Pagrindinės tvarkingai surinkto, gerai sureguliuoto stiprintuvo charakteristikos bus tokios: maksimali išėjimo galia, esant harmonikų koeficientui <6 % – 850 W. Tokiame režime apatinis ribinis dažnis ne blogiau kaip -4 dB lygiu sudaro 30 Hz, o viršutinis, priklausomai nuo išėjimo transformatoriaus antrinių apvijų jungimo schemos – 18...23 kHz su ne daugiau kaip 2...2,5 dB perviršiu. Nominalus jautrumas priklauso nuo parengtinio stiprinimo kaskadų, o be jų sudaro 2,7 V.
Duotoji schema (1 pav.) pateikia galingo estradinio stiprintuvo fragmentą, kurio galinė kaskada surinkta iš ГК-71 generatorinių pentodų. Įskaitant kontingentą, kuriam apskaičiuotas šis stiprintuvas, t. y. patyrusius radijo mėgėjus, turinčius „bendravimo“ su lempinėmis schemomis ir aukštomis anodinėmis įtampomis patirties, o tokius radiomėgėjus visiškai leistina priskirti profesionalams, konstrukcijos aprašymas sutrumpintas. Savarankiškas likusių mazgų, tokių kaip lygintuvai, įtampos stabilizatoriai, parengtinio stiprinimo kaskados ir t. t. gaminimas paruoštam specialistui ypatingų sunkumų sukelti neturėtų. Be to, tai dar vienas 6П7С tipo spindulinio tetrodo praktiško panaudojimo pavyzdys, priešišėjiminėse garso dažnių galios stiprintuvų kaskadose.
Pirmoji kaskada (1 pav.) – tai klasikinis įtampos stiprintuvas vakuuminiame triode su rezistyvine apkrova anodo grandinėje. Vietoj VL1.1 naudojama viena 6Н1П serijos dvigubo triodo puselė. Duotos kaskados stiprinimo koeficientas sudaro apytiksliai 12. Į triodo VL1.1 katodo grandinę pasiduoda atgalinio neigiamo ryšio signalas, kuris apima tris sekančias aparato kaskadas ir turi 10 dB gylį. Katodinio daliklio rezistorių R3 ir R4 santykis parinktas taip, kad, iš vienos pusės, gauti būtiną perdavimo koeficientą dėl atgalinio ryšio signalo, o iš kitos – užtikrinti pradinę 2 mA triodo anodinę srovę. Prieš tai einančios stiprintuvo kaskados gali būti apimtos esmine atgalinio neigiamo ryšio kilpa. Triodo įėjimo įtampa sudaro 2,65...2,75 V, kai stiprintuvo išėjimo galia 850 W.
Antroji kaskada įgyvendinta 6П7С tipo spinduliniuose tetroduose (lempos VL2 ir VL3). Jų valdančiųjų tinklelių grandinėje yra antiparazitiniai rezistoriai R6, R7, o taip pat nuotėkio varža R8. Abu aktyvūs kaskados elementai sujungti lygiagrečiai. Gamybos-technologinį charakteristikų išsibarstymui kompensuoti, naudojamos individualios ekraninių tinklelių ir katodų grandinės. Pirmosios apjungia gesinančius rezistorius R9, R10 ir blokuojančius kondensatorius C5, C6. Antrosios turi autopriešįtampio rezistorius R11, R12, kurie kintama srove užšuntuoti kondensatoriais C4 ir C7. Rezistorių R11 ir R12 varžos parinktos tokios, kad užtikrintų kiekvieno iš tetrodų 70...73 mA anodinę rimties srovę. Kaskados anodinės grandinės apkrova yra transformatoriaus T1 pirminė apvija.
