. А также начало материалов по химии.
