Около сорока лет назад начали работать первые радиовещательные станции, у жителей городов и деревень стали появляться простейшие, как правило, детекторные приемники. Просматривая газеты того времени, можно найти в них фотографии, на которых изображены первые радиослушатели. Склонившись над небольшим деревянным ящиком, прижав к уху головной телефон (наушник), смотрят на вас с фотографии люди со счастливыми, горящими глазами, с нескрываемым выражением удивления и восхищения.

Некоторое время спустя появились ламповые приемники с маломощными громкоговорителями, которые тогда называли репродукторами. Такой приемник уже могли слушать сразу несколько человек. По вечерам вокруг него обычно собиралась вся семья, чтобы послушать музыку, прилетевшую за сотни, а то и за тысячи километров. Люди ходили в гости к обладателям приемников специально, чтобы посмотреть на волшебное радио. Приемники устанавливали в клубах и красных уголках и устраивали коллективное прослушивание передач — радиоконцерты.

Прошли годы. Приемники, а затем радиолы, магнитофоны, магнитолы стали привычным явлением — сегодня в нашей стране их количество исчисляется десятками миллионов. Но дело, разумеется, не только в количестве. Резко шагнула вперед техника радиоприема и звукоусиления, и никого сейчас уже не может удивить «просто приемник». Радиослушатели научились ценить такие качества приемника, как чувствительность, избирательность, «архитектурное оформление», точность настройки, удобство управления, надежность. И конечно, одно из самых главных качеств, определяющих достоинства современного приемника, так же как и любого другого звуковоспроизводящего аппарата, — это высокая верность воспроизведения (сокращенно ВВВ). За рубежом высококачественное звучание сокращенно называют «Хи-Фи» (Hi-Fi). Это название первых букв слов: High Fidelity (Хай Фиделити), что в переводе с английского означает «высокая верность».

Идеальной системой ВВВ можно считать такую, которая воспроизводит звук вообще без искажений, создает звуковое поле точно такое же, как и перед микрофоном. При этом должен остаться неизменным спектр звука, соотношение его отдельных составляющих, динамический диапазон громкости, распределение звуковых волн в пространстве. Одним словом, воспроизводимый звук должен быть точной, неотличимой копией «настоящего», того, который звучит в месте передачи — в концертном зале или в студни.

Борьба за высококачественное звучание, за высокую верность воспроизведения звука ведется на различных направлениях. Главный фронт этой борьбы проходит в лабораториях конструкторов и технологов, где создаются новые материалы для диффузоров и трансформаторов, новые конструкции ламп и громкоговорителей, новые схемы усилителей, где ведется борьба за снижение каждого процента К н.и и каждого децибела К ч.и . Во всех предыдущих разделах мы часто говорили о том, какими путями можно улучшить качество звучания, снизить разного рода искажения. В ряде случаев именно на это были направлены наши главные усилия и из этих соображений мы выбирали схему усилителя, конструкцию акустического агрегата, элементы коррекции и регулировки.

Некоторым проблемам улучшения качества звучания и путям борьбы за высокую верность воспроизведения звука специально посвящена эта глава.

Поиски и находки

Конструкторы ищут пути снижения искажений при усилении, передаче, записи и воспроизведении звука примерно столько же лет, сколько существует эта область радиоэлектроники. В мире выходят сотни радиотехнических журналов, и вот уже на протяжении десятилетий почти в каждом из них непрерывно появляются заметки и статьи о каких-нибудь новинках звуковоспроизведения — новых схемах усилителей или конструкциях акустических агрегатов. Однако не все эти новинки (количество их наверняка исчисляется десятками тысяч) завоевывают признание специалистов, и, уж конечно, далеко не все получают путевку в будущее и находят широкое применение в массовой аппаратуре. Иногда новинкой является небольшая схемная «хитрость», красивая, но не дающая каких-либо существенных улучшений, иногда эффектное, но очень незначительное конструктивное усовершенствование.

Из всех новинок, в разное время появившихся в технике воспроизведения звука, многие навсегда приняты на вооружение и уже стали нормой, превратились в некие обязательные рекомендации и правила. Вспомним некоторые из этих рекомендаций и правил, с которыми мы встречались в предыдущих главах.

Для того чтобы не испортить частотную характеристику усилителя, нужно разумно выбирать элементы его схемы. Не следует чрезмерно увеличивать сопротивление анодной нагрузки и утечку сетки, слишком уменьшать емкость переходного конденсатора, экономить емкость шунтирующего конденсатора катодной цепи автоматического смещения; выходной трансформатор нужно выполнять с достаточной индуктивностью первичной обмотки и минимальной индуктивностью рассеивания; при выборе элементов усилителя удобно пользоваться эквивалентными схемами каскадов.

С помощью RC-, LC- и RL-цепочек, сопротивление которых изменяется с частотой, можно корректировать частотную характеристику усилительного тракта, заваливая либо поднимая ее в том или ином участке.

Цепи с реактивными элементами и в первую очередь RC-цепочки широко используются для регулировки тембра — для изменения частотной характеристики в зависимости от требований слушателя.

Весьма эффективна раздельная регулировка тембра — завал-подъем частотной характеристики отдельно в области высших и низших звуковых частот.

Чтобы свести к минимуму нелинейные искажения, нужно разумно выбирать режим ламп. Если усилитель работает в классе А, то рабочая точка (начальное отрицательное смещение) должна соответствовать середине прямолинейного участка ламповой характеристики; переменное напряжение на сетке не должно заходить в область нижнего загиба (отсечка) и в область положительных значений (появление сеточных токов).

Усиление в классах В и АВ, а тем более В2 и АВ2, возможно только в двухтактных схемах при хорошей их симметрии, в частности при включении ламп с весьма близкими параметрами.

Применение двухтактной схемы снижает нелинейные искажения и в усилителе класса А.

Выходной каскад работает с минимальными искажениями только в том случае, если анодная цепь лампы хорошо согласована с нагрузкой; пересчитанное в первичную цепь выходного трансформатора сопротивление звуковой катушки должно быть равно оптимальному, то есть наивыгоднейшему для данной лампы и данного ее режима сопротивлению анодной нагрузки.

Огромный эффект в улучшении частотной характеристики дает акустическое оформление громкоговорителя, в частности акустический экран больших размеров, достаточно большой ящик, акустический фазоинвертор с регулируемой площадью окна.

Существенно улучшает качество звучания ослабление резонансных явлений в громкоговорителе с помощью демпфирования его подвижной системы; эффективный способ акустического демпфирования — заполнение ящика звукопоглощающим материалом; электрическое демпфирование сводится к уменьшению выходного сопротивления усилителя.

Тщательной экранировкой входных цепей и применением некоторых специальных схем можно заметно снизить уровень фона переменного тока и тем самым улучшить такую важную характеристику, как динамический диапазон громкости.

Значительный эффект в улучшении всех характеристик усилителя дает отрицательная обратная связь. Она снижает нелинейные искажения, уровень фона, в некоторых случаях и выходное сопротивление. Отрицательная обратная связь с использованием реактивных элементов, например конденсаторов, позволяет в широких пределах корректировать частотную характеристику усилителя.

Иллюстрацией всех этих рекомендаций могут служить практические схемы и конструкции, которые вы встречали в книге. Эти схемы и конструкции появлялись в разное время, но и сейчас многие из них (иногда с незначительными изменениями) находят применение в звуковоспроизводящей аппаратуре. А вот несколько еще незнакомых нам схемных решений. Их, пожалуй, нельзя отнести к числу очень популярных, однако эти схемы все же встречаются в любительских, а некоторые из них и в промышленных установках.

Один из способов уменьшения выходного сопротивления двухтактного усилительного каскада — это параллельное включение элементов нагрузки каждого плеча вместо обычного их последовательного включения (здесь речь идет о соединении элементов нагрузки для переменного тока). При обычном, то есть последовательном, включении элементов нагрузки каждого плеча R' н и R'' н общее сопротивление R н. общ , которое пересчитывается во вторичную обмотку выходного трансформатора и определяет демпфирующее действие выходного каскада, численно равно сумме R' н и R'' н . Поскольку эти сопротивления равны, можно считать, что общее сопротивление вдвое больше любого из элементов нагрузки R' н и R'' н  (рис. 71, 1, а).

На рис. 71, 1, б упрощенно показана одна из схем параллельного включения R' н и R'' н . Параллельное включение элементов нагрузки оказалось возможным благодаря тому, что лампы питаются не от общего источника анодного напряжения U в , а от двух отдельных источников с одинаковыми напряжениями U' в и U'' в .

