Домашнее радиоконструирование Часть 9

Еще ряд косяков случился у меня летом 1987. Я тогда делал цветомузыку. Для изготовления креплений экрана папин сотрудник мне предоставил часть лаборатории со сверлильным станком и тисками. И, в общем, с механической частью всё получилось хорошо, чего не скажешь об электрической. Схема была задумана на 4 тринисторах. Была плата, тиристоры, но некоторых деталей не хватало, включая понижающий трансформатор, равно как и некоторых знаний и опыта. А опыт, как известно, часто приходит с неудачами. И вот, ходил я в лабораторию к Аскольду Ивановичу, он мне посодействовал в различном сверлении и выпиливании, и я ждал, что он расщедрится немного радиодеталями, а он мне кажется, жался и в итоге я поехал в «Радиотехнику» покупать транзистор МП36 за 20 копеек - смешно сказать (а МП37 в продаже там вообще не было). А клянчить мне было неудобно, а при попытках и намеках он меня посылал в магазин. А после 7 класса с финансами было не очень, з/п за трудовой лагерь 15р. 65к. мы получили только в октябре, может быть, а пока было лето, август вроде. И он рассказал, что если цветомузыка на тиристорах, то лучше сделать по фазоимпульсной схеме, чтобы плавнее регулировалась яркость ламп, и что простые схемы с тиристорами дают слишком резкие переходы от темноты к яркости - а у меня была как раз такая простая схема (рис.63) из Радио №8 за 1982 г. По фазоимпульсной я в 20 лет собрал (по мотивам ВРЛ №42 и ЮТ №10,1980 г.)- она работала круто! И еще Аскольд Иванович рассказал про своего знакомого, который в качестве экрана ЦМУ использовал хрустальную посуду из серванта - она снизу подсвечивалась цветными лампочками. А также в виде диалога с еще одним сотрудником рассказал про молодого коллегу по прошлой работе, вроде какой-то завод или НИИ, что тот коллега таскал с работы радиодетали. Я, говорит, говорю ему, у тебя там дома уже, наверное, целый магазин. А на мой взгляд, может и пусть магазин! А что, все детали надо в атомные бомбы и мигалки типа "Слава КПСС!" повставлять? Я не очень одобряю, если он их перепродавал, а если для своего творчества - Why not? Тем более всем известна вопиющая советская бесхозяйственность плюс народная смекалка. В общем, ждал я получить горстку старого заветного хлама, как в былые времена от других сотрудников, но не дождался, а клянчить не хотелось, и знаний не хватало тоже. И нужный стабилитрон Д815Б не получил (т.к. не было понижающего трансформатора, я намеревался как-то приспособить гасящий конденсатор). И консультацию в нужном объёме тоже.  И как-то включил низковольтную часть схемы с управляющими цепями тиристоров через этот гасящий конденсатор, емкость которого оказалась слишком большой. И стали бахать тиристоры один за другим. И включаться одна за другой разноцветные лампочки экрана, как салют. Это в тиристорах пробивались управляющие электроды. А также прежде пытался подключить вход цветомузыки параллельно динамику телевизора и испортил один из 2 динамиков - видно, пробило на сеть через заземленный кабель антенны, и телемастер не мог понять, в чем дело и сильно ругался (меня не было дома во время его визита). И еще случайно вечером сунул в розетку закороченный на конце электропровод - на коридоре бахнул выключатель-автомат, и в половине квартиры отключился свет. Мама позвала взрослого соседа-электронщика, он полез  в наш щиток и сказал, что автомат сработал и сломался. Я, понятное дело, вынул закороченную вилку из розетки, сосед с горем пополам восстановил автомат, но всё равно, по сравнению с исправными он имел кривой и нездоровый вид, и его потом заменили.
