"Бородатый Холодильник". Схемотехнические особенности и конструкция усилителя.

Схемотехнические особенности и конструкция усилителя станции "Бородатый Холодильник"

Конечно, всё, о чём Вы можете прочитать на этом сайте, приводится только как полезная информация. Мы не призываем читателей полностью следовать всем приведённым здесь советам и не несём ответственности за их дурные поступки. В частности, описываемый здесь картонный усилитель мощности совсем не обязательно включать в трансляционную розетку - его можно с успехом применить, например, для озвучивания казармы, если мощность магнитофона или телевизора, установленного там, окажется недостаточной.

     Так как электрофон уже развивал на разъёме для подключения громкоговорителя напряжение амплитудой около 10 В, задача сделать отдельный усилитель не ставилась. Требовался мощный и выносливый выходной каскад, включенный между выходом электрофона и розеткой, способный повысить амплитуду напряжения в розетке до 15В. В принципе вместо усилителя можно было использовать повышающий трансформатор или автотрансформатор с коэффициентом трансформации около 1.5, например, сетевой автотрансформатор 127/220. Однако усилитель по сравнению с трансформатором имеет одно преимущество - такой каскад защищает электрофон от перегрузки и выхода из строя, так как всю мощность берёт на себя. А в случае гибели такого самодельного усилителя его ремонт, естественно, будет значительно проще, чем ремонт электрофона, промышленного усилителя мощности или перемотка трансформатора.
     Так была начата разработка бескорпусного студийного картонного усилителя мощности (БКСКУМ-БХ). Он был собран на плате из плотного картона и обладал характерными "картонными" призвуками. Отличительной чертой всех версий усилителя (а их было не менее пяти) являлась малая ёмкость конденсаторов сглаживающего фильтра в цепи питания. "Бородатый Холодильник" подозревал, что усилители могли бы работать не хуже и совсем без этих конденсаторов, но всё же он не стал слишком далеко уходить от традиций. На картонке кроме транзисторов выходного каскада располагались диоды выпрямителя, сглаживающие конденсаторы и детали индикатора пикового уровня. Впоследствии на той же плате разместились мгновенный и долговременный переключатели "приём-передача". Теперь, когда прошло столько времени, почти все промежуточные схемы оказались забыты. А жаль. Ведь там, наверное, были удачные схемные решения. Однако, наиболее "отличившиеся" в пиратском эфире варианты усилителя всё же остались в памяти.
      Сейчас никто не помнит, какая схема была сделана в самом начале. Здесь мы будем рассматривать варианты схем в порядке увеличения сложности. Начнём с двухтранзисторного усилителя. (Схема нарисована в редакторе QuickPic SchemCreator (C) Vlad Pomelov).

Все варианты усилителей были двухтактными. Впрочем, тот усилитель, который вы видите на этой схеме, при желании можно назвать и однотактным. Его схема была изобретена "Бородатым Холодильником" примерно в тех же условиях, в которых Архимед открыл свой закон. Впоследствии оказалось, что известен ещё её ламповый аналог, а в транзисторном варианте она уже давно широко применяется в видеоусилителях телевизоров, начиная с модели 3УСЦТ. Кому-то может показаться странным отсутствие разделительного конденсатора на входе. В действительности этот конденсатор уже установлен в электрофоне последовательно с разъёмом для подключения громкоговорителя, поэтому в усилителе мощности на нём можно сэкономить. Резистор R1 ограничивает ток базы транзистора VT2, защищая тем самым и транзистор, и электрофон от перегрузки. Трансформатор для питания усилителя - на напряжение ~30В с отводом от середины вторичной обмотки. Если отвода всё же нет, к схеме подключают только крайние выводы обмотки трансформатора - усилитель всё равно будет работать.
Налаживание усилителя заключается в установке нулевого постоянного напряжения на нагрузке или наибольшей громкости умеренно искажённого сигнала (на слух) подстроечным резистором R3. Следует отметить, что для данного усилителя эти требования могут оказаться противоречивыми, поэтому можно рекомендовать ещё один критерий правильной настройки усилителя - равенство температур выходных транзисторов при работе на полную мощность (в режиме покоя греется обычно только VT2). Усилитель отличают не только очень большие искажения типа "ступенька", но и асимметрия полуволн выходного сигнала. "Бородатый Холодильник" поначалу даже слегка побаивался выходить в эфир с таким сигналом - в студии во время работы усилителя нельзя было разобрать практически ничего. Тем не менее, по словам радиослушателей, усилитель работал довольно громко и разборчиво. Этот пример демонстрирует явление "облагораживания" сигнала в абонентском трансформаторе, трансформаторной подстанции и стативе выходной коммутации. Ветераны пиратских эфиров помнят, что именно с помощью этого усилителя ведущему "Бородатого Холодильника" в своё время удалось наладить связь с практически неуловимым ведущим радиостанции "Death Zone". После долгих колебаний "Бородатый Холодильник" всё же разобрал эту схему, поскольку кроме переговоров в эфире хотелось передавать музыкальные паузы, а для этого усилитель не подходил. Вскоре была собрана новая схема, в которой время от времени сгорал один из предвыходных транзисторов. В результате почти бездумного перебора транзисторов и осмысленного изменения номиналов резисторов родилась весьма надёжная схема.