Tarpkaskadinis transformatorius T1 ne tik užtikrina galvaninį „draiverio“ ir galinės stiprintuvo kaskados atskyrimą, bet ir įgyvendina fazoinvertoriaus funkciją. Transformatoriaus panaudojimo būtinybė aiškinama išėjimo lempų VL4–VL7 darbu su valdančiųjų tinklelių srovėmis. Norint pagerinti dažninę charakteristiką ir padidinti priešgalinės kaskados linijiškumą, T1 antrinės apvijos užšuntuotos 100 kOm varžos rezistoriais R14–R17 su ne mažiau kaip 2 W nominalia galia. Smulkiau garso aparatūros mazgų konstravimo, jų tarpusavio suderinimo aspektai, dirbant lempoms su valdančiųjų tinklelių srovėmis, apžvelgti [„Ламповый Калейдоскоп“, „Радиохобби“ Nr. 6/2001, 55–56 psl.].
Skiriamasis transformatorius T1 pagamintas ant ШЛ32×64 šerdies. Štai jo pagrindinės geometrinės charakteristikos: centrinės ašies aktyvus plotas Sakt=19 cm2; vidutinis magnetinės jėgos kelio ilgis Ic=27,3 cm; langas 32×80 mm. Jo karkasas turi 76 mm plotį pagal šoninių kraštų vidinius paviršius, 28 mm gylį. Kadangi ritei vynioti naudojamas galetinis sekcionavimas, karkasas pagal plotį dalijasi į penkias lygias dalis keturiomis vertikaliomis 2 mm storio pertvaromis. Tokiu būdu kiekvienos iš sekcijų plotis sudaro 13,5–13,6 mm. Tai pavaizduota 2 pav.
2 pav. Skiriamojo transformatoriaus T1 konstrukcija
Ritė vyniojama kaip timpa iš 9 laidų, sudėtų kartu. Vijas pageidautina sudėti taip, kaip tai pavaizduota 3 pav., o timpą vynioti lygiomis eilėmis. Duotos operacijos palengvinimui, sudėtus laidus galima skersai perrišti 3 mažiausio storio medvilniniu arba šilkiniu siūlu, kas 15–20 cm timpos ilgio. Nežiūrint į reikšmingą darbo triūso padidėjimą, toks būdas leidžia pasiekti geresnį lango ploto užpildymo tolygumą. Į vieną sekcijos eilę patalpinama vidutiniškai 13 vijų. Kadangi vietoj 1 laido (jis sudaro I apviją) naudojamas ПЭЛШО 0,44 mm, o srovialaidžių gyslų 2 (tai „antrinės“ II, III, IV, V) vaidmeniui naudojamas ПЭЛШО 0,16 mm, tarpsluoksninė izoliacija nebūtina. Iš principo, pastarosios buvimas leidžia išvengti laidų „susivertimo“, todėl visgi geriau ją nutiesti. Minimalus izoliacijos storis čia nekritiškas ir pagrinde nulemiamas medžiagos mechaninio atsparumo, taip kad 10–15 μm pilnai pakanka. Kiekviena iš sekcijų turi po 345 vijas, tokiu būdu visa ritė turi 1725 timpos vijas. Po vyniojimo gaminys permirkomas vašku ne tik iki įžiūrimos apimties oro maišelių pašalinimo, bet ir iki pilno kompozicijos prisotinimo plaušine izoliacija. Magnetolaidis montuojamas su 0,22 mm tarpeliu. Po visiško transformatoriaus surinkimo, 2 laidų galai sujungiami tokiu būdu, kad kiekviena iš antrinių apvijų turėtų po 3450 vijas. Laidų jungimas lygiagrečiai nuoseklus. T1 apvijų pradžia principinėje stiprintuvo schemoje pažymėta taškais.
3 pav. Ritės vijų išdėstymas
Galinė aparato kaskada surinkta pagal dvitaktę schemą generatoriniuose ГК-71 tipo pentoduose (lempos VL4–VL7). Su tikslu padidinti išėjimo galią, aktyvūs elementai dirba AB2 klasėje su valdančiųjų tinklelių srovėmis. Įdomi lempų ГК-71 ypatybė yra jų linijiškumo pagerėjimas padavus į pentodinį tinklelį nedidelį teigiamą potencialą. Dėl to stiprintuvo maitinimo blokas turi atskirą lygintuvą ir stabilizatorių su 50 V išėjimo įtampa. Jis turi užtikrinti iki 0,1 A srovę. Stabilizatoriaus išėjime būtina pastatyti 200–500 μF talpos kondensatorius. VL4–VL7 kaitintuvai maitinasi nuo individualių tinklo transformatoriaus apvijų. Katodiniai rezistoriai R18–R21 ir R26–R29 sujungia anodinių-ekraninių šaltinių grandinę, o taip pat išlygina lempų katodų srovių pasiskirstymą.