      Параллельно с цветомузыкой я собирал тогда еще автомат световых эффектов по Радио №11 за 1985 г (рис.64). Экран из 4 фонарей подключался в октальную панель специальным октальным цоколем (запчасти от телевизоров, такие продавались в отделах некондиции), но переключатель так и не заработал. Позже я додумал, как можно совместить цветомузыку с переключателем гирлянд, использовав общий экран и 4 основные тринистора или симистора - у кого как. Надо предусмотреть переключатель на 4 направления, например, П2К. Сигналы, управляющие переключателем можно подать через специальный разъём типа СГ5 (рис.65) При эксплуатации следует соблюдать осторожность, т.к. контакты гнезда гальванически связаны с электросетью. Для повышения безопасности можно предусмотреть оптронную развязку.
В конструкциях ЦМУ и СДУ с сетевыми лампами низковольтная часть схемы часто имеет гальванический контакт с сетью. Если ток, потребляемый низковольтными переключателями СДУ или фильтрами ЦМУ небольшой, вместо понижающего трансформатора допустимо применить гасящий резистор или конденсатор (рис.66,67) – так делалось в некоторых описаниях ЦМУ и переключателей гирлянд.  Желательно, чтобы тепловая мощность, падающая на гасящем резисторе, была не более 10 Вт, чтобы не перегревать остальные детали схемы. Такие схемные решения иногда позволяют снизить массу конструкции и наводки переменного магнитного поля, но требуют тщательности исполнения, например, надо, чтобы стабилитрон был хорошего качества и надежно подпаян. Емкость гасящего конденсатора или сопротивление резистора не должны быть слишком малыми, их надо выбрать так, чтобы ток в цепи лишь немного превосходил максимально возможный ток потребления низковольтной частью. Такие  схемные решения также повышают риск выгорания низковольтной части схемы при ошибках по сравнению с понижающим трансформатором, поэтому, если есть возможность, предпочтение следует отдать трансформатору и предусмотреть гальваническую -оптронную или трансформаторную- развязку с выходными сетевыми элементами (тиристорами, высоковольтными транзисторами и т.п.).

                Усилители в радиокружке
Тема конструирования всевозможных звуковых усилителей также была популярна в радиокружке и вообще среди школьников. Негласно считалось, что это путь к чему-то крутому. И хотя промышленность предлагала множество моделей всевозможных готовых усилителей и УКУ (усилительно-коммутационные устройства), а также выпускались наборы типа «Старт», «Олимп» и др., многие из них стоили довольно дорого, а некоторые усилители вызывали нарекания у советских пользователей, а может сами пользователи бывали иногда тоже капризны или вредничали, или сами уже не знали, чего хотели. А мы в свою очередь ходили по золотым россыпям интеллектуального хлама, подбирай и используй, надо только знать - что и как. Во всевозможных пособиях и публикациях усилков было море, в журнале «Радио» одна за другой публиковались статьи по хай-энду. Тут и усилитель конструктора Агеева мощностью 60 Вт,(8/1982) и усилитель с многопетлевой ООС (№11,12/1984 г.), и усилители мощностью 90 (№12/1986 г.) и 100 (№6/1987 г.) Ватт!  И других схем уйма, и промышленность уже выпускала готовые микросхемы-усилители мощности - навешивай детали, прикручивай радиатор - и готово (тогда это была в основном  К174УН7). Но припаивание обвязки к микросхеме вряд ли даст понимание внутреннего процесса в схеме, а хай-энды - и мощные и сложные. Всё-таки хотелось бы начать с чего-то более скромного и доступного, пусть и не сверхмощного, но и не примитивного, для дома, для семьи. Тут я уже рассказывал про не доведенный до завершения усилитель на 6-8 ватт. Теперь же речь пойдет о доведенном. На фоне многочисленных публикаций всё же хочу привести схему, которая в своих незначительных вариациях за много лет, по-моему, стала классикой (рис.68,69). Первый вариант, например, использовался в ЭМИ на одной микросхеме (ЮТ №1,1983 г.),  а второй публиковался в журнале Радио №2 за 1970 г. и использовался в духовом ЭМИ конструкции О.