ЛАМПОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
LOW-FREQUENCY TUBE AMPLIFIER

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к ламповым усилителям низкой частоты.
Классическая схема лампового усилителя включает предварительный, драйверный и выходной каскады, подключенные не менее, чем к двум цепям питания: низковольтному накальному (чаще всего 6,3В) и высоковольтному анодному. Высоковольтная цепь питания предварительного и драйверного каскадов, как правило, требует напряжения порядка 300В; высоковольтная цепь выходного каскада принципиально зависит от применяемых ламп и может варьироваться в диапазоне от 300 до 1200В. Для создания необходимого напряжения питания всех каскадов предусмотрен блок питания на базе анодно-накального трансформатора, массогабаритные характеристики которого увеличиваются пропорционально мощности усилителя; помимо высокой стоимости и массивности, трансформатор питания создает электромагнитные наводки на входные цепи, что негативно влияет на качество звука и требует дополнительного экранирования, которое утяжеляет и удорожает конструкцию. В результате, слишком тяжелые ламповые усилители мощностью свыше 150 Вт в их классическом виде не получили широкого распространения, вытесненные более низкими по качеству звука, но более компактными, легкими и коммерчески-выгодными транзисторными.
Известно устройство "бестрансформаторный ламповый двухтактный усилитель низкой частоты", (описание к авторскому свидетельству СССР №307488, выдано 21.7.1969 г. ), включающее источник питания и фазоинвертор, где одна из радиоламп выходного каскада анодом подключена между выпрямительным мостом и резисторами питания, другой вывод которого через первичную обмотку дополнительного звукового трансформатора связан с экранной сеткой этой же лампы непосредственно, а с громкоговорителями, предпочтительно высокоомными, - через последовательно соединенные электролитические конденсаторы, между которыми включены катод упомянутой радиолампы и анод другой лампы выходного каскада, при этом управляющая сетка первой из ламп подключена к катоду фазоинвертора, а второй к одноименному электроду последней. Технический результат заключается в повышении экономичности, уменьшении габаритов и веса. Недостатком данного устройства является ограниченная выходная мощность усилителя, необходимость применения редких высокоомных динамических головок, невысокое качество звука.
Известно также устройство "тракт усиления звука" (регистрация ВОИС 02221326, 2002106534/09), содержащее предварительный каскад и каскад с разделенной нагрузкой, выполненные на радиолампах (РЛ) 3 и 10, звуковые катушки (ЗК) 13 и 14, размещенные одна поверх другой в зазоре магнитной системы громкоговорителя, где комплексное сопротивление двух ЗК 13 и 14 равно оптимальному внутреннему сопротивлению РЛ Ю.Технический результат заключается в уменьшении нелинейных искажений и повышения КПД громкоговорителя и тракта усиления звука. Недостатком данного устройства является то, что никак не решается вопрос о снижении стоимости и улучшении массогабаритных характеристик.
Технической задачей изобретения является снижение стоимости и улучшение массогабаритных характеристик лампового усилителя при одновременном повышении качества звука.
Решением поставленной задачи является ламповый усилитель низкой частоты, включающий предварительный, драйверный и однотактный или двухтактный выходной каскады, в котором все накальные цепи, а также анодные цепи предварительного и драйверного каскада подключены к общему источнику питания на базе маломощного трансформатора либо импульсного блока питания, а анодные цепи выходного каскада подключены к питающей сети непосредственно, через умножитель. Гальваническая развязка подключаемого к усилителю оборудования по входу и выходу от подсоединенного к сети выходного каскада выполнена посредством межкаскадного и выходного трансформаторов, соответственно.
Технический результат получен за счет того, что все цепи накального питания, а также цепи анодного питания предварительного и драйверного каскадов, потребляющие небольшую мощность, подключены через маломощный блок питания, а анодные цепи выходного каскада, требующие высокой мощности, подключены непосредственно к питающей сети через умножитель (в случае, когда кратность умножителя равна единице, он называется "выпрямитель"). При такой схеме подключения не требуется мощный трансформатор питания, который существенно понижает потребительские свойства усилителя, поскольку увеличивает его себестоимость и ухудшает массогабаритные характеристики; кроме того, чем мощнее усилитель, тем больше электромагнитных наводок он дает на входные цепи усилителя, что негативно сказывается на звуке. Как следствие, чем выше мощность усилителя, тем более наглядны достоинства предложенного схемотехнического решения. Повышение потребительских свойств проявляется в улучшении массогабаритных характеристик (до 20-30%) и себестоимости (до 10-15%).
Структурная схема лампового усилителя низкой частоты представлена на фиг. 1.
Усилитель включает предварительный 1, драйверный 2 и выходной 3 каскады, накальные цепи 4, анодные цепи 5 предварительного каскада 1 и анодные цепи 6 драйверного каскада 2, подключенные к общему источнику питания 7 на базе маломощного трансформатора либо импульсного блока питания, при этом анодные цепи 8 выходного каскада 3 подключены через умножитель 9 к питающей сети 10. Гальваническая развязка выходного каскада 3 от питающей сети 10 по входу и по выходу выполнена посредством межкаскадного 11 и выходного 12 трансформаторов, соответственно.
Работает предлагаемая схема следующим образом: стандартный звуковой сигнал подается на вход предварительного каскада 1, далее усиленный сигнал поступает на драйверный (раскачивающий) каскад 2, выход которого нагружен на межкаскадный (фазоинверсный) трансформатор 11, после которого сигнал усиливается до необходимой мощности в выходном каскаде 3 (однотактном или двухтактном) и через выходной трансформатор 12 сигнал преобразуется в звук посредством динамической головки, при этом каждый из трансформаторов выполняет двойную функцию - согласования и гальванической развязки. Общий для всех накальных цепей 4 блок питания 7 питает не только нити накаливания всех ламп, но и маломощные анодные цепи 5 и 6 предварительного 1 и драйверного 2 каскадов, а требующие большой мощности анодные цепи 8 выходного каскада 3 запитаны непосредственно от сети 10 через умножитель 9. В частном случае межкаскадный трансформатор 11 может быть включен между предварительным 1 и драйверным 2 каскадами, либо перед предварительным каскадом 1 (при этом анодные цепи питания данных каскадов должны иметь иной вид).
Улучшение качества звукоусиления в предлагаемом варианте усилителя достигается лучшими динамическими характеристиками при непосредственном (бестрансформаторном) питании выходного каскада из-за отсутствия потерь в трансформаторе, а также меньшими на 5-10 децибел электромагнитными наводками.