Оправдано ли такое усложнение схемы?

При параллельном соединении общее сопротивление одинаковых элементов нагрузки равно половине любого из них. Таким образом, при параллельном соединении общее сопротивление R' н. общ уменьшается в четыре раза по сравнению с последовательной схемой, а это, в свою очередь, резко улучшает демпфирование громкоговорителя.

Совершенно очевидной для двухтактной параллельной схемы является еще одна особенность: общее оптимальное сопротивление нагрузки, — то есть то сопротивление, которое громкоговорители с помощью выходного трансформатора должны внести в цепь его первичной обмотки, — также уменьшается в четыре раза. Так, например, если оптимальное сопротивление для одной лампы 6П18П составляет 3 ком, то при обычной двухтактной схеме в анодные цепи нужно включить 6 ком, а при двухтактной параллельной схеме — 1,5 ком. Для некоторых ламп в некоторых режимах оптимальное сопротивление нагрузки составляет всего несколько сот ом. Подобные величины позволяют обойтись вообще без выходного трансформатора.

Для бестрансформаторных выходных каскадов были разработаны высокоомные электродинамические громкоговорители. Звуковую катушку высокоомного громкоговорителя наматывают в несколько слоев очень тонким проводом — его диаметр обычно составляет 0,05 мм. Включив последовательно два-три высокоомных громкоговорителя, как раз и получают необходимое сопротивление нагрузки без всякого выходного трансформатора. При этом, естественно, резко улучшаются качественные показатели усилителя, так как выходной трансформатор всегда является источником значительных частотных и нелинейных искажений. Кроме того, выходной трансформатор создает дополнительные сдвиги фаз и таким образом ограничивает предельно допустимую глубину обратной связи (рис. 43).

На рис. 71, 1, в показана упрощенная схема подключения нагрузки к двухтактному параллельному выходному каскаду через разделительный конденсатор С р . Применение С р позволило отделить нагрузку от постоянных составляющих анодного тока и заменить два анодных выпрямителя одним, но с удвоенным напряжением. Лампы фактически представляют собой делитель, на котором действуют равные части (половина) постоянного напряжения Uв. общ .

На рис. 71, 1, г приводится одна из возможных практических схем усилителя без выходного трансформатора. В усилителе работают два громкоговорителя 2ГД-6 (Гр 1 и Гр 2 , сопротивление звуковой катушки каждого 250 ом). При выходной мощности 2 вт нелинейные искажения не превышают 1,5 %. Повысив анодное напряжение до 350 в, можно получить мощность 6–8 вт при К н.и не более 3 %. Частотная характеристика подобных усилителей обычно линейна в пределах от 20–30 гц до нескольких десятков килогерц. У ряда специалистов существует мнение, что воспроизведение ультразвуковых частот имеет определенный смысл, так как их комбинационные частоты попадают в область слышимого звука, и это заметно способствует повышению естественности звучании.

Рис. 71. Некоторые схемы, улучшающие качество звучания.

Высокоомных громкоговорителей пока нет в широкой продаже, а выходные каскады без выходного трансформатора еще не встречаются в массовой аппаратуре: приемниках, усилителях, радиолах. В то же время радиолюбители находят применение этим усилителям, подключая к ним обычные низкоомные громкоговорители с выходными трансформаторами.

Выходной трансформатор, разумеется, не позволяет воспользоваться всеми преимуществами двухтактной параллельной схемы, но некоторые ее достоинства проявляются весьма четко. Так, в частности, резко, в несколько раз уменьшается выходное сопротивление усилителя и улучшается демпфирование. Ввиду уменьшения сопротивления нагрузки оказывается возможным упростить конструкцию выходного трансформатора — уменьшить индуктивность первичной обмотки L 1 (рис. 49).

На рис. 71, 2 показана одна из возможных практических схем двухтактного параллельного усилителя с выходным трансформатором, где в последнем каскаде работает мощный двойной триод 6Н5С [15]. Выходная мощность усилителя составляет 2,5 вт при нелинейных искажениях 1 % и 4 вт при нелинейных искажениях 5 %; уровень фона 42 дб; чувствительность около 250 мв; частотная характеристика лежит в пределах 40 гц— 12 кгц при неравномерности на краях не более 2 дб.

Выходной каскад усилителя работает в классе AB1. Анодные напряжения на триодах лампы 6Н5С необходимо выравнять с точностью до 3 в путем тщательного подбора сопротивления R 13 . Оно рассчитано на мощность 8—10 вт и может быть собрано из четырех двухваттных сопротивлений по 200 ом, соединенных последовательно, или по 3,2 ком, соединенных параллельно. Оптимальное сопротивление нагрузки выходного каскада — около 200 ом. Именно на эту величину и рассчитывают выходной трансформатор Тр1.

Предоконечный каскад — это фазоинвертор, выполненный на правом (по схеме) триоде лампы Л 2 (6Н9С). Особенность каскада — бесконденсаторная связь с сетками выходных ламп, благодаря которой улучшается частотная характеристика. Режимы всех ламп подобраны с таким расчетом, чтобы постоянные напряжения на аноде и катоде фазоинвертора в точности соответствовали напряжениям на сетках Л 3 . Именно поэтому и не нужны разделительные конденсаторы: между анодом и катодом, с одной стороны, и сетками — с другой, нет постоянного напряжения, от которого нужно было бы «защищать». Пусть вас не смущает то, что на управляющих сетках Лз должен быть «плюс» — положительным напряжение на сетках можно считать только относительно корпуса. В то же время на каждой сетке действует «минус» — постоянное отрицательное смещение 36 в относительно соответствующего катода (180 в — 144 в = 36 в и 72 в — 36 в = 36 в).

Выходной трансформатор собран на сердечнике из пластин Ш-20, толщина набора 20 мм. Первая и третья секции трансформатора содержат по 84 витка провода ПЭ-0,51, вторая секция —336 витков провода ПЭ-0,35. При соединении секций нужно правильно определить начало и конец каждой из них. Трансформатор рассчитан на подключение громкоговорителей с общим сопротивлением 6—10 ом, в частности двух соединенных последовательно громкоговорителей 4ГД-1.

В модернизированном варианте этого усилителя [16] для расширения полосы частот нагрузка первого каскада уменьшена до 240 ком. Соответственно гасящее сопротивление R 5 уменьшено до 1,1 Мом, а сопротивление R 4   — до 1 ком. Смещение при этом повысилось до 1 в. Для увеличения глубины обратной связи изменено соотношение сопротивлений делителя: R 8 увеличено до 8,2 ком и R 14 уменьшено до 8,2 ком. Несколько увеличена индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора — секция II содержит 400 витков. Автоматическое смещение на сетку нижнего (по схеме) триода Л 3 заменено фиксированным. Оно подается от отдельного выпрямителя (рис. 71, 2, б), который собран на плоскостном диоде Д7Ж. Точка А подключается непосредственно к повышающей обмотке силового трансформатора, а выпрямленное напряжение (смещение) подается «минусом» прямо на сетку через фильтр R 11 С ф (0,5 мкф и более на 150 в). При этом, естественно, катод нижнего (по схеме) триода Л 3 заземляют. Анодное напряжение на Л 1   и левый триод Л 2 подают с точки «+ 290 в» через дополнительный развязывающий фильтр из конденсатора 30 мкф на 300 в и сопротивления 8,2 ком на 0,5 вт. На аноде Л 1   должно быть 80 в, а на экранной сетке — 30 в. Все сопротивления R' R" и R"' одинаковые — по 33 ком каждое.

Эти изменения несколько улучшили характеристики усилителя. При выходной мощности 6 вт нелинейные искажения составляют 4,5 %, а при мощности 4 вт — около 1 %; уровень фона снижен до 52 дб; чувствительность повышена до 230 мв; частотная характеристика лежит в пределах от 30 гц до 15 кгц при неравномерности на краях не более 1 дб. Но и в этом случае, по-видимому, не исчерпаны все возможности для дальнейшего совершенствования. Добавив еще один каскад с небольшим коэффициентом усиления, можно повысить чувствительность и применить эффективные схемы регулировки тембра. Они позволят скомпенсировать завалы частотной характеристики, создаваемые акустическим агрегатом.

Среди других схемных находок можно назвать экспандер — предложенное сравнительно давно устройство для расширения динамического диапазона громкости. По мере увеличения уровня сигнала экспандер повышает усиление и таким образом поднимает уровень самых громких звуков над уровнем самых тихих. Напомним, что реальный динамический диапазон оркестра составляет 70 дб, в то время как при радиопередаче или на фонограмме он сжат до 35–40 дб.

