книги из ГПНТБ / Козырев А.В. Конструирование любительских магнитофонов

воспроизведения и получить в нем такое же постоянство выходного напряжения, то этот канал также будет стандартизован по частотной характеристике.

Таким образом, измерительная лента позволяет практически опре­ делить отклонение в характеристике усилителя воспроизведения от характеристик, показанных на рис. 108.

При конструировании усилителя воспроизведения заранее учиты­ вают, что частотная характеристика его должна несколько отличаться от стандартизованной. На высших частотах рабочего диапазона из-за необходимости компенсировать щелевые и частотные потери реаль­ ной головки, характеристика должна идти выше на 5 ч- 7 дБ, а с учетом износа головки коррекцию увеличивают до 8-Н10 дБ. В области низших частот из-за конечных размеров полюсов головки и влияния экрана э. д. с. возрастает и поэтому характеристика усилителя должна идти ниже стандартизованной, отклоняясь от нее на частоте 30 Гц от —3 дБ (при скорости 19,05 см/с) до —1 дБ (при скорости 9,53 см/с).

Существует простой способ описания стандартизованной характе­

Улучшение частотных характеристик и уменьшение нелинейных искажений магнитных лент позволило уменьшить степень коррекции усилителя воспроизведения. Так при скорости движения ленты 9,53 см/с в ряде стран стали применять величину т меньше, чем 140 мкс. Наибольшее распространение получила величина т = 90 мкс. В оте­ чественных кассетных магнитофонах, работающих со скоростью ленты 4,75 см/с, используется частотная характеристика, соответствующая величине т = 120 мкс.

Зная величину т для соответствующей скорости можно по формуле

начиная с которой стандартизованная характеристика усилителя вос­ произведения приближается к прямой, параллельной оси абсцисс, связана с т, (мкс) следующим соотношением:

170

Способ определения стандартизованной частотной характеристики усилителя воспроизведения с помощью х удобен, поскольку его можно легко связать с некоторыми схемами коррекции, применяемыми в уси­ лителях воспроизведения.

Схемы частотной коррекции

В усилителях воспроизведения, выполненных как на лампах, так и на транзисторах, используются в основном схемы коррекции с частот­

Выбрав постоянную времени этой цепи, равную т для соответствующей скорости движения ленты, получим стандартизованную частотную характеристику.

В качестве примера рассчитаем параметры схемы частотной коррек­ ции с делителем типа RC лампового каскада усилителя воспроизведе­ ния для скорости 4,76 см/с (т = 280 мкс). Нижний предел рабочего диапазона fH = 63 Гц. Каскад собран на лампе 6Н2П, Ra = 240 кОм,

Расчет схемы (см. рис. 109) ориентировочно производится так: сопротивление потенциометра регулятора усиления R2 выбирают по-

171

Примем R3 = 240 кОм. Следует отметить, что если подобная кор­ рекция осуществляется в анодной цепи пентода (т. е. лампы с большим

Зная для данной рабочей скорости величину постоянной времени коррекции т, определим сопротивление резистора R4:

' Достоинство такой схемы коррекции — ее простота, а недостаток — значительное ослабление сигнала за счет делителя, особенно на сред­ них и высоких частотах, что приводит к возрастанию высокочастотных шумов.

Выше указывалось, что реальная частотная характеристика уси­ лителя воспроизведения отличается от стандартизованной наличием дополнительного подъема на высших частотах рабочего диапазона и завалом на низших. Завал на низших частотах можно получить умень­ шением емкости конденсатора С2. Подъем на высших частотах до­ стигается введением конденсатора СЗ небольшой емкости, включен­ ного параллельно резистору R3 (см. рис. 109).

При емкости конденсатора СЗ порядка 51—75 пФ подъем частот­ ной характеристики на высших частотах достигает 4—5 дБ. Расчет­

На рис. 110 приведен пример выполнения схемы частотной коррек­ ции в транзисторном усилителе воспроизведения. Корректирующая цепочка C4R4 включена в цепь базы транзистора Т2, который для лучшего согласования включен по схеме эмиттерного повторителя.

172

Постоянная времени цепочки т = С4 • R4 » 280 мкс. Роль верх­ него плеча делителя выполняет эквивалентное выходное сопротивление

соких частот. В таком случае применя­ ют схему коррекции с RLC делителем, показанную на рис. 111, а.

Эта схема сходна со схемой, изо­ браженной на рис. 110. Контур ЫС6 настраивают на высшую рабочую частоту или на несколько более вы­ сокую частоту. Увеличение сопротив­ ления между базой второго транзис­ тора и общим проводом за счет резо­

нанса контура позволяет получить значительный подъем частотной характеристики (рис. 111, в). Величину подъема регулируют перемен­ ным резистором R7, шунтирующим контур. Сопротивление резистора

к

Коррекция

Макс.

Рис. 111

R7 выбирают примерно в пять раз больше резонансного сопротивле­ ния контура ZK , которое определяется следующей формулой:

173

лением резистора R4 (х R4 • С4).

Контуром L1C2 осуществляется коррекция в области высоких частот. Величина коррекции регулируется переменным резистором R6.