Dar viena charakteringa duotos aparato dalies ypatybė – galinių lempų VL4-VL7 jungimas pagal ultralinijinę schemą. Tai leidžia padidinti signalų stiprinimo linijiškumą ir truputį sumažinti išėjimo varžą. Skirtingai nuo „klasikinės“ schemos, duotoje konstrukcijoje pentodų ekraniniai tinkleliai pajungti prie atskiros išėjimo transformatoriaus apvijos. Toks žingsnis aiškinamas dideliu skirtumu tarp ribinės leistinos įtampos antrajame tinklelyje ir anodinio maitinimo dydžio. Ir nors maksimali ekraninio maitinimo reikšmė dėl ГК-71 sudaro 400 V, šio elektrodo įtampos padidinimas iki 600 V, neigiamos įtakos VL4–VL7 darbo patikimumui nedaro. Įjungimo koeficientas p=0,128 parinktas skaičiuojant, kad maksimali akimirkos įtampa pentodų ekraniniuose tinkleliuose neviršytų 970 V. Duotas apribojimas susijęs su tuo, kad pagal atitinkamą ГК-71 gamyklos-gamintojo dokumentaciją, esant anodo-ekraninei moduliacijai antro tinklelio įtampa neturi viršyti 1000 V pikuose. Į VL4–VL7 ekranines grandines įjungti srovę ribojantys 100 Om varžos rezistoriai R22–R25. Jie įgyvendina antiparazitinių elementų funkciją.
Galinės kaskados lempos turi individualias, tarpusavyje galvaniškai nesusietas valdančiųjų tinklelių grandines. Tai padaryta dėl dviejų priežasčių. Pirmoji iš jų susijusi su fiksuoto neigiamo priešįtampio schemos panaudojimu. Tokiu atveju lempos charakteristikų išsibarstymo kompensavimui ir jų parinkimo supaprastinimui būtina turėti atskiro priešįtampio dydžio nustatymo galimybę. Antroji priežastis aiškinama lempų VL4–VL7 darbu su valdančiųjų tinklelių srovėmis, kurios pas kiekvieną iš pentodų pilnai gali skirtis nuo kitų. Kiekvienos iš išėjimo kaskados lempų valdančiųjų tinklelių grandinės maitinasi nuo nuosavo, visiškai nepriklausomo nuo kitų įtampos stabilizatoriaus ir lygintuvo, pajungtų prie atskirų tinklo transformatoriaus apvijų. Stabilizatoriai turi užtikrinti galimybę reguliuoti išėjimo įtampą nuo -80 V iki -120 V, kai apkrovos srovė 50 mA. Neigiamo priešįtampio korekcijos schemos suderinimo procese nustatoma galinės kaskados lempų anodinė rimties srovė, lygi 70 mA. Dar vienas reikalavimas, pateikiamas šiems stabilizatoriams – jie turi turėti minimalią išėjimo varžą, o dinaminę varžą kintamai srovei iš mazgo išėjimo pusės – maksimalią. Kondensatorių C10–C13, įeinančių į VL4–VL7 pirmų tinklelių grandines, talpa turi tenkinti sąlygą: Xc<ri/10, kur Xc – reaktyvioji kondensatoriaus varža žemiausiam darbiniam dažniui, mūsų schemoje tai 30 Hz; ri – dinaminė varža kintamai srovei iš priešįtampio stabilizatoriaus pusės.
