Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы
Основой схемы рис. 35, 6, а является заграждающий фильтр, составленный из двух Т-образных ветвей: R1C1C2 и R2R3C3. Элементы этого фильтра подобраны с таким расчетом, что он как бы вырезает кусок частотной характеристики, создает резкий завал в области средних частот. Благодаря этому низшие и высшие частоты заметно приподняты. На долю регуляторов тембра достается сравнительно простая работа — они должны лишь заваливать частотную характеристику в соответствующем участке. А сделать это всегда проще, чем поднять ее.
рис. 35, 6
В один из регуляторов тембра (рис. 36, 1, а) специально введен двойной триод, который в данном случае используется как одна усилительная лампа с раздельными входами и общей нагрузкой Ra. На сетки ламп подается одно и то же входное напряжение Uвх, но подается оно через разные фильтры. Фильтр R1C1R2R3 ослабляет низшие частоты (чем ниже частота, тем больше емкостное сопротивление конденсатора C1, тем меньшая часть Uвх попадает на сетку).
рис. 36, 1
Фильтр R4R5R6C2, наоборот, ослабляет высшие частоты — чем выше частота, тем сильнее цепочка R5R6 шунтируется конденсатором С2, тем, следовательно, меньшая часть Uвх попадает на сетку. Таким образом, левый (по схеме) триод фактически является усилителем высших частот, а правый — усилителем низших частот. Сопротивление R2 и R5 — это обычные регуляторы громкости. Правда, обычными их можно назвать лишь по принципу действия — они подают на сетку некоторую часть подводимого напряжения. Но поскольку каждый из этих регуляторов работает лишь на одном из участков диапазона — на высших или на низших частотах, то они фактически являются эффективными регуляторами тембра. Приведенная схема — это первый шаг к двухполосным усилителям НЧ, о которых будет рассказано в пятой главе.
В заключение этого раздела, в основном посвященного регулировке тембра, остановимся на некоторых особенностях регулировки громкости. Не подумайте, что это оговорка или искусственное объединение разных тем — регулировка громкости и тембра самым непосредственным образом связаны между собой. Во всяком случае, должны быть связаны.
Прежде всего заметим, что переменное сопротивление регулятора громкости должно «знать» закон Вебера — Фехнера.
Существуют три типа переменных сопротивлений: А, Б и В (рис. 36, 4, а). Они отличаются характером зависимости коэффициента деления R':R от угла поворота подвижного контакта 2. Чтобы регулировка громкости происходила плавно, чтобы повороту ручки регулятора на один и тот же угол всегда соответствовало одинаковое изменение громкости, нужно использовать в качестве регулятора сопротивление типа В с так называемой показательной кривой. По ходу кривой В видно, что при небольших углах поворота α, соответствующих сравнительно небольшой громкости, сопротивление R' вместе с ним и Uвх меняется незначительно. По мере увеличения R', то есть при регулировке в области более сильных звуков, сопротивление R' меняется более резко, и это, естественно, приводит к резкому изменению Uвх. Таким образом, при повороте ручки регулятора на определенный угол мы меняем Uвх (а значит, в итоге и звуковое давление громкоговорителя!) в одно и то же число раз, и именно это дает ощущение одинакового изменения громкости.
рис. 36, 4
При конструировании регулятора громкости нужно учитывать еще одну особенность слуха — резкое уменьшение чувствительности на низших частотах. Если мы будем постепенно уменьшать громкость с помощью обычного регулятора, то в области самых тихих звуков одновременно, помимо нашей воли, будет происходить регулировка тембра — будут непропорционально ослабляться низшие частоты. Поэтому, уменьшая громкость, нужно одновременно вращать ручку регулятора тембра и поднимать частотную характеристику в области низших частот. Существуют схемы, где такой подъем осуществляется автоматически, — это схемы регуляторов громкости с тонкомпенсацией.