Основной недостаток схем коррекции с частотно-зависимым дели­ телем напряжения — значительное ослабление сигнала при необхо­ димости получения подъема характеристики на низких частотах (бо­ лее 20 дБ). Это заставляет увеличивать усиление каскада с коррекцией, иначе уровень полезного сигнала, поступающего на следующий каскад, оказывается столь низким, что его собственные шумы становятся соизмеримыми с шумами первых каскадов усилителя воспроизведения.

Требование высокого входного сопротивления следующего каскада, приводит в транзисторном усилителе к нерациональному использо­ ванию транзистора, который приходится ставить в режим эмиттерного повторителя или усилителя с низким коэффициентом усиления из-за необходимости применения глубокой последовательной отрицательной

зи. Напряжение отрицательной обратной связи с коллектора тран­

174

отрицательной обратной связи возрастает, что приводит к снижению усиления первого каскада.

Подбором элементов R2 и С2 можно получить форму частотной характеристики, совпадающей со стандартизованной, для выбранной скорости ленты. Сопротивление резистора R2 выбирают с таким рас­ четом, чтобы несильно шунтировать коллекторную нагрузку второго каскада, так как на высоких частотах он оказывается включенным параллельно резистору R3. Можно выбрать сопротивление резистора R2 — (2 -г- 3) R3. При этом нужная форма частотной характеристики достигается за счет соответствующего выбора емкости конденсатора С2.

Рис. 113

С другой стороны, сопротивление резистора R2 не должно быть больше величины (10-=-15) R1, так как в противном случае отрицательная об­ ратная связь будет неэффективной и получить необходимый подъем в области низших частот не удастся. Сопротивление резистора R1 обыч­ но выбирают, чтобы обеспечить необходимый режим транзистора 77 по постоянному току. Конденсатор С1 ослабляет действие отрицатель­ ной обратной связи на высоких частотах, позволяет получить требуе­ мый подъем характеристики в области высших частот.

Другие разновидности схем коррекции усилителя воспроизведения с использованием отрицательной обратной связи показаны на рис. 113. Последовательный колебательный контур ЫСЗ (рис. 113, а), настроен­ ный на высшую частоту рабочего диапазона, позволяет получить зна­ чительный подъем характеристики в области высших частот, что необ­ ходимо при работе с низкой скоростью ленты. На рис. 113, б приведена схема с RC фильтрами в цепи отрицательной обратной связи. Конден­ сатор СЗ создает подъем характеристики на низших, а конденсатор С4 — на высших частотах.

Преимуществом схем коррекции за счет отрицательной обратной связи является ослабление нелинейных искажений, особенно в области тех частот, где/обратная связь сильна. Отрицательная обратная связь

176

стабилизирует параметры усилителя при смене усилительных элемен­ тов и изменении напряжения питания.

Недостаток схем коррекции с применением отрицательной обратной связи в ламповых усилителях состоит в том, что пульсации накального напряжения приводят к появлению фона, если в цепи катода лам­ пы используется резистор, не зашунтированный конденсатором боль­ шой емкости. Поэтому, чтобы избежать появления фона в ламповых усилителях воспроизведения, схему коррекции за счет отрицательной обратной связи следует использовать в каскадах, где полезный сигнал имеет достаточно большую величину.

Наличие реактивных элементов в цепи обратной связи чревато опас­ ностью самовозбуждения усилителя за пределами рабочего диапазона частот, где обратная связь может стать положительной. Особенно это относится к схеме, показанной на рис. 113, б.

Многие современные магнитофоны рассчитаны на работу с несколь­ кими скоростями ленты.

При переходе с одной скорости на другую должна одновременно изменяться и частотная коррекция усилителя воспроизведения. В

пользуется резонансная схема включения воспроизводящей головки (см. рис. 101).

Режимы работы промежуточных каскадов усилителя воспроизве­

назначения магнитофона к параметрам выходного каскада усилителя воспроизведения предъявляются различные требования. Так, уси­ литель воспроизведения может предназначаться для работы на оконеч­ ный усилитель мощности, входящий в состав магнитофона, внешний усилитель НЧ или низкочастотную часть радиоприемника или телеви­ зора. В этом случае его выходное напряжение должно составлять 250— 500 мВ при выходном сопротивлении порядка 10 кОм. Входное сопро­ тивление оконечного усилителя обычно велико и выходной каскад уси­ лителя 'воспроизведения практически представляет собой обычный кас­ кад усилителя напряжения. Он не имеет каких-либо специфических особенностей, связанных с применением в магнитофоне. Если выход­ ной каскад усилителя воспроизведения предназначен для работы на линию, соединяющую его с нагрузкой сопротивлением несколько со­ тен Ом, то хотя выходная мощность и здесь не превышает 0,1 Вт, при­ ходится принимать меры по уменьшению нелинейных искажений. К та­ кому выходному каскаду предъявляются требования симметричности выхода и достаточно малого выходного сопротивления (порядка 20 -~ •Ч- 50 Ом).