Оригинальная схема экспандера, примененная в одном из зарубежных радиовещательных приемников, показана на рис. 71, 3 [14]. Сам экспандер (Л 3 Л 4 ) включается между двумя соседними каскадами обычного усилителя напряжения (Л 1 и Л 2 ). Первый каскад экспандера (Л 3 ) — это дополнительный усилитель (триодная часть) и выпрямитель (диодная часть) низкочастотного сигнала. Полученное на выходе фильтра выпрямителя напряжение медленно меняется в соответствии с изменением уровня громкости. Это напряжение подается на сетку второй лампы (Л 4 ), которая вместе с сопротивлением R 10 образует делитель напряжения. С этого делителя выходной сигнал первого каскада усилителя (Л 1 ) подается на сетку второго каскада (Л 2 ). При повышении громкости передачи увеличивается сопротивление нижнего участка делителя, то есть внутреннее сопротивление лампы Л 4 . Именно благодаря этому и происходит дополнительное повышение уровня громкости, расширяется динамический диапазон.

Управление экспандером осуществляется с помощью трех клавишей. При нажатии на первую, I, экспандер незначительно расширяет динамический диапазон. При нажатии на вторую, II, расширение диапазона достигает 14 дб, то есть на 14 дб повышается мощность звуков, соответствующих фортефортиссимо. Третья клавиша, III, выключает экспандер и направляет сигнал с Л 1 на Л 2 прямым путем. Примененные в экспандере импортные лампы можно заменить отечественными: ЕВС-41 —лампой 6Г2 и ЕМ80 — лампой 6И1П. В процессе налаживания может оказаться необходимым несколько изменить элементы схемы, определяющие режим ламп.

А вот еще одна интересная находка — простое приспособление искусственной реверберации (рис. 71, 4).

Звуковые волны в закрытом помещении исчезают не сразу— многократно отражаясь от стен, они затухают постепенно и благодаря этому создают послезвучание, чем-то напоминающее эхо. Этот процесс и называют реверберацией.

Для количественной оценки введено так называемое стандартное время реверберации — время, в течение которого плотность звуковой энергии уменьшается в тысячу раз. Время реверберации зависит от размеров помещения, а также от того, насколько сильно поглощаются в нем звуковые волны.

Так, в пустом концертном зале стандартное время реверберации составляет 1–2 сек, а когда зал заполнен публикой, это время может стать в полтора-два раза меньше. В небольшом жилом помещении время реверберации неуловимо мало, а в огромном и высоком зале Казанского вокзала в Москве время реверберации достигает 6–8 сек, и звук приобретает неприятную гулкость. В концертных залах и особенно в радиостудиях внутреннее архитектурное оформление, выбор отделочных материалов, драпировка стен — все это подчинено требованиям акустики и в том числе созданию необходимого времени реверберации.

Магнитная запись позволяет искусственно увеличивать время реверберации, создавать впечатление большого зала. Делается это так: вслед за основной воспроизводящей головкой пленка проходит еще несколько головок, которые воспроизводят звук с некоторым опозданием. Сигнал в этих вспомогательных головках постепенно ослабляют, и они становятся эквивалентом запаздывающих и постепенно затухающих звуковых волн. Искусственная реверберация, зачастую утрированная, создающая впечатление очень большого гулкого помещения, в последнее время довольно часто используется в радиопередачах, особенно в детских сказках или фантастических рассказах.

Несколько лет назад было предложено несложное приспособление для создания эффекта реверберации при воспроизведении грамзаписей и радиоприеме. Основа этого приспособления — стальная пружина. В одной из радиолюбительских конструкций [17] она изготовлена из рояльной струны диаметром 0,25 мм и длиной около 20 м. Проволоку навивают на болванку и получают пружину длиной около 50–60 см, которая легко умещается в ящике приемника или радиолы. Эта пружина представляет собой акустическую линию задержки — с ее помощью и создается необходимое для искусственной реверберации запаздывание звука.

Одним своим концом пружина прикреплена к якорю микрофона ДЭМ-4м, который в данном случае используется в качестве излучателя звуковых колебаний. К катушке ДЭМ-4м подводится низкочастотное напряжение, якорь начинает колебаться и передает колебания стальной пружине — по ней движется звуковая волна. Через несколько миллисекунд она приходит к другому краю пружины, к которому прикреплен пьезокристалл из обычного звукоснимателя. Кристалл колеблется и создает запаздывающий электрический сигнал. В дальнейшем он направляется в усилительный тракт, где встречается с основным сигналом.

В действительности описанная система искусственной реверберации устроена и работает несколько сложнее. В частности, для того чтобы раскачать пружину, приходится дополнительно усиливать сигнал (рис. 71, 4, б), перед тем как подавать его на ДЭМ-4м. В создании эффекта реверберации принимают участие не только первая запаздывающая волна, но и отраженные волны, несколько раз пробежавшие по пружине туда и обратно. Изменяя с помощью переменных сопротивлений R 1 и R 2 уровень сигнала на входе и выходе пружины, можно усилить, либо ослабить эффект реверберации.

До сих пор мы рассказывали об интересных находках техники звуковоспроизведения, которые пока, однако, не нашли особо широкого применения в массовых приемниках, магнитофонах, радиолах. Ниже речь пойдет о таких усовершенствованиях, которые в последнее время встречаются уже довольно часто, особенно в аппаратуре высокого класса.

Оркестр по частям

Мы уже много раз говорили о трудностях усиления и воcпроизведения широкой полосы частот: от 20–30 гц до 15–18 кгц (рис. 72).

Сейчас ни у кого не вызывает сомнений, что для равномерного воспроизведения столь широкой полосы ее лучше всего разделить на две-три части: например, на полосу высших (выше 4–5 кгц) и низших (ниже 4–5 кгц) частот. Существует несколько путей раздельного воспроизведения высших и низших частот, и мы познакомимся с ними, начав с наиболее простых и, наверное, поэтому наиболее распространенных.

Рис. 72. Один громкоговоритель неравномерно воспроизводит широкую полосу частот, а из-за направленности излучения заваливает высшие частоты в стороне от главной оси. Одиночный громкоговоритель создает впечатление, что звук исходит из одной точки.

Первый шаг, который необходим для воспроизведения широкой полосы частот, — это применение нескольких громкоговорителей с разной специализацией, в частности высокочастотных и низкочастотных (рис. 73). Проще всего подключить их к общей вторичной обмотке выходного трансформатора, учитывая при этом сопротивление звуковой катушки каждого громкоговорителя и его номинальную мощность. Если эти данные не учтены, то может оказаться, что какой-нибудь из громкоговорителей работает с сильной недогрузкой, в то время как другие сильно перегружены. Так, если к усилителю мощностью 5 вт подключить соединенные параллельно два громкоговорителя: 5ГД-14 и 1ГД-9, то первому из них достанется мощность около 3 вт, а второму — около 2 вт. При последовательном соединении это несоответствие еще больше усугубится и громкоговоритель 1ГД-9 будет работать (если, конечно, он будет работать!) с трехкратной перегрузкой.

Рис. 73. «Коллектив» низкочастотных и высокочастотных громкоговорителей может воспроизвести весьма широкую полосу частот. При определенном подборе и расположении громкоговорителей, например по системе 3Д, создается эффект объемного звучания: кажется, что источник звука заполняет весь объем помещения.

При соединении громкоговорителей в группы нужно руководствоваться основными соотношениями для электрических цепей (рис. 30, 4, 5, 7, 8) и рассчитывать ток, напряжение и мощность, которые приходятся на тот или иной громкоговоритель. При этом помните, что в случае параллельного соединения громкоговорителей на каждом из них действует одно и то же напряжение, а ток разветвляется обратно пропорционально сопротивлению. При последовательном соединении ток в цепи всех громкоговорителей одинаков, а общее напряжение распределяется пропорционально сопротивлению звуковой катушки. Для того чтобы облегчить расчеты, в табл. 17 приведены значения тока I зв и напряжения U зв в цепи звуковой катушки громкоговорителя определенной мощности Р зв , имеющего определенное сопротивление звуковой катушки R зв .

На рис. 74, 1 показана возможная схема соединения двух громкоговорителей 1ГД-9 и одного 5ГД-14. Ввиду сравнительно большого сопротивления ветви с двумя последовательно соединенными громкоговорителями 1ГД-9 в эту ветвь идет небольшой ток и громкоговорителям достается небольшая часть общей мощности. При мощности усилителя 6,6 вт 5ГД-14 получает все сполна, а громкоговорители 1ГД-9 работают с некоторой (сравнительно небольшой) недогрузкой.