В наиболее распространенной из них (рис. 36, 2, а, в) используется переменное сопротивление R2 с отводом 4, к которому подключена цепочка R1C1. Она срезает высшие и средние частоты и таким образом создает некоторый подъем в области низших частот. Однако, когда напряжение U'вх снимается со всего делителя R2 цепочка R1C1 существенной роли не играет. Значение и влияние ее возрастают по мере того, как движок переменного сопротивления R2 идет вниз (по схеме), приближаясь к зашунтированному участку 4–3.
рис. 36, 2
Аналогично работает и регулятор с двумя отводами (рис. 36, 3) и более сложной системой фильтрующих цепочек. Если в вашем распоряжении нет переменного сопротивления с отводами, можно сделать компенсированный регулятор громкости по простой схеме (рис. 36, 5) или по схеме (рис. 36, 6), где используются спаренные (то есть имеющие общую ось) переменные сопротивления R1 и R3.
рис. 36, 3
рис. 36, 5, 6
Уделив довольно много внимания элементам и цепям усилителя, с помощью которых можно исправить его частотную характеристику, нужно вспомнить и о тех элементах, которые могут частотную характеристику испортить. Это обычные RС-цепи, занимающие в усилителе самые ответственные «должности»: сопротивление нагрузки Rа, переходной конденсатор Сс2, сопротивление Rc, цепь автоматического смещения RкСк, цепь питания экранной сетки RэСэ и т. п. Чтобы цепи питания не вносили заметных частотных искажений, емкостное сопротивление конденсатора (его называют конденсатором развязки) должно быть на самой низкой частоте, во много раз (обычно считают достаточным в 5—10 раз) меньше, чем соответствующее активное сопротивление.
Чтобы лучше увидеть, как влияют на частотную характеристику другие элементы усилительного каскада, удобно рассмотреть его эквивалентную схему [8].
Анодной нагрузкой усилителя напряжения служит обычное сопротивление, и поэтому этот каскад называют реостатным. На его эквивалентной схеме (рис. 37, а) лампа заменена условным генератором переменного тока с внутренним сопротивлением Ri. Такую замену вполне можно допустить, так как для всех последующих цепей лампа действительно является всего лишь источником переменного тока — источником мощной копии усиливаемого сигнала. Эквивалентная схема составлена только для переменного тока, и поэтому один из выводов анодной нагрузки заземлен. Новым элементом является конденсатор Сск — входная емкость последующей лампы, к которой следует прибавить паразитную емкость монтажных цепей.
Основные цепи каскада образуют сложный делитель напряжения, который по-разному ведет себя на разных частотах. На высших частотах сопротивление конденсатора Сск уменьшается, он сильнее шунтирует Rэ1, то есть уменьшает сопротивление нагрузки. Если Rа1 будет значительно меньше емкостного сопротивления конденсатора Сск, то общее сопротивление участка будет в основном определяться величиной Rа1 и потому будет мало зависеть от частоты (рис. 30, 7, г). Отсюда напрашивается простой вывод: чтобы ослабить влияние Сск на высших частотах, нужно уменьшить Rа1, жертвуя усилением каскада.
рис. 30, 7
Конденсатор Сс2 вместе с участком вг образуют делитель, на правой (по схеме) части которого действует выходное напряжение Uвых. С уменьшением частоты емкостное сопротивление конденсатора Сс2 растет, и на нем действует все большая часть напряжения Ua~ и все меньшая часть этого напряжения приходится на долю Uвых. Иными словами, разделительный (переходный) конденсатор Сс2 — один из виновников завала частотной характеристики в области низших частот. Чтобы уменьшить это вредное влияние Сс2, нужно, чтобы его емкостное сопротивление даже на самых низших частотах было значительно меньше, чем сопротивление участка вг. Вот почему в качестве Сс2 используют конденсаторы сравнительно большой емкости — от 0,005 мкф (5000 пф) при большом сопротивлении Rc2 и до 0,1 мкф (100000 пф) при небольшом.