Išėjimo transformatorius T2 pagamintas magnetolaidžio ШЛ80×80 pagrindu. Jį galima surinkti iš dviejų komplektų ПЛ40×80×200. Tokiu būdu gauta šerdis turės tokius pagrindinius parametrus: centrinės ašies bendras plotas – 64 cm2, vidutinis magnetinės jėgos linijos ilgis – 65,4 cm; langas 64×200 mm. Transformatoriaus ritės karkasą būtina savarankiškai pagaminti iš 3 mm storio stiklotekstolito. Po šios T2 detalės surinkimo, visus plyšius, nesandarumus ir t. t. reikia kruopščiai užtaisyti epoksidiniu glaistu, paruoštu dervos pagrindu iš kietiklio ir užpildytojo. Vietoj pastarojo pilnai galima naudoti stiklotekstolito dulkes, likusias po karkaso elementų išpjovimo. Tuštumų užpildymo operacijos metu būtina atidžiai sekti, kad neliktų net mažiausių oro porų ir burbuliukų. Pagrindiniai geometriniai karkaso matmenys turi būti tokie: plotis pagal šoninių kraštų vidinius paviršius 76 mm, gylis 60...60,8 mm. Prieš konstruojant šį transformatoriaus elementą, jį gaminant, o taip pat iki ritės vyniojimo rekomenduoju susipažinti su reikalavimais, išdėstytais [Васильченко Е. „Трансформаторы силовые и звуковые. Расчет и изготовление в домашней лаборатории. Конструктивное исполнение трансформаторов“, „Радиохобби“ Nr. 5/2000, 68 psl.].
Apsistokime ties išėjimo transformatoriaus ritės gamybos ypatybėmis. Kad lengviau suprastume, apie ką eina kalba, iš pradžių pažiūrėkime į 4 pav.
4 pav. Išėjimo transformatoriaus apvijų išdėstymo tvarka
Šiame brėžinyje pavaizduota apvijų išdėstymo tvarka, laido vyniojimo kryptis ir „pirminės“ apvijos sekcijų jungimo schema. Antrinės apvijos sekcijų jungimo duotame eskize nėra, kadangi jų komutacija priklauso nuo apkrovos varžos. Šis klausimas bus apžvelgtas toliau. Pirmoji vyniojama atgalinio neigiamo ryšio signalo apvija. Ją sudaro 536 vijos ПЭВ-2 0,28 mm laido. Apvija suvyniota vienu apie 172 mm pločio sluoksniu. Prieš ją vyniojant ant karkaso gilzės užklijuojamas centruojantis apribojantis 10 mm pločio žiedas. 4 pav. šis konstrukcinis elementas pažymėtas pilku fonu. Žiedo plotis nustatomas iš skaičiavimų apvijos/sekcijos sluoksnio išdėstymo simetriškumui karkaso kraštų požiūriu gauti, o jo storis turi būti lygus laido su izoliacija skersmeniui. Kaip medžiagą galima naudoti elektrokartoną arba vienu arba keliais sluoksniais lakuotą audinį. Suklijavimui pageidautina naudoti kanifolijos-vaško arba aliejaus-kanifolijos-vaško kompozicijas, kurios verdant, ritė ištirpsta vaško medžiagoje ir netrukdo laisvam permirkančio kompaundo prasiskverbimui į vidines ertmes. Tirpiklis, naudojamas klijuojančios medžiagos praskiedimui, neturi daryti poveikio su juo kontaktuojantiems dielektrikams. Laidą vynioti galima tik po patikimo klijuojančios masės sukietėjimo. Skubėti čia nederėtų. Po to, kai visas sluoksnis suvyniotas, centruojantis žiedas uždedamas iš kitos pusės. Toliau laukiama visiško pastos sustingimo ir vyniojama tarpapvijinė izoliacija per visą karkaso plotį. Ji sudaryta iš besikaitaliojančių dielektriko sluoksnių: lakuotas audinys-ftoroplastas arba lavsanas-lakuotas audinys po 0,5–0,6 mm storio. Tokiu būdu bendras tarpapvijinės izoliacijos storis svyruoja 1,5–1,8 mm ribose. Rekomenduojamas ЛХМС-105, ЛКМС-105 markių lakuotas audinys su nominaliu 0,1–0,2 mm storiu. Jis vyniojamas keliais sluoksniais iki reikiamo storio gavimo. Panašiai padaroma ir su polimerine plėvele. Kad negrįžti prie apžvelgto klausimo, pažymiu, kad tiksliai taip įgyvendinama ir izoliacija tarp likusių apvijų. Žinoma, apribojančių žiedų ir tokio reikšminio storio dielektrikų naudojimas pastebimai sumažina lango užpildymo koeficientą, bet tokie matmenys visiškai pašalina laidų „lipimą“ vienas ant kito, ir, vadinasi, labai padidina gaminio elektrinį patvarumą. Pastarasis būtinai reikalingas atsižvelgiant į įtampų, veikiančių ričių apvijose, dydžius.