176

Усилитель мощности

Основные требования в основном сводятся к^тем же, что и для обычного усилителя низкой частоты. Усилитель мощности должен при заданных уровнях выходного сигнала обеспечивать необходимую вы­ ходную мощность на нагрузке, в качестве которой может быть собствен­ ный громкоговоритель или внешняя акустическая система.

Коэффициент нелинейных искажений в диапазоне воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности не должен, как правило, превышать 0,5 -г 1,5%, чтобы основная доля нелинейных искажений определялась бы лентой. Номинальная выходная мощность зависит от класса магнитофона и источников питания. Так, для магнитофона I класса при питании от сети она составляет не менее 4 Вт. В последнее время наметилась тенденция к увеличению выходной мощности. Мно­ гие зарубежные бытовые магнитофоны имеют выходную мощность свыше 10 Вт.

Усилитель мощности выполняют с регулировками усиления и тем­

боту как на внутренний громкоговоритель, так и на внешнюю акусти­ ческую систему. При этом внутренний громкоговоритель должен от­ ключаться.

Усилитель мощности должен быть достаточно экономичным по питанию.

Усилители мощности стереофонических магнитофонов имеют сдвоен­ ные регуляторы тембра, а при сдвоенных регуляторах усиления—и регулятор стереобаланса. В магнитофонах I класса регуляторы гром­ кости имеют частотную компенсацию.

В остальном схемы усилителей мощности не имеют специфических особенностей, связанных с магнитной звукозаписью, и достаточно по­ дробно рассмотрены в литературе по усилителям низкой частоты.

Следует лишь отметить, что полоса воспроизводимых частот такого усилителя при среднем положении регуляторов тембра должна быть больше диапазона рабочих частот магнитофона. Так, усилители мощ­ ности магнитофонов I класса обычно имеют полосу воспроизводимых частот от 30 до 20 ООО Гц и выше. Даже в ламповых магнитофонах для снижения массы, габаритов и потребляемой мощности широко приме­ няют усилители мощности на транзисторах. Чтобы получить широкую полосу воспроизводимых частот и малые нелинейные искажения приме­ няют отрицательную обратную связь, а выходной каскад усилителя строят по двухтактной схеме без выходного трансформатора. В каче­ стве примера на рис. 114 показана схема усилителя воспроизведения и усилителя мощности высококачественного магнитофона «Royal de шхе» фирмы «Uher». Магнитофон работает на четырех скоростях дви­ жения ленты: 19,05; 9,53; 4,76 и 2,38см/с. Переключатель Вс (насхеме

177

показана только часть его контактов) используется при работе уси­ лителя в стереофоническом магнитофоне для коммутации режимов, указанных в структурной схеме (см. рис. 96).

Г л а в а 11. УСИЛИТЕЛЬ ЗАПИСИ

Основные требования. В бытовых магнитофонах усилитель записи должен быть рассчитан на работу от микрофона, звукоснимателя, вы­ хода другого магнитофона, телевизионного или радиовещательного приемника, а также от радиотрансляционной линии.

Номинальное напряжение микрофонного входа должно соответст­ вовать напряжению, развиваемому микрофоном, на работу с которым рассчитан данный магнитофон, при звуковом давлении 0,2 Па (н/м2 ) (обычно чувствительность микрофонного входа составляет порядка 1 мВ).

Номинальное напряжение входа, предназначенного для записи от радиоприемника, берут в пределах от 10 до 30 мВ. Полное электри­ ческое сопротивление входа должно быть не менее 25 кОм, а номиналь­ ное напряжение входа для записи от звукоснимателя в пределах от 150 до 500 мВ, полное электрическое сопротивление входа — не менее 400 кОм. Номинальное напряжение входа для записи от радиотрансля­ ционной линии выбирают в пределах от Юдо 30 В, полное сопротивле­ ние — не менее 10 кОм.

Усилитель записи бытового магнитофона обычно имеет один микро­ фонный вход (иногда их делают несколько), а также входы, рассчитан­ ные на подключение источников сигналов с большим уровнем, напри­ мер, выхода другого магнитофона, радиоприемника, звукоснимателя и т. п. Усилитель имеет регулятор уровня записи, который обычно включается в первых каскадах. Диапазон регулировки уровня для соответствующего класса магнитофона должен соответствовать ГОСТу (см. табл. 1).

Некоторые бытовые магнитофоны, включая кассетные, имеют уси­ лители записи с автоматической регулировкой уровня записи, что су­ щественно упрощает работу с магнитофоном. Иногда в усилителе запи­ си наряду с автоматической регулировкой уровня предусматривают возможность переключения на ручной регулятор уровня записи. Тре­ бования к автоматической регулировке уровня записи рассмотрены в гл. 13.

Требования в отношении уровня собственных помех усилителя записи не являются столь жесткими, как в усилителе воспроизведения. Объясняется это тем, что полезный сигнал на входе усилителя записи намного больше. Обычно относительный уровень помех усилителя записи должен быть примерно на 10 дБ ниже, чем относительный уро­ вень помех магнитофона в целом.

Коэффициент нелинейных искажений усилителя записи не дол­ жен превышать 0,5%. Это вполне реализуемо, поскольку мощность, по-

179