Перешкоди в підсилювачах

Важною конструкцією старту початківців радіолюбителів є підсилювачі низької частоти. В даний час електронна промисловість (звісно ж, закордонна) пропонує широкий вибір інтегральних мікросхем, що дозволяють за мінімальних часових і фінансових витрат виготовити "приличний" підсилювач на будь-який смак! Здається, що може бути простішим, пішов у магазин і купив мікросхему. Там же придбав друковану плату, деталі насипом, спаяв, ввімкнув, і, ось воно, отримуй задоволення! А на практиці часто буває далеко не так. Виникають питання: а яка мікросхема краща, а від якого блоку живлення живити (імпульсного чи звичайного), а чому під час роботи великі перешкоди та спотворення? У цій статті я не буду зупинятися на проблемах вибору схемотехнічних рішень, зупинюся лише на загальних рекомендаціях по боротьбі з перешкодами та шумами в підсилювачах.

Шуми підсилювача обумовлені власними шумами активних елементів, таких як лампи та транзистори. Не малу частку в шуми вносять і пасивні елементи, головним чином резистори та оксидні конденсатори. Боротьба з шумами підсилювача зводиться, в основному, до схемотехнічних рішень і вибору малошумлячих елементів, що в значній мірі здатне підвищити вартість конструкції в цілому. Але завжди доводиться вирішувати багаторівневе завдання: вартість - якість роботи - надійність - повторюваність… і т. д.

Перешкоди в підсилювачах, на відміну від шумів, можуть мати як внутрішній, так і зовнішній характер. Розгляну причини цих перешкод, способи їх визначення і методи їх усунення.

До внутрішніх перешкод, головним чином, слід віднести збудження підсилювача на частотах нижче 20 Гц і вище 20 кГц, а також недоробки блоку живлення та живильних ланцюгів.

- Факт збудження підсилювача за межами звукового діапазону визначити досить просто. Для цього необхідно підключити його до еквівалента навантаження (це резистор, який має величину електричного опору і електричну потужність, рівну рекомендованій для конкретного підсилювача), закоротити вхід підсилювача і осцилографом проконтролювати форму сигналу на його виході. В ідеалі, це пряма лінія, насправді побачимо деякі коливання. Визначаємо їх амплітуду та частоту. А от боротися з цим явищем початківцеві радіолюбителю буде складно. У цьому випадку необхідно розглядати конкретні схемотехнічні рішення і, властиві їм, коригуючі ланцюги.

- До недоробок блоку живлення та його ланцюгів відносять просадку вихідної напруги при повному навантаженні та підвищений коефіцієнт пульсації. Обидва ці явища характеризуються підвищеним фоном і можуть бути тісно пов'язані між собою. Просадку напруги визначаємо наступним чином: підключаємо до підсилювача еквівалент навантаження, і подаємо на нього максимально допустимий вхідний сигнал. Вольтметром визначаємо величину електричного напруги на виході блоку живлення і на доріжках живлення самого підсилювача. Якщо просадка виявилася вже на виході блоку живлення, значить, він має недостатню потужність. Аналізуємо, знаходимо причину, усуваємо або змінюємо слабке місце. Якщо просадка виявилася тільки на шинах живлення самого підсилювача, значить, застосовані дроти недостатнього перетворення. Дроти змінюємо, доріжки на платі дублюємо. Перешкоди, обумовлені пульсаціями живильних напруг, проявляються в підсилювачах з живленням від мережі змінного струму з частотою 50 Гц і частотами вищих гармонік (практично не вище п'ятої). Для ослаблення дії пульсацій слід підвищувати коефіцієнт згладжування фільтрів живлення (збільшувати величину електричної ємності фільтруючих конденсаторів), а також подавати напругу живлення на перші каскади підсилювача через розв'язуючі фільтри з великою постійною часу Rф Cф. У разі застосування імпульсного блоку живлення по шині живлення можуть виникнути наводки ВЧ з частотою перетворення. З ними боремося, встановлюючи додатково керамічні конденсатори на шину живлення ємністю близько 0,1 мкФ, наприклад, радянських марок КМ.

Перешкоди, обумовлені наводками від зовнішніх джерел перешкод. Джерелами магнітних наводок можуть бути електродвигуни, електромагніти, електромагнітні реле, трансформатори живлення тощо. Способи зменшення магнітних наводок:

правильне розташування джерел наводок відносно вхідних ланцюгів;
виготовлення шасі підсилювача з немагнітних матеріалів (сплави алюмінію, латунь тощо);
скручування вхідних сигнальних проводів з мінімальним кроком (використовують дроти з тонкою ізоляцією, наприклад, марки МГТФ);
магнітне екранування вхідних ланцюгів.

Електричні наводки обумовлені паразитними ємностями монтажу. Джерелами електричних наводок є дроти, по яких протікають змінні струми. Для зменшення електричних наводок на дроти та вхідний роз'єм, їх екранують, заключаючи в оболонку з матеріалу з високою електричною провідністю (мідь, латунь, алюмінієві сплави). Оболонка електрично з'єднується з шасі підсилювача.

Особливу увагу слід приділити конструкції кабелю, що з'єднує вхід підсилювача на платі з вхідним гніздом. Гнізда можуть бути застарілі, радянські, трьох- або п'ятиштырькові, а також сучасні, так звані "тюльпани" і "джеки". Це обумовлено тим, що цей кабель знаходиться всередині шасі підсилювача, яке для нього не є екраном. Всередині шасі, в безпосередній близькості від живильних проводів, знаходиться вхідний кабель. Ось і наводки! На зовнішній сигнальний кабель, що з'єднує підсилювач з джерелом сигналу, наводки від власного блоку живлення незначні з двох причин. По-перше, шасі, в цьому випадку, є екраном, а по-друге, відстань. Як відомо, поля зменшуються пропорційно квадрату відстані. Загальними рекомендаціями можуть слугувати:

внутрішній вхідний кабель повинен мати мінімально можливу довжину;
якщо підсилювач двоканальний або стерео, то кожен канал до вхідного гнізда слід прокладати своїм окремим кабелем;
вхідне гніздо не повинно бути з'єднане зі шасі підсилювача безпосередньо, а через оплітку кабелю підключено до маси підсилювача на платі;
шасі до маси підключається зі сторони блоку живлення;
внутрішній вхідний кабель представляє собою скручену пару, заключену в оплітку.

Практично електричне екранування вхідних проводів виконують наступним чином. На скручені проводи натягують ізоляційну трубку (зручно використовувати термоусадку), а поверх неї мідну лужену оплітку. Поверх оплітки необхідно надягти ізоляційну трубку. Це потрібно для того, щоб уникнути трісків у динаміках, причиною яких слугує тертя екрана кабелю об шасі. Оплітку підключають до маси на платі підсилювача, а зі сторони роз'єму залишають вільною. Вхідне гніздо підключають до "гарячого" та "холодного" сигнального проводу скрученої пари, тобто до входу і масі підсилювача. Корисно на платі зі сторони "гарячого" кінця встановити, для боротьби з ВЧ наводками, резистор, величина електричного опору якого може досягати 300 Ом.

Автор: Євгеній Шишкін