Toliau bus daroma pirminės apvijos 1 sekcija. Visa „pirminė“ padalinta į 4 vienodas sekcijas po 900 vijų. Tokiu būdu visa anodinė apvija turi 3600 vijų ПЕВ-2 0,9 mm laido. Kiekviena sekcijų suvyniota 5 sluoksniais po 180 vijų. Sluoksnio plotis 180 mm. Tarp sluoksnių patiesta 0,1 mm storio lakuoto audinio izoliacija (taip pat per visą karkaso plotį). Tarpusavyje visos „pirminės“ apvijos sekcijos sujungtos sinfaziškai-nuosekliai.
Pagrindinė antrinė apvija taip pat turi 4 sekcijas. Kiekviena jų sudaryta iš vieno sluoksnio, suvynioto dviem ПЕВ-2 1,32 mm laidais. Vijų skaičius 60, o sluoksnio plotis apie 176 mm.
Galinių lempų ekraninių tinklelių grandinių apvija apjungia du sluoksnius po 460 vijų ПЭЛШО-0,29 mm laido. Pakeisti ją kitos markės laidu nereikia, visgi kilovoltas! Tarp jos sluoksnių patiesta 0,3 mm bendro storio izoliacija. Pastaroji sudaryta iš „sumuštinio“: 0,1 mm lakuotas audinys + 0,1 mm polimerinė plėvelė + 0,1 mm lakuotas audinys. Vyniojimo plotis 180 mm. Paskutinė vyniojama papildoma išėjimo apvija. Tai vienas sluoksnis, vyniojamas dviem ПЕВ-2 1,6 mm laidais. Vijų skaičius – 50, vyniojimo plotis 176 mm. Visiškai suvyniojus ir suklojus izoliaciją, ritė permirkoma. Prieš surenkant transformatorių, būtina kruopščiai patikrinti šerdies „ketvirčių“ galinių paviršių kokybę, nuriebinti juos ir užnešti magnetinio lako sluoksnius. Pabaigus šias operacijas, galima pereiti prie antrinės apvijos išvadų litavimo.
Pagrindinės ir papildomos antrinės apvijų sekcijų sujungimo galimų variantų schemos pavaizduotos 5 pav. a, b, c dalyse. Esant pirmajai komutacijai, prie Rap1 išvado jungiama 1 Om varžos apkrova, kas praktikoje mažai realu, o prie Rap2 – 3,3...3,5 Om. Pastaroji labiau tikėtina. Dažniausiai bus sutinkama sujungimų schema, parodyta 5 b pav. Tokiu atveju dėl Rap1 optimalus sutikimas pasiekiamas dirbant su 4 omų akustinėmis sistemomis, o dėl Rap2 – su 8 omų. Pajungus antrines apvijas atitinkamai pagal 5c pav., gauname: Rap1=16 Om ir Rap2=23,3–24 Om, nors pilnai leistina padidinti apkrovos varžą iki 25 Om.