рис. 74, 1

Если усилитель развивает мощность меньше 6,6 вт, то пропорционально уменьшается мощность, поступающая на все громкоговорители. Другая сложная схема соединения громкоговорителей приведена на рис. 74, 2.

рис. 74, 2

Иногда не удается сгруппировать громкоговорители так, чтобы их можно было подключить к общей вторичной обмотке. В этом случае в выходном трансформаторе делают две вторичные обмотки, к которым и подключают различные громкоговорители. Естественно, что расчет выходного трансформатора несколько усложняется, в частности изменяется порядок выбора числа витков вторичных обмоток. Рис. 74, 3 поясняет один из упрощенных способов расчета.

Громкоговоритель, подключенный к одной из вторичных обмоток, вносит свою долю в создание общего сопротивления анодной нагрузки. Иными словами, эквивалентное сопротивление нагрузки R a.общ в этом случае состоит из двух частей: R a1 (пересчитанное R зв1 ) и R a2 (пересчитанное R зв2 ). Оба сопротивления R a1 и R a2 к первичной обмотке подключены параллельно, и на них действует одинаковое переменное напряжение.

Чтобы подключенные ко вторичной обмотке громкоговорители отбирали у выходного каскада причитающуюся им часть общей выходной мощности, необходимо сохранить определенное соотношение между R a1 и R a2 . Отношение этих сопротивлений, которое обозначено коэффициентом α (рис. 74, 3, б), должно быть обратно пропорционально отношению мощностей Р 2 и Р 1 . Это вполне понятно, так как при одинаковом подводимом напряжении отбираемая сопротивлением мощность будет тем больше, чем меньше само это сопротивление. Путем простейших алгебраических преобразований выведены формулы для определения R a1 и R a2 (рис. 74, 3, в, г). После того как найдены эти сопротивления, поочередно находят коэффициент трансформации для каждой вторичной обмотки (расчет ведется обычным способом, рис. 49), считая, что второй вторичной обмотки вообще не существует. При этом предполагается, что число витков первичной обмотки и необходимое (оптимальное) сопротивление всей нагрузки R a.общ  известны. В качестве примера на рис. 74, 3, д приведены данные трансформатора для включения громкоговорителей ВГД-1. Иногда вместо двух обмоток делают одну с отводом (рис. 74, 3, в).

Разделение всего воспроизводимого диапазона на две (а иногда даже на три) части получило дальнейшее развитие в схемах с фильтрами, в схемах с раздельными выходными трансформаторами и в схемах с раздельными усилителями.

рис. 74, 3, 4

При подключении высокочастотной и низкочастотной групп громкоговорителей к общему трансформатору выходная мощность усилителя распределяется не совсем разумно. Каждой группе на всех частотах достается одна и та же часть общей мощности, в то время как основную мощность низших частот следовало бы передать низкочастотным громкоговорителям, основную мощность высших частот — высокочастотным. В какой-то степени можно устранить эту несправедливость, применив простейшие фильтры (рис. 74, 4). Роль фильтра неплохо выполняет даже один конденсатор С ф емкостью в несколько микрофарад (рис. 74, 4, а, б, е), который не пропускает низшие частоты к высокочастотному громкоговорителю. Для иллюстрации фильтрующей способности конденсатора приводится график (рис. 74, 4, д), где показано, как меняется напряжение на входе высокочастотного громкоговорителя 1ГД-9 при включении его через конденсатор той или иной емкости.

Для одного такого громкоговорителя обычно выбирают емкость 4 мкф, для двух, соединенных последовательно (R общ = 13 ом) — 2 мкф, для двух, соединенных параллельно (R общ ~ 3,3 ом), — 10 мкф.

Более сложный фильтр включает и катушку L ф , которая препятствует прохождению высших частот к низкочастотному громкоговорителю (рис. 74, 4, в, г, е). При последовательном соединении громкоговорителей элементы фильтра включаются так, чтобы шунтировать соответствующую группу для посторонних частот (рис. 74, 4, г). Данные фильтрующих элементов можно определить по графику рис. 74, 4, е, а данные катушки подсчитать по простейшей формуле (рис. 74, 4, ж). Провод для катушки должен быть достаточно толстым (0,5–0,7 мм), для того чтобы она отбирала как можно меньшую часть полезной выходной мощности усилителя. В качестве С ф можно включить низковольтный бумажный конденсатор, либо два электролитических, соединенных навстречу (рис. 74, 4, з).

Применив фильтр, в том числе простейший, в виде одного конденсатора, можно, не опасаясь перегрузки, подавать на высокочастотный громкоговоритель мощность в полтора-два раза больше номинальной.

В подобных схемах частота раздела равна 4–5 кгц. Значительно лучше используются достоинства двухполосной системы в усилителях с двумя выходными трансформаторами (рис. 74, 5).

рис. 74, 5

 В этом случае удается в какой-то степени примирить противоречивые требования; создать низкочастотный трансформатор с большой индуктивностью первичной обмотки, а высокочастотный — с малой индуктивностью первичной обмотки и благодаря этому с небольшой индуктивностью рассеивания. Пример подобной схемы мы уже встречали в одном из однотактных усилителей (рис. 51).

Но, конечно, в полной мере воспользоваться возможностями разделения всего диапазона звуковых частот на части можно лишь в том случае, когда такое разделение происходит в самом усилителе низкой частоты (рис. 74, 6). Во-первых, в этом случае легче раздвинуть граничные частоты самого усилителя. Во-вторых, отделив высшие частоты от низших в таком опасном источнике нелинейных искажений, как выходной каскад, мы препятствуем появлению «гибридных» комбинационных частот, которые особенно неприятно воспринимаются слухом. В-третьих, регулируя усиление в каждом из каналов, мы фактически осуществляем раздельную эффективную регулировку тембра.

рис. 74, 6

В двухканальных усилителях частоту раздела выбирают в пределах 800 гц— 1500 кгц. Разделение осуществляется на входе усилителя, а иногда после первого каскада. В некоторых схемах раздельными являются только выходные каскады усилителя, а весь усилитель напряжения — общий для обоих каналов.

Разделительные фильтры Ф 1 и Ф 2 весьма просты и состоят из нескольких конденсаторов и сопротивлений. Совершенно ясно, что после разделения в каждом канале принимаются все меры, чтобы без искажений усилить и воспроизвести «свою» часть всего диапазона частот. Например, в канале низших частот емкость переходных конденсаторов выбирают побольше, в то время как в канале высших частот она сравнительно невелика. Различные требования предъявляются и к выходным трансформаторам: в одном случае главное требование— большая индуктивность первичной обмотки (канал низших частот), в другом случае — минимальная индуктивность рассеивания (канал высших частот). В остальном же усилители отдельных каналов мало чем отличаются от обычных усилителей низкой частоты.

На рис. 78, 2 и 62 приведены схемы двухканальных усилителей— сравнительно простая и более сложная. В первом усилителе (рис. 78, 2) выходная мощность каждого канала составляет примерно 3 вт при К н.и около 5 %. Частотная характеристика в пределах 60 гц—12 кгц имеет неравномерность ±2 дб. В канале высших частот использован выходной трансформатор Тр 1 от радиолы «Рекорд-61», а в канале низших частот (Тр 2 ) — от радиолы «Дружба». В качестве обмотки I (Тр 2 ) включены, разумеется последовательно, обе секции первичной обмотки, каждая из которых содержит 1140 витков ПЭЛ-0,15. Число витков вторичной обмотки увеличено до 200.

рис. 78, 2

Усилитель, схема которого приведена на рис. 62, воспроизводит полосу частот от 30 гц до 15 кгц. Мощность канала высших частот 2 вт, канала низших частот 4 вт. Коэффициент нелинейных искажений на средних частотах не превышает 0,5 %, на краях диапазона—2 %. Чувствительность усилителя 150 мв, уровень фона в канале низших частот 50 дб. Разделение каналов (частота раздела 1000 гц) происходит после первого (общего) каскада (Л 1а ). Сопротивление R 1 — регулятор громкости, сопротивления R 24   и R 8 — регуляторы тембра соответственно высших и низших частот. На частоте 50 гц и 15 кгц глубина регулировки ±18 дб и ±15 дб. Чтобы усилить подавление низших частот в высокочастотном канале, с выходного трансформатора Тр 1 подается напряжение отрицательной обратной связи в катодную цепь Л 1б . Для снижения К н.и   к этой же лампе подводится и напряжение обратной связи от «своего» выходного трансформатора — его вторичная обмотка включена непосредственно в катодную цепь лампы последовательно с сопротивлением автоматического смещения R 28 . Отрицательной обратной связью охвачен также и выходной каскад (R 31 не зашунтировано конденсатором).