      Следует напомнить, что все эти схемы собирались в начале 90-х годов прошлого века. В магазинах тогда деталей почти не продавали, а на радиорынок ездить было некогда, а если и доводилось доехать до рынка, то, как правило, на это были более серьёзные причины, чем постройка усилителя. Кроме того, "Бородатому холодильнику" всегда хотелось убить сразу двух зайцев: сделать полезную вещь и потратить все лежащие под рукой старые бесполезные транзисторы (П14, МП37, МП39, МП42Б). Однако, ночной усилитель - конструкция, требующая довольно высокого напряжения питания (как минимум 30В). На это же напряжение должны быть рассчитаны его транзисторы. Поэтому все перечисленные выше транзисторы для усилителя не подходят. Применять ещё более старые, хотя и более полезные транзисторы (П2А, П3В, П4Б) в усилителе вряд ли оправданно, т.к. они скоро станут музейной редкостью. Приходится признать, что "Бородатому Холодильнику" не удалось достичь своей цели, поскольку для постройки этого усилителя всё же пришлось приобрести на рынке n-p-n транзистор ГТ404И. До этого на его месте устанавливались КТ315В и КТ603А, но все они погибли во время эфиров. Задача построения сходного по параметрам бестрансформаторного усилителя на транзисторах одной структуры так и не была решена.
      Но вернёмся к схеме усилителя. Она представляет собой четырёхтранзисторный двухтактный выходной каскад на квазикомплементарной паре транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона, с плавающим источником питания. Резисторы R4 - R7 "приоткрывают" транзисторы, уменьшая искажения типа "ступенька". Кроме того, резисторы R3, R4 и R7 совместно с R1 (или R2) образуют цепь параллельной общей ООС по напряжению. Резистором R3 регулируют коэффициент усиления усилителя. На вход "1" подключается усилитель "Юниор-1", на вход "2" - электропроигрыватель "Аккорд-201-Стерео".
      По мнению "Бородатого холодильника", схема является самой простой из тех, которые можно построить на указанных элементах, и может быть рекомендована для повторения начинающими радиопиратами. Малое количество деталей и отсутствие корпуса позволяют производить ремонт усилителя прямо во время эфира. Дальнейшие усовершенствования картонного усилителя коснулись только схемы переключателя "Приём-Передача".

На фото изображена одна из последних моделей БКСКУМ-БХ вместе с предварительным универсальным (приём + передача) усилителем "Юниор-1" с АС, работающей на приём, и трансформатором питания.

Основные технические характеристики картонного усилителя мощности:


Коэффициент усиления по напряжению - переключаемый ........... 1.5/3.75
Номинальная/максимальная амплитуда выходного напряжения, В ... 15/18
Напряжение питания (не стабилизированное), В ................. +-19
Ток покоя (не стабилизированный), мА ......................... 15...150

Остальные характеристики, такие, как коэффициент гармоник, коэффициент демпфирования, выходная мощность и другие, традиционные для УМЗЧ, не измерялись за ненадобностью. Диапазон частот был оценен на слух и составил примерно 200...4000 Гц.