5 pav. Apvijų sekcijų sujungimo galimų variantų schemos
Stiprintuvo maitinimo blokas turi ištisą eilę atskirų, vienas nuo kito nepriklausomų, lygintuvų ir stabilizatorių. Kai kurių iš jų reikšmė ir ypatybės buvo apžvelgtos aukščiau, todėl ties šiais mazgais neapsistosime. Galinės kaskados lempų anodinio maitinimo šaltinis turi užtikrinti 1550 V išėjimo įtampą esant 1 A apkrovos srovei. Jo leistinas pulsacijų koeficientas – ne daugiau kaip 0,007...0,01. Lempų VL4-VL7 ekraniniai tinkleliai maitinami iš atskiro stabilizatoriaus su 620 V išėjimo įtampa. Maksimali srovė, vartojama išėjimo lempų antrų tinklelių grandine, yra 0,25 A. Ribinis leistinas pulsacijų koeficientas taip pat sudaro 0,007...0,01. Nurodyti VL4–VL7 elektrodai (tinkleliai) maitinami stabilizuota įtampa siekiant pakelti galinės kaskados darbo linijiškumą. Dėl signalų parengtinio stiprinimo, kaskadų anodinių grandinių yra atskiras lygintuvas. Įtampa jo išėjime 280 V, esant ne mažiau kaip 200 mA apkrovos srovei ir pulsacijų koeficientui ne daugiau kaip 0,0005–0,0007. Kadangi šis anodinės įtampos šaltinis palyginti mažos galios, jį tikslinga padaryti stabilizuotą. Galinių lempų kaitinimo grandinių sudarymo ypatybės aprašytos aukščiau, o parengtinių kaskadų kaitintuvų maitinimas įgyvendinamas pagal tipines schemas, taip kad šiam klausimui dėmesio neskirsime.
Siūlomo stiprintuvo derinimas patyrusiam radiomėgėjui rimtų problemų nesukelia. Kaip ir įprasta, iš pradžių patikrinamos parengtinio stiprinimo kaskados. Šios operacijos metu galinių lempų anodų ir ekraninių grandinių maitinimas nepaduodamas, o štai kaitinimo įtampą ir neigiamą priešįtampį pajungti pageidautina. Šiuo atveju, kol vyksta darbai su pirmosiomis kaskadomis, lempos VL4–VL7 atlieka nors ir nepilną, bet „treniruotę“. Apskritai, patyrę radiomėgėjai, ypatingai trumpabangininkai, gerai žino, kad galingų generatorinių lempų į nominalų darbo režimą be parengtinio kaitinimo iš karto įjungti negalima.
Po to, kai pašalinti parengtinio stiprinimo gedimai, galima pereiti prie galinės kaskados derinimo. Dėl to būtina pertraukti atgalinio neigiamo ryšio grandinę taške A, nustatyti –35...40 V priešįtampį pentodų valdančiuosiuose tinkleliuose, o ekraninę ir anodinę įtampą sumažinti atitinkamai iki 300 V ir 400 V. Prie stiprintuvo išėjimo nepamirškite pajungti apkrovos ekvivalentą. Padavus maitinimą, reikia patikrinti ar nėra schemos savaiminio susižadinimo, pakontroliuoti vartojamą srovę. Anodinė rimties srovė tokiame režime sudaro 80...100 mA, priklausomai nuo konkretaus lempos egzemplioriaus. Nesant aiškių gedimų arba po tokių pašalinimo, visiems išėjimo pentodams nustatoma lygi pradinė anodinė srovė. Padavus į stiprintuvo įėjimą skirtingos formos 7–12 % amplitudės nuo nominalios signalus patikrinamas viso aparato darbingumas.
Atjungus įėjimo signalą, sujungiama atgalinio neigiamo ryšio kilpa. Jei po šios operacijos pasirodo stiprintuvo savaiminis susižadinimas, būtina pakeisti vietomis atgalinio ryšio apvijos galus. Reikia atsiminti, kad tokiu atveju charakteringiausia generacija garso dažnių srityje. Pašalinus įtaiso savaiminį susižadinimą, į įėjimą galima paduoti nedidelės amplitudės signalą ir patikrinti darbo patikimumą. Esant nepatikimam darbui, būtinas rezultatas pasiekiamas standartiniais metodais, tokiais kaip montažo topologijos keitimas, skirtingų koreguojančių grandinėlių įvedimas į atgalinio neigiamo ryšio kilpą ir t. t.
Tik pasiekus patenkinamą aparato darbą palengvintuose elektriniuose režimuose, galima pakelti įtampas iki nominalių dydžių. Po to atliekamas galutinis schemos reguliavimas. Ši operacija atliekama standartiniais, visiems žinomais metodais ir esamoje medžiagoje neapžvelgiama.
