 |
Усилители-корректоры магнитных звукоснимателей
|
|
|
|
Возможный вариант высококачественного усилителя показан на рис. 3.3.
Входной дифференциальный усилитель выполнен на малошумящих транзисторах прямой проводимости с достаточно низкой частотой среза фликер-шумов (1...4 кГц). Ток покоя транзисторов ДК выбран около 50 мкА, как компромисс между минимумом шума и снижением крутизны транзисторов. Симметричный съем сигнала с входного дифференциального каскада уменьшает искажения при перегрузке, благоприятно сказывается на уменьшении шумов УК (примерно на 6 дБ) и увеличивает коэффициент усиления усилителя (также на 6 дБ), что в свою очередь способствует минимальному отклонению АЧХ от RIAA.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ..................................40
Коэффициент нелинейных искажений, %:
на частоте 1 кГц при UВЫХ = 1 В.............................................0,002
на частоте 1 кГц при UВЫХ= 10 В..........................................0,007
на частоте 10 кГц при UВЫХ = 10 В..........................................0,01
Отклонение АЧХ от RIAA-78 (20 Гц..20 кГц), дБ, не более..........±0,2
Отношение сигнал/шум, дБ............................................................ 73
Более совершенный вариант усилителя показан на рис. 3.4 [26].
Отличительной особенностью УК от большинства известных схем является отсутствие электролитических конденсаторов как на входе УК, так и в цепи OOC, являющихся источником не только шумов, но и всевозможных искажений. Достигнуто это с помощью интегратора на транзисторе VT11, который обеспечивает глубокую OOC по постоянному току, а также постоянную времени τ4 = 7950 мкс в соответствии с RIAA-78. Применение интегратора сводит к минимуму и динамические искажения.
Первый каскад усилителя дифференциальный. Сигнальный вход дифкаскада выполнен по каскодной схеме. Для транзистора VT2 транзистор VT1 является истоковым повторителем, благодаря чему переменное напряжение на коллекторе VT2 повторяет напряжение на его базе. Таким образом, транзистор VT2 работает со следящим питанием, что устраняет эффект Миллера. Симметричный съем сигнала обеспечивается с помощью каскодного токового зеркала на транзисторах VT3...VT6 также со следящим питанием, т.к. благодаря схеме смещения на транзисторе VT6 переменное напряжение на коллекторе VT3 повторяет напряжение в его базе. Благодаря встречной динамической нагрузке усиление каскада не менее 70 дБ. Применение каскодных каскадов сводит практически на нет эффект Эрли — зависимость тока коллектора, а соответственно, и коэффициента усиления каскада, от напряжения эмиттер-коллектор и повышает линейность усилителя.
|
|
|
Для согласования высокого выходного сопротивления первого каскада и реализации его· коэффициента усиления применен эмиттерный повторитель на транзисторе VT8. Применение эмиттерного повторителя благоприятно сказывается и на уменьшении входной динамической емкости (эффекта Миллера) второго каскада усиления. Нагрузкой выходного каскада на транзисторе VT9 служит генератор тока на транзисторе VT10.
Благодаря малой входной емкости (главным образом за счет уменьшения входной динамической емкости) резонанс контура смещен в ультразвуковую область и в рабочем диапазоне частот себя не проявляет. Коррекция в области ВЧ — апериодическая, с помощью R10, C3 с постоянной времени τ5, согласованной с τ ВХ
Откуда для головки ГЗМ-008 «Корвет» сопротивление резистора R10 равно:
где RBX — модуль полного входного сопротивления усилителя. Технические характеристики УК приведены в табл. 3.3.
Конструкция и детали
Усилитель-корректор смонтирован на печатной плате размерами 80x90 мм (рис. 3.5). Сборочный чертеж показан на рис. 3.6. Резисторы использованы типа C2-23. Конденсаторы C1, C2 типа K22-5, остальные типа K73-17 с подбором по емкости. Транзисторы VT2, VT7 и VT3...VT6 подобраны по парам с разбросом ±20%. С целью уменьшения наводок усилитель помещен в экран из оцинкованного железа.
|
|
|
Налаживание усилителя сводится установке на коллекторе транзистора VT9 напряжения близкого к нулю с помощью подстроечного резистора R18. Доработанный вариант усилителя с пассивной коррекцией и без общей OOC, разработанного А. Никитиным, показан на рис. 3.7. Нагрузкой первого каскодного усилителя на VT2, VT4 является встречная динамическая нагрузка на транзисторах VT1, VT3, которая обеспечивает высокий коэффициент усиления каскада по напряжению (до 70дБ). Подобные схемотехнические решения были популярны в 70-х годах (см., например, статью Носова в «Радио», 1967, №12, с. 30). Цепи коррекции включены параллельно нагрузке и выполнены на резисторе R3 и конденсаторах C3, C4. На выходе усилителя включен буферный эмиттерный повторитель на транзисторе VT5 с генератором тока в цепи эмиттера на транзисторе VT6. Каскады охвачены местными OOC по постоянному току. Отсутствие цепей OOC по напряжению благоприятно сказывается на уменьшении всех видов динамических искажений.
