Мощный УНЧ для ППП на германиевых транзисторах

[Serg007]

Приветствую всех.
Пресытившись конструкциями на лампах и современных компонентах в последнее время в ностальгическом порыве маюсь конструкциями на германиевых транзисторах.
Начитавшись на форумах, что дескать из-за несовершенства технологии производства их параметры со временем сильно деградируют для проверки своих запасов даже приобрёл промышленный измеритель параметров транзисторов и маломощных диодов Л2-54.

Протестировал более сотни разных экземпляров могу с удовлетворением отметить, что ни один не забраковал – все как минимум с полуторакратным (а чаще всего с 2-3 кратным) запасом соответствуют справочным данным. Так что совсем не грех их трудоустроить, тем паче, что в мою юность многие из них были столь же желанны, как и недоступны.
И начинаем традиционно – с постройки УНЧ.
Целый ряд популярных и по сей день радиолюбительских приемников, например [1,2], выполнены на германиевых транзисторах и рассчитаны на работу на дефицитные ныне высокоомные наушники. Рекомендуемые там же для повышения выходной мощности простые эмиттерные повторители способны обеспечить более-менее пристойное звучание лишь на связные низкоомные наушники (100- 600 ом) или низкоомную нагрузку (4-16 ом современные нашники или динамик), подключаемую через трансформатор с Ктр не менее 1/5 (1/25 по сопротивлению) и всё равно при малых уровнях сильно сказывается искажения типа ступенька.
Можно, конечно, попробовать притулить туда современные УНЧ на ИМС, но они требуют плюсовое питание. Можно пойти еще дальше и перевести конструкции на современные транзисторы, но… теряется «изюминка», вкус времени - «ностальжи», так что это не наш путь.
Существенно улучшить качество звучания на низкоомную нагрузку и обеспечить громкоговорящий прием поможет усилитель мощности с глубокой ООС (рис.1 обведён синей рамкой), подключаемый вместо высокоомных наушников.



Как видим, его схема почти классика 60-70гг. Отличительной чертой является глубокая (более 32 дБ) ООС по постоянному и переменному току (через резистор R7), что и обеспечивает высокую линейность усиления (при средних уровнях Кг менее 0,5%, при малой (менее 5 мВт) и максимальной мощности (0,5 Вт) Кг достигает 2%). Несколько непривычное включение регулятора громкости обеспечивает повышение глубины ООС при уменьшении громкости, благодаря этому оказалось возможным сделать УНЧ более экономичным( ток покоя всего УНЧ ППП не более 7 мА) практически при полном отсутствии искажений типа «ступенька». Конденсатор С6 ограничивает полосу пропускания на уровне примерно 3,5 кГц (без него полоса пропускания превышает 40 кГц!), что также снижает уровень собственных шумов – УНЧ очень тихий.Уровень собственных шумов на выходе примерно 1,2 мВ (при заземлённом левом выводе С1)! Общий Кус со входа (с левого вывода С1) примерно 8 тыс. Т.о. уровень собственных шумов приведенных ко входу - примерно 0,15 мкВ. При включении к реальному источнику сигнала (ФНЧ) за счет токовой составляющей уровень собственных шумов, приведенных ко входу возрастает до 0,3-0,4 мкВ.
В выходном каскаде применены недорогие и надежные ГТ403. УНЧ способен выдать «на гора» и большую мощность (до 2,5 Вт на нагрузке 4 ома), но тогда потребуется установить транзисторы на радиаторы и/или применить более мощный (П213, П214 и т.п.), но, на мой взгляд, 0,5 Вт на современном чувствительном динамике «за глаза» хватает даже при прослушивании музыки.
Для усилителя НЧ пригодны практически любые германиевые низкочастотные транзисторы соответствующей структуры и Н21э транзисторов не менее 40 ( Т2, T3, Т4 –МП13-16, МП39-42, а Т5- МП9-11, МП35-38). Если планируется применение это УНЧ в ППП, то нужно, чтобы Т1 был малошумящим (П27А, П28, МП39Б). Для выходного каскада пары Т4,Т5 и Т6,Т7 желательно подобрать с близкими ( не хуже +-10%) значениями Н21е.
За счет глубокой ООС по постоянному току режимы УНЧ устанавливаются автоматически. При первом включении проверяют ток покоя (5-7 мА) и при необходимости добиваются требуемого подбором более удачного экземпляра диода. Упростить эту процедуру можно, если воспользоваться китайским мультиметром. Он в режиме прозвонки пропускает через диод ток примерно 1 мА. Нам нужен экземпляр с падением напряжения порядка 310-320 мВ.
Этот мощный УНЧ ППП был собран на макетке и протестирован в составе двухдиапазонного ППП, но об этом чуть позже…

Литература
1.Поляков В. Приемник прямого преобразования. — Радио, 1977, №11, с.24
2.Поляков В. Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя. — Радио, 2003, №1 с.58-60,№2 с.58-59

[RU9CA]

Протестировал более сотни разных экземпляров могу с удовлетворением отметить, что ни один не забраковал – все как минимум с полуторакратным (а чаще всего с 2-3 кратным) запасом соответствуют справочным данным.

