В статье представлена конструкция усилителя мощности на транзисторах и микросхемах, которые можно найти в запасах многих радиолюбителей (впрочем, возможны замены). Применение полевых транзисторов с p-n переходом для усиления сигналов от ЭМИ способствует обогащению их второй гармоникой, создавая консонансное звучание.
Как правило, при исполнении музыкальных произведений на электронных инструментах основное усиление сигнала производят в специальных усилителях, которые должны обладать некими особенностями, например, иметь как ручную, так и ножную регулировку громкости, располагать несколькими входами для смешивания сигналов разных музыкальных электрических инструментов. Причём каждый инструмент должен иметь ещё и свою отдельную регулировку громкости. Источник питания желательно выбрать с не столь высоким напряжением, чтобы можно было использовать усилитель даже в условиях автономного питания (от аккумуляторной батареи), но при этом должен обладать достаточной мощностью для озвучивания хотя бы небольшого зала. Именно такой усилитель и предлагается читателям в этой статье.
На рис. 1 показана схема усилителя звуковой частоты для электронных музыкальных инструментов (ЭМИ).
Рис.1
В состав этой конструкции входит микшер с четырьмя отдельными входами на полевых транзисторах VТ1 — VТ4. Каждый каскад имеет отдельную регулировку усиления переменными резисторами R9-R12. Высокое входное сопротивление и малая ёмкость затвор—сток полевых транзисторов способствуют хорошей развязке выходных цепей электромузыкальных инструментов. Все стоки транзисторов объединены на общей нагрузке — резисторе R13.
На входы микшера можно подавать сигналы от ЭМИ (электромузыкального инструмента или синтезатора), от устройства фазовой модуляции «лесли» (создаёт эффект вращающегося звука), а также электробаяна, электронного ударного инструмента, электрогитары, динамического микрофона и других.
С резистора R13 сигналы звуковой частоты поступают на блок эффектов (нередко имеющийся в электромузыкальном инструменте), включающий в себя ревербератор, темброблок, вибрато (девиация сигнала по частоте), тремоло (девиация сигнала по амплитуде), устройства, создающие эффекты атаки и затухания сигнала, «фузз» эффект, «квакушка» и пр.
С выхода этого блока сигнал звуковой частоты подаётся на каскад усиления, выполненный на двух биполярных транзисторах VT5, VT6 (каскад параллельного усиления с общей нагрузкой — резистор R17).
Если не предполагается использование блока эффектов, то сигнал с выхода микшера следует подать непосредственно на каскад параллельного усиления (с конденсатора С14 на С15 и С17) через шлейф (кабель-перемычку). Этот каскад имеет два входа с независимой регулировкой уровня сигналов. Уровень сигнала по одному из них регулируется переменным резистором R15 вручную, по другому входу — ножной педалью (переменным резистором R22). Такое схемное решение позволяет установить уровень предварительного постоянного усиления вручную (“дежурный» уровень), а в процессе исполнения мелодии варьировать уровень усиления педалью, руки музыканта при этом остаются свободными, позволяя свободно пользоваться одним из инструментов. Можно пользоваться вышеуказанными регулировками и раздельно.
С выхода каскада параллельного усиления сигнал подаётся на каскад, выполненный на полевом транзисторе VТ7, создающий противофазные сигналы. Использование противофазных сигналов позволяет при небольшом напряжении питания (12 В) применить усиление мощности двумя микросхемами со сложением мощности на общей нагрузке в мостовой схеме включения.
Усилитель со сложением мощности выполнен на микросхемах серии К174УН7 (DA1 и DA2). Выходная мощность такого усилителя достигает 7…9 Вт при напряжении питания 12…15 В, что вполне хватает для озвучивания жилой комнаты или небольшого зала. Нагрузкой усилителя является АС с динамической головкой (или несколькими) сопротивлением 4 Oм и мощностью не менее 10 Вт, причём в значительной степени чувствительность АС (88…98 дБ/Вт/м) определяет максимальную громкость звучания.