Усилитель канала низших частот двухтактный, фазоинвертор с разделенной нагрузкой (R 12 , R 15 ). В катодную цепь левого триода лампы Л 2 включена цепочка автоматического смещения (R 13 , R 14 ), к нижней части которой подводится напряжение отрицательной обратной связи. Выходной трансформатор Тр 1 выполнен на сердечнике сечением 6,6 см2 (пластины Ш-22, набор 3 см). Данные обмоток: Iа и I г — по 1140 витков, Iб и Iв — по 860 витков провода ПЭ-0,16; вторичная обмотка— 140 витков провода ПЭ-0,64. Размещение обмотки на каркасе показано на рис. 62.

Рис. 62. Двухканальный усилитель — принципиальная схема.

Питание анодных цепей усилителя осуществляется от двухполупериодного (мостового) выпрямителя, причем в фильтре имеется дроссель. На накал первой лампы подается постоянное напряжение. Для этого к общей накальной обмотке (а если есть лишняя шестивольтовая обмотка, то к ней) подключают мостиковый выпрямитель с конденсатором фильтра 500 мкф на 10 в (рис. 48, 3, г). Усилитель смонтирован на единой гетинаксовой панели с большим числом монтажных лепестков (рис. 63). Через дополнительный слой изолятора она прикреплена к металлическому шасси, на котором установлены лампы и трансформаторы. В крайнем случае можно применить и тщательно обработанную панель из фанеры.

Рис. 63. Двухканальный усилитель — монтажная схема

Двухканальные усилители с подобным набором ламп весьма популярны у радиолюбителей [13]. Аналогичные усилители применены и в ряде промышленных звуковоспроизводящих установок, в частности в низкочастотном тракте радиокомбайна «Кристалл-104».

Для чего человеку два уха?

На этот, казалось бы, смешной вопрос ответить не так-то просто. Можно, конечно, предположить, что природа снабдила человека запасными органами, заботясь о резерве организма. И действительно, заболеет одна почка — ее функции берет на себя вторая, засорится правый глаз — мы продолжаем неплохо видеть одним левым. Но если принять такую гипотезу, то чем объяснить отсутствие резерва у такого ответственного органа, как сердце? И почему нет резерва у печени и желудка, у ответственнейших желез внутренней секреции?

Одним словом, когда речь заходит о происхождении парных органов, появляется огромное множество «для чего?», «почему?» и «каким образом?», на которые пока трудно дать определенный ответ.

Но как бы там ни решилась загадка происхождения «двух ушей», как бы ни объяснялось их появление в процессе эволюции, мы твердо знаем, что дает нам наличие именно двух органов слуха. Два уха позволяют определить место, где находится источник звуковых волн, и следить за его движением, позволяет намного лучше ориентироваться в сложном мире звуков (рис. 75). Попробуйте, находясь на шумной улице, на минутку закрыть одно ухо, и вы сразу поймете, как много дает нам бинауральный эффект — эффект двух ушей.

На самых низких частотах, ниже 300 гц, бинауральный эффект практически отсутствует и ухо не фиксирует направление звука (рис. 75, а). На частотах от 300 до 1000 гц становится заметным сдвиг фаз звуковых волн, попадающих в правое и левое ухо. Мозг мгновенно вычисляет, какому направлению может соответствовать эта разность, и таким образом определяет, откуда идет звук (рис. 75, б).

На частотах более 1000 гц сдвиг фаз становится очень небольшим (длина волны уменьшается) и поиск направления осуществляется за счет сравнения силы звука, приходящего с разных сторон (рис. 75, в).

Рис. 75. Бинауральный эффект создает у человека ощущение пространства, позволяет определить направление, с которого приходят звуковые волны, облегчает оценку расстояния до источника звука.

Изумительная «машина» слуховых центров мозга непрерывно сравнивает множество сигналов, поступающих из правого и левого уха, воссоздает в нашем сознании сложную картину пространственного распределения большого числа источников звука. И если мы хотим, чтобы реальная, то есть существующая в месте передачи, объемная звуковая картина сохранилась при воспроизведении грамзаписей или при радиоприеме, нужно, чтобы акустические агрегаты без искажений воспроизвели распределение звуковых колебаний в пространстве. Проще говоря, нужно, чтобы к радиослушателю звуки инструментов большого оркестра или голоса отдельных певцов хора приходили с тех же направлений, что и к слушателю, сидящему в концертном зале.

Подобное требование является для нас новым. До сих пор мы рассматривали методы борьбы со всеми видами искажений и не обращали внимания на искажения пространственной звуковой картины. И прежде, чем рассказывать, как устраняют этот вид искажений, несколько слов о том, как его… специально создают.

В свое время было отмечено, что если в звуковоспроизводящей установке имеется только один громкоговоритель, то создается впечатление, что большой оркестр или хор находится в одной точке (рис. 72). Простейший способ устранения этого недостатка — система 3Д (рис. 73), которая создает объемное звучание, как бы размазывает источники звука по всему помещению. Системы объемного звука, в том числе и 3Д, — это, конечно, обман, умышленное искажение действительной пространственной картины. Но все же этот обман больше похож на правду, чем звучание одинокого громкоговорителя. Вот почему системы объемного звучания получили очень широкое распространение. Во всяком случае, весьма простая система ЗД применяется в большинстве современных приемников, радиол, магнитофонов.

Следующий шаг на пути создания «обманывающих» акустических систем — это псевдостереофония. Один из основных вариантов этой системы рассчитан на применение двухканального воспроизводящего агрегата. Это может быть двухканальный усилитель (рис. 74, 6) или просто акустический агрегат с двумя группами громкоговорителей (рис. 74, 1, 2, 3, 4). И в том и в другом случае высокочастотные и низкочастотные громкоговорители размещают в разных местах комнаты (рис. 76). При этом у слушателя создается впечатление, что в разных местах находятся различные группы инструментов оркестра, а иногда даже и певцы с разными голосами (например, бас и сопрано). Вы сами понимаете, что и в этом случае мы умышленно искажаем реальную звуковую картину и опять-таки делаем это для того, чтобы сравнительно простыми средствами создать у слушателя иллюзию оркестра.

Рис. 76. В системе псевдостереофонии высшие и низшие частоты воспроизводятся отдельными разнесенными в пространстве громкоговорителями; высокочастотные источники звука кажутся расположенными в одной части комнаты, низкочастотные — в другой, возникает иллюзия оркестра или ансамбля.

Само слово «псевдостереофония» говорит о том, что создается не настоящее распределение звука в пространстве. Настоящая стереофония, то есть воспроизведение реальной звуковой картины, требует принципиально иных и, кстати говоря, не очень-то простых технических решений.

Что нужно для того, чтобы получить неискаженное стереофоническое звучание? Для этого необходимо установить в месте передачи большое число микрофонов и соединить каждый из них со своим громкоговорителем, установленным в месте приема, причем в том же участке пространства, что и микрофон.

Установить большое число микрофонов и громкоговорителей не так-то уж трудно. А вот создание большого числа каналов связи для каждой пары «громкоговоритель — микрофон»— это задача не из простых и, уж во всяком случае, не из дешевых.

Многоканальные системы стереофонии уже много лет применяются в кино. В широкоэкранном кино звук записан на трех дорожках (разумеется, с помощью трех микрофонов) и воспроизводится с помощью трех отдельных усилителей и трех групп громкоговорителей. В широкоформатном кино работают девятиканальные стереофонические установки, и в каждом канале имеется своя фонограмма, свой усилитель и акустический агрегат.

Ну, а как быть со стереофонической грамзаписью?

Нельзя же всерьез говорить об одновременном проигрывании девяти или даже трех пластинок. И для радиовещания многоканальные стереофонические системы непригодны, так как для каждого канала нужен свой радиопередатчик и свой приемник.

И все же создание сравнительно простых и доступных широкому кругу слушателей стереофонических систем грамзаписи и радиовещания стало возможным после того, как необходимое число каналов удалось уменьшить до двух. В этом случае, правда, пространственное «размещение» источников звука воспроизводится не совсем точно, но все же звуковая картина очень напоминает настоящую. В то же время два стереоканала удается втиснуть на одну стандартную магнитную пленку, на одну граммофонную пластинку и передавать их через одну радиостанцию и принимать одним радиоприемником. Воспроизведение таких записей или радиопередач осуществляется двумя усилителями и двумя акустическими агрегатами, расположенными на некотором удалении один от другого (рис. 77).

