Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

Сворень Рудольф Анатольевич

Рис. 67. Радиоузел представляет собой обычный усилитель низкой частоты с необычными входными и выходными цепями; ко входу могут подключаться различные источники сигнала (микрофон, звукосниматель, приемник, трансляционная линия, магнитофон), а к выходу — различные потребители (группы абонентских громкоговорителей, мощные рупорные громкоговорители, звуковые колонки).

Прежде чем рассматривать возможные схемы входных цепей, несколько слов о тех требованиях, которые к ним предъявляются.

Переход с одного вида передач (программ) на другой должен осуществляться быстро и легко. Лучше всего, если смену программ можно будет производить какими-либо переключателями. При этом нужно так уравнять входные сигналы, чтобы при смене программ не менялась выходная мощность

усилителя и не приходилось всякий раз подгонять уровень громкости. Очень удобно, если, помимо общего регулятора усиления (уровня) — так в радиоузле принято называть регулятор громкости, каждый источник сигнала будет иметь свой самостоятельный регулятор. Такие регуляторы, в частности, позволят вести эффектный вид передач — речь на фоне музыки. В этом случае одновременно включаются микрофон и звукосниматель (магнитофон), причем в то время, когда диктор говорит, уровень музыкальной программы устанавливают очень небольшой, а во время пауз повышают его, и музыка звучит во весь голос. И, наконец, последнее требование— схема и конструкция входной цепи должны быть продуманы так, чтобы вход радиоузла был как можно лучше защищен от наводок и не превратился в источник сильного фона.

Одна из возможных схем входной цепи показана на рис. 68, 1. Эта схема построена в расчете на применение динамического микрофона, который дает напряжение порядка 3 мв (табл. 7). Все остальные источники входного сигнала — звукосниматель, приемник, радиотрансляционная сеть, — как известно, дают значительно большее напряжение, и поэтому они подключены ко входу усилителя через делители, составленные из двух сопротивлений: R' и R". Каждый делитель подобран так, что уменьшает напряжение источника примерно до 3 мв, до того уровня, который дает микрофон. Благодаря этому при переключении программ низкочастотное напряжение, поступающее на вход усилителя радиоузла, практически не меняется.

рис. 68, 1

Если известно, какое напряжение дает источник сигнала (U_сиг), то легко рассчитать делитель по простейшим формулам (рис. 68, 2, а, б, в), задавшись величиной R'. Это сопротивление следует выбирать достаточно большим (10 ком — 1 Мом), чтобы оно не шунтировало источник сигнала, не снижало величину U_сиг. Включив в качестве R" переменное сопротивление, мы получим для каждого источника сигнала отдельный регулятор уровня. Он позволит плавно изменять входное напряжение от нуля до величины U_вх(3 мв). Каждый такой регулятор полезно снабдить простейшей шкалой, а на оси переменного сопротивления закрепить стрелку — указатель уровня.

рис. 68, 2

Смена программ в нашей схеме осуществляется обычным переключателем (П₁) с двумя подвижными контактами. Установив этот переключатель в верхнее (по схеме) положение, можно вести передачу — речь на фоне музыки. При этом, разумеется, хотелось бы плавно менять уровень сигнала, который идет от звукоснимателя, то есть регулировать уровень музыки. Для такой регулировки можно использовать переменное сопротивление R''_зв (рис. 68, 3, а). Но одновременно с ним необходимо ввести сопротивление R_м. Если этого сопротивления не будет (рис. 68, 3, б), то, уменьшая уровень музыки, то есть опуская вниз (по схеме) движок R''_зв, мы будем все сильнее и сильнее шунтировать микрофон, так как он фактически подключен непосредственно к нижней части R''_зв. Опустив движок в крайнее нижнее положение, мы замкнем микрофон накоротко и не услышим ни музыки, ни речи. Сопротивление R_м должно быть в 5—10 раз больше чем R''_зв. В этом случае общее сопротивление цепочки, подключенной параллельно микрофону (R_м + R_зв), всегда будет оставаться достаточно большим и при регулировке уровня музыки напряжение, поступающее с микрофона, практически меняться не будет.

Несколько сложнее выглядит схема, где раздельно регулируется уровень сигналов с микрофона и со звукоснимателя (рис. 68, 4). Здесь уже в схему вводятся два постоянных сопротивления: R₂  и R₅ . Первое из них предохраняет от закорачивания звукосниматель, второе — микрофон. Сопротивление R₆  — общий регулятор уровня.

Можно предложить еще одну схему одновременного включения микрофона и звукоснимателя, где их взаимное влияние друг на друга практически исключено (рис. 68, 5). Здесь каждый из сигналов действует в своей сеточной цепи, а встречаются они лишь в общем сопротивлении анодной нагрузки.

рис. 68, 5

Другая схема раздельного включения микрофона и звукоснимателя приведена на рис. 68, 6.

рис. 68, 6

Она построена, исходя из того, что сигнал с микрофона во много раз слабее, чем сигнал со звукоснимателя. Первый каскад (Л₁) — микрофонный усилитель — поднимает уровень сигнала, поступающего с микрофона (3 мв), и доводит его до уровня сигнала, который дает звукосниматель (150 мв). После этого оба сигнала совместно путешествуют по всему усилительному тракту на равных правах. Сопротивление R_c2 играет примерно ту же роль, что и R_м в схеме 68, 3, а, — оно ослабляет влияние регулятора R_зв на уровень сигнала, поступающего с микрофонного усилителя. Если бы не было R_c2, то, опустив движок R_зв в крайнее нижнее положение, мы одновременно замкнули бы накоротко (для переменного тока) анод лампы Л₁.

рис. 68, 3

На первый взгляд может показаться, что R_c2 заметно ослабляет сигнал звукоснимателя. В действительности это не так. На эквивалентной схеме входной цепи (рис. 68, 6, в) видно, что R_c2 вместе с условным входным сопротивлением лампы R_вх и входной емкостью С_вх образует делитель напряжения. Если лампа работает без значительных сеточных токов (для усилителя напряжения это условие обязательное — напряжение на сетке никогда не заходит в положительную область и I_с составляет доли микроампер), то величина R_вх чрезвычайно велика. Обычно она составляет несколько мегом. Это непосредственно следует из закона Ома (рис. 30, 5, ж): чем меньше ток в каком-либо участке цепи, тем, следовательно, выше его сопротивление.

Емкостное сопротивление конденсатора С_вх также весьма велико. Если предположить, что входная емкость составляет 2 пф (входная емкость лампы обычно не превышает десятых долей пикофарады, но мы делаем прибавку на емкость монтажа), то даже на частоте 10 кгц емкостное сопротивление составит 8 Мом (рис. 30, 10, е). Одним словом, сопротивление верхней части делителя оказывается во много раз меньше, чем сопротивление участка сетка — катод, и поэтому напряжение, которое поступает со звукоснимателя, в основном действует на этом участке, то есть между сеткой и катодом.

Схема рис. 68, 6, а применяется почти во всех небольших радиоузлах, рассчитанных на подключение динамического микрофона. В тех случаях, когда почему-либо к радиоузлу нужно подключить микрофон с более высоким уровнем сигнала (пьезоэлектрический, электромагнитный), может быть применена одна из ранее приведенных схем, в частности схема рис. 68, 4. Дополнительный каскад (микрофонный усилитель) при этом, разумеется, не нужен. Сигнал с микрофона можно подавать на тот же вход, что и сигнал со звукоснимателя.