Технические характеристики:
Коэффициент нелинейных искажений, %, не более
на частоте 1 кГц при и ВЫХ 0,5 В.........................................0,01
при U ВЫХ 5 В.....................................................................1,0
Отклонение АЧХ от BIAA-78 (30 Гц...ЗО кГц), дБ, не более..........±0,5
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм, не менее..................10
Сторонникам усилителей с применением операционных усилителей (ОУ) предлагается УК с комбинированной коррекцией (рис. 3.8). Первый каскад усиления на DA2 охвачен двумя петлями OOC по напряжению: широкополосной с помощью делителя R4, R3, а также на инфранизких частотах и на постоянном токе с помощью интегратора на DA1. Частота среза интегратора:
На выходе каскада включен фильтр НЧ первого порядка с частотой среза 2122 Гц (τ = 75 мкс).
На DA3 выполнен корректирующий усилитель с постоянными времени τ2 (R9, C7), τ3 (R10, C7) и τ4 (R7, C4).
Применение пассивной коррекции в области ВЧ позволило получить хорошие динамические характеристики, а применение в тракте усиления двух ОУ — свести к минимуму отклонения АЧХ во всем звуковом диапазоне. АЧХ и ФЧХ корректора приведены на рис. 3.9. С целью упрощения элементы DA1, C2 и R5 можно исключить, подключив верхний вывод резистора R2 к корпусу. Корректор можно использовать и для звукоснимателя с подвижной катушкой. Для этого необходимо предусмотреть переключатель с резистором 400...600 Ом для шунтирования цепи C4, R7.
|
|
|
Технические характеристики:
Коэффициент нелинейных искажений, %, не более.
на частоте 1 кГц, при U ВЫХ = 8 В.......................................0,002
на частоте 10 кГц, при и ВЫХ = 3,5 В.......................... 0,003
Отклонение АЧХ от RIAA-78 (20 Гц.,.20 кГц), дБ, не более..........±0,1
Сторонникам ламповой схемотехники предлагается УК, схема которого приведена на рис. 3.10. Стереофонический вариант усилителя выполнен на трех лампах 6Η2Π (второй канал выполнен на лампе V2 и второй половине лампы V3). Цепи накала, с целью уменьшения шумов, питаются выпрямленным напряжением 5,7...6 В. Провода накала свиты и заключены в экранирующую оплетку. Сеточные цепи входных каскадов также экранированы. Точка заземления выбирается (одна на общей шине заземления) по минимуму фона. Более высокие параметры можно получить с использованием нувисторов типа 6C62H.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ.................................40
Коэффициент нелинейных искажений
на частоте 1 кГц, %, не более......................................................0,1
Отношение С/Ш, дБ, не менее.......................................................75
Перегрузочная способность, дБ, не менее......................................50
УК звукоснимателей с подвижной катушкой требуют малошумящих предусилителей. Возможный вариант простого двухкаскадного предусилителя, оба каскада которого выполнены по схеме с ОЭ, показан на рис. 3.11. С целью снижения шумов входной каскад усилителя выполнен на трех спаренных малошумящих транзисторах. Температурная стабилизация режимов первого каскада обеспечивается тремя цепями OOC по постоянному току: местной OOC с помощью резистора R6, OOC с эмиттера VT4 с помощью делителя R1, R2, OOC с помощью делителя R5, R6. Второй каскад также охвачен местной OOC по току с помощью резистора R4. Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением резисторов R5/R6 и равен 50.
|
|
|
Более сложный вариант предусилителя, разработанный Дугласом Селфом, показан на рис. 3.12. Применение интегратора для стабилизации рабочей точки позволило исключить электролитические конденсаторы большой емкости в цепи эмиттеров входных транзисторов, а применение в цепи эмиттеров низкоомного резистора обеспечило низкий уровень шумов.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ..................................34
Коэффициент нелинейных искажений
на частоте 1 кГц при U ВЫХ = 7 В, %, не более...........................0,002
Эквивалентный входной шум, дБ........................... -139,5 (0,08 мкВ)
Для сравнения, эквивалентный входной шум микросхемы К157УД2 — 1,6 мкВ.
Сторонникам применения ОУ предлагается простой УК для головок с подвижным магнитом (рис. 3.13). В качестве усилителя использован сверхмалошумящий ОУ типа К140УД26 (К140УД25). Из зарубежных ОУ можно использовать OP27, OP37. Благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ без OOC на нижних частотах (порядка 120 дБ), удалось совместить функции предусилителя и усилителя-корректора. Коэффициент усиления на частоте 1 кГц равен:
Постоянную времени τ4 формирует цепочка R5, C4.
|
|
|