Рис. 77. Двухканальная стереофония создает звуковую картину, близкую к реальной. Звук воспринимается двумя микрофонами; его передают по двум каналам связи (записывают на двух фонограммах) и воспроизводят двумя разнесенными агрегатами.

Из нескольких систем двухканальной стереофонии наибольшей популярностью пользуется так называемая система MS, принятая во многих странах мира, в том числе и в нашей стране. При MS-стереофонии используются два установленных в одной точке микрофона с разными характеристиками направленности — ДН и ОН. Каждый из микрофонов создает свой сигнал, который передается по отдельному каналу и воспроизводится отдельной группой громкоговорителей.

При стереофонической радиопередаче оба канала переносятся одной радиоволной, а в приемнике происходит их разделение с помощью несложной приставки [14].

Звуковая дорожка (канавка) стереофонической грампластинки напоминает желоб со скошенными стенками (рис. 77, а), причем на каждой стенке записан сигнал лишь одного из двух каналов. Игла звукоснимателя, двигаясь по такой канавке, совершает сложные колебания, которые передаются двум пьезокристаллам. Один из кристаллов воспроизводит электрический сигнал левого, а другой — правого канала.

На рис. 78, 3 показана схема простого радиограммофона для воспроизведения стереофонических грамзаписей. Как и следовало ожидать, он состоит из двух одинаковых усилителей с двумя одинаковыми громкоговорителями. Отсюда напрашивается важный вывод: для стереофонии можно применить любой из уже знакомых нам усилителей, умножив его на два, то есть сделав два одинаковых усилителя с одинаковыми акустическими агрегатами для левого и правого каналов. Нужно лишь применить в усилителях спаренные регуляторы громкости и тембра R 4 R 12 и R 5 R 11 . Они нужны для того, чтобы при регулировках сохранялось необходимое соотношение сигналов в «левом» и «правом» каналах. В этом случае двухканальная стереофония может дать звуковую картину, очень близкую к настоящей. При воспроизведении обычных — монофонических— грамзаписей оба усилителя стереоустановки могут работать одновременно, для чего достаточно соединить параллельно их входные цепи.

рис. 78, 3

Помимо классических стереоустановок с одинаковыми усилителями и акустическими агрегатами, находят применение «суррогатные» и «гибридные» установки. Это, разумеется, неофициальные названия, и мы ввели их лишь потому, что они неплохо отражают суть дела.

В первом случае используются неодинаковые, хотя и близкие по параметрам усилители: например, обычная радиола и добавленный к ней самодельный усилитель с громкоговорителем. При этом, правда, трудно воспроизвести реальную звуковую картину, но все же она получается вполне правдоподобной. Многое зависит от того, как будут отрегулированы усилители, насколько удастся подогнать их выходную мощность и частотную характеристику. Для этого, прислушиваясь к звучанию всей установки, постепенно поворачивают регуляторы громкости и тембра поочередно в каждом усилителе.

В ряде случаев в установку вводят регулятор стереобаланса, который позволяет на расстоянии менять соотношение сигналов в левом и правом каналах. Одна из возможных схем такого регулятора приведена на рис. 74, 7, б. Сопротивление включено в цепь отрицательной обратной связи, и в зависимости от поворота движка уменьшается ее глубина для одного канала и увеличивается для другого.

рис. 74, 7, б

«Гибридными» можно назвать такие звуковоспроизводящие установки, в которых имеется один мощный низкочастотный монофонический агрегат и два разнесенных высокочастотных стереофонических агрегата сравнительно небольшой мощности. При конструировании «гибридных» систем исходят из того, что стереоэффект проявляется лишь на высших частотах, и поэтому сравнительно сложный и дорогой низкочастотный тракт может быть общим — все равно он не участвует в создании стереофонии. Частоту разделения каналов выбирают в пределах 250–300 гц, то есть значительно ниже, чем в монофонических двухканальных системах (рис. 74, 6, б).

Одна из возможных схем разделения каналов показана на рис. 74, 7, а.

рис. 74, 7, а

Каждый из дросселей L 1 и L 2 намотан на стальном сердечнике сечением 4 см2 проводом ПЭ-0,5 до заполнения каркаса. Общий низкочастотный агрегат установлен в середине комнаты, там же, где и усилитель с проигрывателем. Высокочастотные агрегаты — их может быть два или четыре — разносят на расстояние 2–4 м один от другого. В небольших помещениях база (рис. 77) может быть уменьшена до 1,2–1,5 м. Однако на уменьшение базы стоит идти лишь в самом крайнем случае, так как при этом ухудшается иллюзия концертного зала.

Вполне возможно создание «гибридной» стереофонической установки с использованием уже знакомого нам двухканального усилителя, например по схеме, аналогичной рис. 62.

В этом случае общим будет весь низкочастотный тракт, включая и мощный усилитель, а высокочастотный стереофонический тракт будет состоять из двух одинаковых двухламповых усилителей небольшой мощности. Граничную частоту необходимо снизить три-четыре раза. Для этого можно в полтора-два раза увеличить емкость конденсаторов фильтра С 5 С 6 С 15 С 16 и во столько же раз уменьшить сопротивления R 5 и R 23 . Кроме того, в схему следует ввести еще одну лампу 6Н2П. Одна половина ее будет дублировать Л 1а , другая половина будет играть роль Л 1б во втором высокочастотном канале.

При конструировании и налаживании любых стереофонических усилителей нужно добиваться высокого переходного затухания. Это значит, что переход сигнала из одного канала в другой, например из-за наводок, должен быть сведен к минимуму.

В заключение стоит заметить, что двухканальная стереофония — дело сравнительно молодое и по многим вопросам здесь расходятся не только мнения слушателей, но и выводы специалистов. Так существуют разные рекомендации по выбору ширины базы, конструированию «гибридных» систем, расчету частотной характеристики каналов, по-разному оценивается влияние на стереоэффект самих помещений, где установлены микрофоны и громкоговорители. Одним словом, в области двухканальной стереофонии еще далеко не исчерпаны возможности для радиолюбительских экспериментов.

Самая ответственная операция

Заключительным этапом создания какой-либо радиолюбительской установки, в том числе и звуковоспроизводящей, является ее налаживание. Это и есть самая ответственная операция, которая выявляет основные достоинства и недостатки схемы и конструкции, дает возможность «выжать» высокие качественные показатели.

Бывает так, что аккуратно смонтированный усилитель или радиоузел сразу же после включения в сеть начинает хорошо работать, и в дальнейшем улучшить его характеристики почти не удается. Значительно чаще установка не сразу проявляет все свои способности. Приходится довольно долго возиться — подбирать режимы ламп, регулировать глубину обратной связи, проверять детали, менять некоторые монтажные цепи, — прежде чем удается получить обещанные в описании качественные показатели. И конечно, весьма вероятно, что из-за ошибки в монтаже первое же включение усилителя может вызвать какую-нибудь аварию с шумом и даже с дымом — пробой конденсатора, подгорание сопротивления, а иногда и повреждение весьма ответственных деталей, в частности силового трансформатора.

Заранее никто не знает, как развернутся события, что произойдет с усилителем, как он будет работать (если вообще будет!) после включения. Поэтому главную операцию — налаживание— лучше всего начинать с тщательной проверки монтажа, причем до, а не после включения аппаратуры в сеть.

Помимо обычной проверки монтажа по принципиальной или монтажной схеме, нужно убедиться в отсутствии коротких замыканий или обрывов в цепях питания. Для этого прежде всего подключите омметр к сетевой вилке при разомкнутом выключателе сети Вк с (рис. 79, а) — омметр должен показать бесконечно большое сопротивление. После этого можно замкнуть выключатель сети, и, если все в порядке, омметр покажет сопротивление сетевой обмотки — обычно 100–300 ом.

Кроме того, нужно проверить, не соединились ли каким-нибудь образом сетевые провода с корпусом (шасси) усилителя (рис. 79, б, омметр показывает разрыв цепи).

Очень важно убедиться в отсутствии замыканий в цепи выпрямленного анодного напряжения. Не включая усилитель в сеть, омметром определяют сопротивление между «плюсом» и корпусом (рис. 79, в). Оно должно составлять несколько сот и в крайнем случае несколько десятков килоом. Пониженное сопротивление чаще всего бывает из-за чрезмерно большой утечки конденсаторов фильтра выпрямителя или конденсаторов развязывающих фильтров, а также из-за замыкания какой-либо «плюсовой» цепи на корпус.