Лазаренко [5]. Очень похожую схему часто можно было  встретить и в промышленно выпускавшейся БРЭА домикросхемной эпохи. Усилитель содержит 5 транзисторов. Первый каскад усиливает напряжение, остальные - ток. Какую мощность можно получить от подобного усилителя? Это в первую очередь зависит от напряжения питания и сопротивления громкоговорителя. Теоретически двойная амплитуда на громкоговорителе может быть равна напряжению питания, т.е. в случае на рис. 68 достигать 9 Вольт. Соответственно, сама амплитуда - 4,5 вольта. Для синусоидального сигнала действующее напряжение в 1,41 раза меньше амплитудного и в нашем случае примерно 3,18 вольта. По закону Ома мощность P=UI=UхU/R, и если принять сопротивление громкоговорителя равным 4 Ома, то получаем около 2,5 ватт, а для 8-омного громкоговорителя - 1,26 Ватт. Это - теоретический максимум для данного напряжения питания и данного сопротивления громкоговорителя. А если увеличить напряжение питания в 2 раза? Мощность для того же сопротивления вырастет в 4 раза. Т.е., мощность растет как квадрат отношений и при напряжении 40 вольт она при стопроцентном КПД может достигнуть 50 Вт. Конечно, просто так взять и увеличить напряжение на схеме по рис.68 нельзя - надо подогнать режимы подбором резисторов R1, R2 а возможно  количеством диодов между базами предоконечных транзисторов. Кроме того, все используемые детали должны быть рассчитаны на соответствующее напряжение. Но на деле оказывается не все так просто. Кроме неизбежных потерь на выделение тепла и другие неидеальности, в результате которых КПД будет уже не 100%, а допустим, 80%, есть еще один подводный камень. И состоит он в следующем. Зачастую мощные транзисторы, имеющиеся в распоряжении радиолюбителя, имеют не очень большой коэффициент усиления. Пусть, например, для какого-то данного экземпляра П213 он равен 20. Транзисторы МП38 и МП39, используемые в качестве предоконечных, имеют максимально допустимый  ток коллектора 20 мА в режиме усиления. Значит, при работе на выходе оконечного каскада максимальный ток будет  400 мА- сильнее оконечный  транзистор не откроется, т.к. на его базе нет соответствующей раскачки. Значит, на нагрузке 4 Ома будет мощность P=IхIR не более 0,64 Вт, а на практике она будет еще меньше, т.к. мы брали амплитудные значения, а не действующие. Для 8-омной нагрузки с такой точки зрения мощность в 2 раза больше. Кроме того, с точки зрения схемотехники считается неидеальным, что в оконечном каскаде на транзисторах одинаковой структуры один включен по схеме ОЭ, а другой - по схеме ОК. Недостаток раскачки можно попробовать компенсировать отбором транзисторов для выходного каскада с более высоким Вст, не менее 40-50 для напряжения питания 9 В, а для более высокого напряжения Вст должен быть еще выше. Не всегда можно найти мощные транзисторы с такими параметрами. Например, при проверке партии транзисторов  П216, П217 почти все они имели коэффициент Вст около 30 при входном токе 20 мА. Большинство КТ805А имело Вст от 25 до 35, а КТ903 - от 15 до 50. Поэтому часто поступают проще - транзисторы можно использовать составные, например, как на рис.49. Кроме того, в предоконечном каскаде можно попробовать использовать транзисторы, допускающие бо;льшие токи коллектора в режиме усиления - например, КТ315 + КТ361 допускают ток 100 мА., а ГТ402 + ГТ404 - 600 мА Тем не менее, данная схема работоспособна даже с транзисторами, указанными на схеме и при различных напряжениях питания. Но для получения максимальной отдачи необходимо учитывать вышеизложенные факторы. Часто бывают трудности в приобретении мощных транзисторов определенной структуры, в данном случае p-n-p. Но зато у вас, к примеру, есть залежи мощных транзисторов n-p-n. В таком случае проблема решается просто - надо "инвертировать" схему под обратную структуру транзисторов (рис.70).