Кстати, припоминаю как Валерий RW3DKB (светлая память!) писал однажды, что у него была банка, куда он хоронил пробитые германиевые транзисторы.
Они пролежали много лет и он, просто ради любопытства, стал их проверять. Так вот, он писал, что был крайне изумлен тем фактом, что они почти все оказались исправны.
Предположил, что пробои "залечила" диффузия.

[ur4qrc]

Делал такой УНЧ в 70-х годах к "Атмосфере" . В вечерней тишине девочки слышали музыку за квартал. Приятно вспомнить.

[AlexanderT]

R8- 15к это не опечатка?

[RA3BA]

Тоже подтверждаю, что разговоры о старении и деградации полупроводниковых приборов сильно преувеличены. Делал для высококачественных стерео наушников УНЧ на японских германиевых транзисторах 60-х г.г. Работает и воспроизводит музыкальный материал превосходно. Вытеснил из команды аудио аппаратуры на запасную скамейку весьма продвинутый ламповый усилитель.

[Serg007]

R8- 15к это не опечатка?

Спасибо - Опечатка, должен быть 1кОм.
Уже нельзя поправить
Исправленная схема в приложении

[ПАПА]

Здравствуйте Сергей Эдуардович! Регулятор громкости с шунтированием дает какие-то преимущества? Встречал такое включение и ранее, да спросить некого было, а тут Вы попались

[miroslav]

Все будет хорошо на дальних станциях ,но местные загонят второй транзистор в перегруз особенно на малой громкости(не будет хватать тока работать на часть регулятора).
Надо впослед с центральным выводом переменного резистора включить резистор 1ком или около того.

[Serg007]

Здравствуйте Сергей Эдуардович! Регулятор громкости с шунтированием дает какие-то преимущества? Встречал такое включение и ранее, да спросить некого было, а тут Вы попались

Здравствуйте.
В нашем случае вопрос даже не в шунтировании нагрузки предыдущего каскада (эта функция, на мой взгляд, весьма сомнительна в своей полезности), а в том, что у нас применяется параллельная ООС по напряжению (через R7) при которой Кус УМ примерно равен соотношению R7/ сопротивление источника сигнала. Если движок регулятора стоИт в верхнем по схеме положении, то Кус примерно =R7/R4=3, а если в нижнем то Кус примерно =R7/R6=1,5, т.е. при уменьшении громкости КУс уменьшается в 2 раза, а значит и глубина ООС увеличивается в те же 2 раза (до 38 дБ). В других аналогичных решениях (когда начальный Кус выбран больше, но у нас нет в этом особой необходимости, вполне достаточно доп.усиления в 3 раза поэтому мы сразу заложили глубокую ООС) разница может достигать 20-30 дБ.

Все будет хорошо на дальних станциях ,но местные загонят второй транзистор в перегрузособенно на малой громкости(не будет хватать тока работать на часть регулятора). Надо впослед с центральным выводом переменного резистора включить резистор 1ком или около того.

И что это даст?
Напомню, что второй каскад у нас включен с ОЭ, т.е. является источником тока и ему по барабану величина нагрузки - он будет отдавать свои максимальные 0,75 мА хоть в 1 кОм, хоть в к.з.
А вот чтобы он не перегружался, надо предусмотреть регулировку уровня входного сигнала - АРУ или РРУ - без разницы, что собственно и сделано в моем ППП (по аналогии с ППП http://www.cqham.ru/prostoy_ppp.htm )

p.s. Не хотелось глубоко копать, но очевидно нужно напомнить что параллельная ООС по напряжению снижает входное сопротивление пропорционально глубине ООС. Т.о. когда регулятор стоит на максимуме входное сопротивление усилителя мощности (база Т3) равно Rе(при токе эмиттера 3 мА)*Н21е/32дБ=8 ом*65/40= 12 ом - фактически режим к.з. по переменному току , а ведь хорошо работает

[Jose]

Как то попалась схема УНЧ от ни кому не известного автора...