Проверив цепи питания и еще раз (как говорится, на дорогу!) взглянув на монтаж, попробуйте включить усилитель в сеть. Первые несколько минут внимательно следите за тем, как он себя ведет: достаточно ли ярко светятся катоды всех ламп, не почернело ли какое-нибудь сопротивление, не пахнет ли горелым… Если сразу же после включения появляются тревожные симптомы, то нужно немедленно выключить усилитель и не включать его до тех пор, пока не будет найдено повреждение или ошибка в монтаже. То же самое нужно сделать, если после включения систематически перегорает предохранитель, — это говорит о том, что усилитель потребляет слишком большую мощность, по-видимому, из-за короткого замыкания в какой-либо цепи.

Рис. 79. Проверка, подготовка к включению и налаживанию усилителя сводятся к некоторому комплексу сравнительно простых операций.

Но предположим, что включение усилителя прошло благополучно и можно попробовать, «дышит» ли он. Для этого при введенном регуляторе громкости достаточно прикоснуться отверткой, проводом или просто пальцем к входному гнезду, к верхнему лепестку самого регулятора, — словом, к любому участку сеточной цепи первой лампы (рис. 79, г). При этом, если усилитель «жив», вы услышите сильный фон. Это «подает голос» слабый электрический сигнал — напряжение, наведенное сетью переменного тока на отвертке, проводе или на вашей руке и прошедшее по всему усилительному тракту.

Но может случиться и так, что вам не понадобится проверять работоспособность усилителя — он сам заявит о себе, начав «реветь» сразу же после включения. Это может произойти в результате самовозбуждения, потому что существуют не предусмотренные, так называемые паразитные обратные связи, охватывающие один или несколько каскадов. На каких-то частотах паразитная обратная связь оказывается положительной, с выхода на вход каскада (или группы каскадов) сигнал поступает в фазе, и усилитель превращается в генератор (рис. 43). Кстати говоря, вполне вероятной причиной самовозбуждения может быть неправильное включение обмотки выходного трансформатора, с которой снимается напряжение отрицательной обратной связи. Может случиться, что после переключения выводов этой обмотки (рис. 39, 1) самовозбуждение сразу исчезнет. Это значит, что обратная связь была положительной и лишь после переключения выводов стала отрицательной.

Поиск и устранение конкретных причин самовозбуждения — дело нелегкое. Прежде всего стоит проверить, не связаны ли каскады через цепи питания. Для этого можно увеличить емкость фильтра выпрямителя С ф2 либо подать питание на первые каскады через дополнительный фильтр R * ф С * ф . Кроме того, целесообразно проверить и другие развязывающие элементы, например конденсаторы, соединяющие экранные сетки с корпусом. Иногда можно устранить самовозбуждение, несколько снизив усиление одного из предварительных каскадов. Для этого можно увеличить гасящее сопротивление (понизить напряжение на экранной сетке) либо уменьшить сопротивление анодной нагрузки. Среди других эффективных мер нужно назвать включение антипаразитного сопротивления в цепь сетки выходного каскада (R'' c2 ), некоторое увеличение емкости, шунтирующей первичную обмотку выходного трансформатора; введение дополнительных цепей отрицательной обратной связи в первых каскадах: R o.с С o.с либо отключение С к (рис. 79, и). И конечно, очень важно при поиске и устранении причин самовозбуждения обращать самое серьезное внимание на монтаж, на возможность паразитных связей между анодными и сеточными цепями ламп. Часто бывает так, что причиной самовозбуждения оказывается какой-нибудь неудачно расположенный или лишний, болтающийся «без дела» проводник, незаземленный экран, плохая пайка в цепи развязывающих фильтров, слишком близкое соседство деталей и особенно проводов сеточных и анодных цепей.

В ряде случаев самовозбуждение усилителя происходит не на звуковых (слышимых) частотах, а на ультразвуковых, вплоть до нескольких тысяч мегагерц. Не нужно думать, что неслышимое самовозбуждение не приносит вреда — оно резко меняет режимы ламп и приводит к сильнейшим искажениям звукового сигнала. Обнаружить сверхзвуковую генерацию можно с помощью осциллографа или милливольтметра, включенного на выход усилителя (милливольтметр — прибор, снабженный ламповым либо транзисторным усилителем и измеряющий благодаря этому очень малые переменные напряжения).

Можно обнаружить самовозбуждение и с помощью вольтметра постоянного напряжения. Его подключают к аноду или к цепи автоматического смещения (рис. 79, ж, и), а затем замыкают на землю управляющую сетку через конденсатор емкостью в несколько тысяч пикофарад. Если при этом показания вольтметра меняются, значит, каскад работает с самовозбуждением — замыкание сетки снимает с нее переменное напряжение, а это, в свою очередь, приводит к изменению режима лампы.

Другое неприятное явление, с которым можно столкнуться сразу же после включения усилителя, — сильный фон переменного тока. В этом случае опять-таки нужно вооружиться терпением и найти источник неприятностей. Иногда эту операцию облегчают, поочередно вытаскивая лампы, начиная с первой. В остальном же руководство к поискам выглядит просто: ищите незаземленные экраны и сердечники трансформаторов, корпусы металлических ламп, переменных сопротивлений, ищите неэкранированные провода с низким уровнем сигнала, сеточные цепи, слишком близко расположенные к проводам сетевого тока (например, к накальным), проверяйте фильтр выпрямителя.

Наряду с такими шумными неприятностями, как самовозбуждение и фон при предварительной проверке усилителя вас может ожидать сюрприз совсем другого рода — мертвая тишина. Это значит, что сигнал не проходит со входа на выход и в усилительном тракте где-то существует разрыв. Поиск его можно начать с проверки режимов ламп (рис. 79, д, е, ж, з, и) — ведь, если на анод или на нить накала не подается напряжение, лампа не усиливает, а значит, не передает сигнал со своего входа на выход. Затем обычно проверяют исправность цепей, начиная с самого конца — с выходного трансформатора и громкоговорителя. Чаще всего при этом обнаруживается какая-нибудь смешная ошибка, например не подключенный вывод сопротивления. Бывают, правда, и весьма каверзные повреждения, например, такие, как обрыв вывода переходного конденсатора С с2 .

Но вот наконец все неприятности позади, усилитель спокойно работает и не только гудит при прикосновении к сетке, но уже неплохо воспроизводит граммофонные записи. Насладившись первыми успехами, порадовав родственников и соседей, вы можете переходить к заключительному этапу налаживания — к «выжиманию» высокого качества звучания. Здесь возможны два принципиально различных варианта: первый — у вас есть контрольно-измерительные приборы; второй — у вас нет контрольно-измерительных приборов. Мы рассмотрим первый вариант налаживания и попутно будем давать некоторые рекомендации тем, для кого этот вариант, к сожалению, неприемлем.

Трудно рекомендовать какой-либо обязательный порядок измерения параметров и доводки усилителя. По-видимому, стоит начать с измерения номинальной выходной мощности и определения чувствительности. Для этого вместо звукоснимателя включают звуковой генератор (ЗГ) и подают с него небольшое — десятки милливольт (на микрофонный вход — 1 мв) — напряжение U вх с частотой 1000 гц. Постепенно увеличивая входной сигнал, следят за картинкой на экране осциллографа (рис. 79, м). Значение U вх при котором начнут появляться искажения, можно считать чувствительностью усилителя, а напряжение на звуковой катушке громкоговорителя — номинальным выходным напряжением U вых. ном . Теперь нетрудно подсчитать и номинальную выходную мощность (рис. 31, б).

Если в вашем распоряжении нет осциллографа и звукового генератора, то проверить чувствительность и выходную мощность можно подручными средствами, сняв так называемую амплитудную характеристику усилителя.

Для этого с накальной обмотки напряжение 6,3 в подают на делитель, составленный из постоянного сопротивления R' = 150 ком и переменного R'' = 10 ком (рис. 79, к). Нетрудно подсчитать, что на всем переменном сопротивлении действует 1/16 часть накального напряжения, то есть примерно 400 мв (0,4 в). Разделив весь угол поворота оси переменного сопротивления R" на восемь частей, изготовив небольшую шкалу и закрепив на оси простейшую стрелку, вы получите своеобразный калиброванный генератор сигналов.

Теперь, постепенно увеличивая U вх (вращением ручки R"), следите за изменением выходного напряжения — его можно измерять обычным авометром (рис. 79, к, л). В итоге вы сможете построить амплитудную характеристику — график, который покажет, как меняется U вых при изменении U вх .