Введение развязок между микросхемами по цепям питания (диоды VD1, VD2, конденсаторы С26, С33) исключило самовозбуждение усилителя мощности. Соединение выводов 7 у микросхем DA1 и DA2 улучшает симметрию усилителя по постоянному току. Наличие резистора R31 несколько уменьшает выходную мощность усилителя, но зато увеличивает его надежность при повышенном напряжении питания. На микросхемы установлены небольшие дюралюминиевые теплоотводы (см. фото смонтированной платы на рис. 2).
Рис.2
На рис. 3 показаны чертежи печатной платы и расположение деталей этого усилителя, выполнена она из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита. Медная фольга со стороны установки радиодеталей удалена не полностью; оставшаяся часть используется в качестве основы для крепления пайкой латунного экрана (121×32 мм, толщина 0,5 мм), установленного между входными каскадами и усилителем мощности. Фольга общего провода с обеих сторон соединена несколькими перемычками (выводами некоторых деталей, соединяемыми лайкой с общим проводом).
Рис. 3
В микшере применены низкочастотные транзисторы КП103И, они заменяемы КП103 с другими буквенными индексами. Транзистор КП303Д можно заменить на КП302, КП307 с любым буквенным индексом, а КТ312В — из серий КТ201, КТ301, КТ306, КТ315, КТ316, КТ3102. В конструкции использованы постоянные резисторы МЛТ соответствующей мощности, переменные — СП-1, СП3-4М или импортные; конденсаторы С2-С5 — КАЕ-ІІ; С6-С13, С22, С30, С36 — МБМ; С14-С20, С24, С25 — К53-1; остальные — оксидные из серий К50-35 и импортные (Jamicon, Nichicon).
Усилитель ЗЧ желательно питать от стабилизатора постоянного напряжения 12 В, обеспечивающего ток не менее 2 А (при максимальной выходной мощности усилитель потребляет 1.8 А).
Монтаж сигнальных цепей к регуляторам усиления следует вести экранированным проводом.
Перед подачей питающего напряжения на усилитель следует проверить отсутствие короткого замыкания по питающим цепям.
После подачи напряжения питания (без подключения нагрузки — АС) проверяют напряжение на выводах 12 микросхем DA1 и DА2, оно должно равняться половине питающего (+6 В). Если оно отличается от указанного (при отсутствии сигнала на входе), это указывает на неисправность какой-либо из микросхем (её следует заменить). Затем подают сигнал с генератора ЗЧ на затвор транзистора VT7 через конденсатор ёмкостью 5… 10 мкФ. Контролируют качество сигнала на выходе осциллографом между выводами 12 микросхем по наличию правильной синусоиды.
Далее сигнал генератора ЗЧ подают в точку соединения конденсаторов С15, С17 и, подбирая сопротивление резистора R16 (с помощью переменного резистора сопротивлением 220-470 кОм, впаиваемого последовательно с указанным резистором), добиваются максимума сигнала на выходе усилителя мощности при отсутствии искажений сигнала, что соответствует примерному равенству тока транзисторов VT5, VT6.
И, наконец, подавая сигнал ЗЧ на каждый из входов (с транзисторами VT1-VT4), при необходимости подбирают сопротивление резистора R13 также по критерию минимальных искажений. Это может потребоваться лишь при большом разбросе параметров этих транзисторов.
Рис. 4
Усилитель используется совместно с ЭМИ «Матадор ТО 200-6» производства VEB MUSIKELEKTRONIK (Klingenthal-3) (фото на рис. 4).
От редакции. С целью уменьшения усиления в тракте и устранения перегрузки усилителя рекомендуется включить в цепи эмиттеров транзисторов VT5, VT6 местную обратную связь в виде резисторов одинакового сопротивления по 100…200 Ом (можно скорректировать рисунок печатного монтажа). Возможно, что этого будет достаточно для исключения подбора режима транзисторов VT5 и VT6.
Автор: В. РУБЦОВ, г. Астана, Казахстан
Источник: Радио №7/2016