До тех пор пока график линеен, то есть имеет вид прямой линии, можно считать, что все хорошо, так как выходной сигнал послушно следует за входным. Загиб амплитудной характеристики соответствует области нелинейных искажений (сравните с амплитудной характеристикой громкоговорителя, рис. 15). По началу загиба вы и определяете чувствительность (по положению стрелки на шкале R"), а также U вых. ном и P вых. ном . Учтите, что полученные результаты могут оказаться несколько заниженными, так как на низших частотах, в том числе и на сетевой частоте 50 гц, частотная характеристика усилителя обычно имеет некоторый завал.

Предложенные способы, конечно, не дают возможности строго определить номинальную мощность и чувствительность. Для этого нужно было бы точно измерять К н.и с помощью особого прибора — измерителя нелинейных искажений (рис. 31, г). Однако оба способа позволяют оценить выходные данные усилителя и в случае необходимости подобрать оптимальное сопротивление нагрузки. Подобную операцию любители выполняют редко, но она настолько важна, что стоит коротко сказать, как это делается.

Сопротивление анодной нагрузки R а особенно важно сделать оптимальным для выходной лампы, которая вырабатывает выходной сигнал и в большей степени определяет нелинейные искажения всего усилителя. Оптимальная величина R а для той или иной лампы указана среди ее основных параметров (рис. 80, табл. 13).

Рис. 80. Параметры и схемы цоколевки некоторых электронных ламп.

Однако в реальном случае из-за применения отрицательной обратной связи и выбора пониженных (или повышенных) напряжений оптимальное значение R а может несколько отличаться от рекомендованного. Как быть в этом случае? Разумеется, неудобно подбирать оптимальную нагрузку, меняя выходные трансформаторы или громкоговорители. Иногда, предвидя операцию по подбору R а , делают секционированную вторичную обмотку выходного трансформатора, а затем пробуют подключать громкоговоритель к различным отводам.

Но можно поступить еще более строго — заранее определить оптимальную величину R а для выбранной схемы и выбранного режима лампы, затем с учетом этой величины изготовить (или переделать готовый) выходной трансформатор. Для определения оптимальной нагрузки вместо громкоговорителя включают проволочный реостат и снимают амплитудные характеристики для нескольких значений R зв . (рис. 50). В итоге получают график, который показывает, как меняется U вых при изменении нагрузки. По этому графику и находят оптимальное значение R a .

Если имеется измеритель нелинейных искажений, то можно найти R a , соответствующее минимальному значению К н.и . Минимальные искажения, как правило, бывают при мощности несколько меньшей, чем максимальная. Поэтому оптимальным следует считать сопротивление нагрузки на 10–15 % меньшее, чем было определено из условий максимальной мощности. Подбирая оптимальную нагрузку, целесообразно одновременно найти удачный режим выходного каскада, в частности тщательно подогнать смещение. Кстати говоря, с подбора смещения следует во всех случаях начинать подгонку режимов любого каскада.

С помощью звукового генератора нетрудно снять частотную характеристику усилителя — изменяя частоту входного сигнала (UBx), нужно измерять уровень выходного (U вых ). Эту операцию лучше вначале проводить при отключенных цепях обратной связи. Затем, проверяя частотную характеристику, можно постепенно вводить обратную связь, подбирать элементы коррекции и регулировки тембра. Напоминаем, что частотная характеристика, так же как и другие показатели, определены нами для электрического тракта, то есть не учитывают «последнего слова» громкоговорителей. Чтобы получить характеристики, снятые по звуковому давлению, то есть оценивающие всю звуковоспроизводящую установку, нужен измерительный микрофон с милливольтметром (рис. 15, 16). Все акустические измерения обычно проводят в специально оборудованной камере.

Несколько слов об особенностях налаживания двухтактных выходных каскадов. Здесь одна из главных задач — добиться симметрии плеч. Для проверки симметрии можно сетку одной из ламп двухтактного каскада отсоединить от фазоинвертора и подключить к сетке второй лампы. В этом случае при идеальной симметрии выходное напряжение должно быть равно нулю.

Можно было бы еще многое рассказать об особенностях налаживания конкретных схем усилителей, о влиянии тех или иных элементов схемы на качественные показатели. Однако подобный рассказ в большей степени был бы повторением того, что уже известно из предыдущих разделов книги. Ведь налаживание усилителя — это своего рода экзамен, который хотя и является продолжением учебы, но в основном сводится к проверке уже накопленных знаний. Этот экзамен всегда проходит успешно, если поняты и прочувствованы физические основы работы усилителей и принципы построения усилительных схем.

Для подтверждения сказанного приведем несколько примеров.

Включенный усилитель молчит, и в поисках повреждения вы начали проверку режимов ламп. При этом оказалось, что на аноде одной из первых ламп напряжение значительно больше указанного на схеме и равно общему анодному напряжению U в . Таким образом на сопротивлении нагрузки R а вообще нет падения напряжения, а это в принципе может быть только в двух случаях, если R а = 0 или если I а = 0 (U = I·R!).

Вторую причину легко сразу же исключить с помощью омметра. Что же касается отсутствия анодного тока, то оно, в свою очередь, может быть вызвано несколькими причинами: обрывом в анодной цепи (одна из вероятных причин обрыва — повреждение сопротивления), обрывом в катодной цепи, запиранием лампы (например, из-за обрыва в цепи управляющей или экранной сетки), неисправностью самой лампы.

После того как вы мысленно составили «черный список» — перечень возможных повреждений, неисправность в усилительном каскаде легко найти самыми простыми средствами.

Другой пример. При проверке режимов оказалось, что напряжение смещения на катодном сопротивлении равно нулю. Сначала убедитесь, что анодный ток не равен нулю (то есть, что нет повторения предыдущего случая). Проверьте напряжение на аноде — если оно меньше, чем U в , то, значит, анодный ток есть. Теперь остается единственное предположение: R к = 0. Вероятнее всего, что в этом «виноват» пробитый конденсатор С к , который даже при исправном R к накоротко замыкает участок «катод — корпус».

Наконец, еще пример. При работе со звукоснимателем усилитель развивает нормальную мощность уже при небольшом угле поворота регулятора громкости. Дальнейший поворот регулятора приводит к сильным нелинейным искажениям. Проверяете чувствительность — она оказывается значительно выше нормы и составляет 30–50 мв (должно быть 150–250 мв). Имеющийся запас усиления можно немедленно пустить в дело — создать дополнительные цепи обратной связи, уменьшить сопротивления анодной нагрузки, сопротивления утечки сетки и тем самым несколько расширить частотную характеристику.

При нехватке усиления нужно, наоборот, ослабить обратную связь (лучше всего зашунтировав конденсаторами сопротивления в катодных цепях первых ламп) или, в крайнем случае, повысить сопротивление нагрузки реостатных каскадов.

Заканчивая разговор о самой главной операции — налаживании, хочется сказать несколько ободряющих слов тем, кому придется выполнять ее по второму варианту — без измерительных приборов. Помимо рекомендаций, сделанных несколько раньше, вы можете выполнять почти все операции, для которых нужны измерительные приборы. Низкочастотным генератором для вас будет проигрыватель с хорошей записью большого оркестра, а индикатором выхода — собственное ухо. Конечно, такая замена не является эквивалентной: то, что могут показать приборы, не всегда удается уловить на слух. И все же после хорошей тренировки вы наверняка научитесь замечать даже незначительные подъемы и завалы частотной характеристики усилителя, небольшие изменения коэффициента нелинейных искажений.

Чтобы налаживать усилители и акустические агрегаты на слух, нужно прежде всего иметь слух, нужно чувствовать музыку, не только слушать, но и слышать звучание музыкальных инструментов и певческих голосов.

Только вы, пожалуйста, не поймите сказанное так, будто музыкальность — это средство, а высококачественная аппаратура звуковоспроизведения — это цель. Скорее, все наоборот— мы добиваемся высокой верности воспроизведения, чтобы во всей полноте услышать настоящую музыку.

Понимание музыки, чувство музыки — это одно из самых замечательных человеческих качеств. Вот как образно, как страстно об этом сказал Шекспир:

Стремление к музыке, ощущение гармонии и ритмов заложено в самой человеческой природе и безусловно связано с тем, что человек живет в богатейшем мире звуков. Сама же музыка — это одно из величайших духовных богатств цивилизации. И справедливому распределению этого богатства, приобщению многих миллионов людей к сокровищам музыкальной культуры помогают скромные усилители и радиоузлы, с некоторыми из которых вы познакомились в этой книге.