Конструирование усилителей звуковой частоты — довольно актуальная задача, несмотря на широкий ассортимент предложений подобной техники от солидных и менее известных фирм. Подтверждением этому является проведение ежегодных выставок по этой тематике.
Качественный ремонт усилителя Радиотехника У-7101С
Высокие технические характеристики представленных на этих выставках аппаратов, выполненных на различных, порой весьма экзотических радиокомпонентах, затрудняют предпочтение какого-либо экспоната в связи с тем, что на субъективные оценки, как правило, влияют и различные акустические системы. Субъективное восприятие в значительной степени нивелирует элементную базу радиокомпонентов и схем этих устройств, но предпочтительность применения в них современных высококачественных полупроводниковых приборов очевидна.
Однако в настоящее время у населения ещё имеется некоторый ассортимент усилительных устройств, произведённых во времена СССР, с достойными для того времени эксплуатационными характеристиками. Нынешняя доступность современных компонентов позволяет при их применении устранить “узкие места” в этих изделиях и даёт возможность модернизировать аппаратуру с более высоким качеством.
Следует отметить, что замена отдельных элементов в аппаратуре малоэффективна. Более рационально производить модернизацию блоками или узлами с известными характеристиками. Такой подход, используемый в компьютерной технике, позволяет провести быстрое сравнение (на слух) предполагаемых изменений и сделать выводы об их целесообразности без рассмотрения и оценки графиков, осциллограмм и технических характеристик.
Естественно, что сравниваемые блоки должны быть предварительно налажены. Исходя из этой концепции, был выполнен ремонт усилителя “Радиотехника У-7101С”, который на сегодня представляет собой весьма удачный аппарат для модернизации [1]. Он является модификацией усилителя “Радиотехника У-101 С”, выпускавшегося ранее. Основные изменения при его модификации были произведены в темброблоке, где из трёх микросхем К157УД2 была оставлена лишь одна и оксидные конденсаторы в цепи прохождения сигнала были заменены плёночными; это положительно сказалось на качестве звука.
Вполне приемлемый внешний вид и наличие ряда необходимых узлов являются основой для достижения более успешного результата. При модернизации изначально не планировались значительные доработки “железа” и экстремистские решения с целью получения выходной мощности в сотни ватт. Этот усилитель — для дома, где вполне достаточно мощности до 40…50 Вт на канал при работе с АС чувствительностью 85…86 дБ/Вт/м.
По современным меркам, технические характеристики этого усилителя (номинальная выходная мощность — 2×20 Вт, коэффициент гармоник — 0,3 %) очень скромны, причём существенную роль в этом играет выходной каскад. Попытки улучшить работу усилителя предпринимались и ранее [2]. Не вступая в полемику с автором этих предложений, хочу заметить, что применение в выходном каскаде комплементарной пары КТ805/КТ837 не является оптимальным решением.
Согласно техническим данным, транзисторы КТ837 имеют граничную частоту коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером около 1 МГц. Выпущенные позже транзисторы КТ818, КТ819 были чуть лучше и имели этот параметр несколько выше — 3 МГц. Поэтому замена пары КТ805/КТ837 на КТ818/КТ819 не приводила к существенному улучшению качества, что впоследствии и отмечалось этим автором.
Значительно улучшить характеристики усилителя мощности в аппарате можно, реализовав схему и конструкцию УМЗЧ SymAsym5 2 [3]. В этом случае декларируются следующие параметры усилителя: выходная мощность — до 60 Вт, коэффициент гармоник — до 0,002 % при соответствующем напряжении питания и нагрузке. Современные полупроводниковые приборы, схемотехника с применением двух дифференциальных каскадов и оптимальная разводка проводников печатной платы позволяют получить наиболее качественные результаты в блоке УМЗЧ.
На рис. 1 приведена схема этого блока УМЗЧ. Печатная плата и фото смонтированной платы приведены в первоисточнике [3]. Желающим повторить конструкцию рекомендую заглянуть на сайт разработчика; там, помимо рекомендаций по применяемым компонентам, их типам и возможным заменам, имеется ряд других сведений, полезных при изготовлении блока. В частности, можно рекомендовать в нагрузке входного каскада подобрать резисторы R4, R5 с разбросом сопротивления ±1 %.
Размеры печатной платы (рис. 2) допускают возможность установки на место каждого из заменяемых блоков U4 и U7 [1]. Крепление плат в аппарате осуществлено с помощью имеющихся кронштейнов.
При налаживании изготовленных плат нового УМЗЧ была учтена острота установки тока покоя мощных транзисторов. Поэтому в качестве подстроечного резистора R17 применён отечественный СП5-2. Плату защиты U6 устанавливают на своё штатное место через резьбовые стойки высотой 20 мм.
Для проверки качества работы было проведено контрольное прослушивание нового УМЗЧ в сравнении с исходным блоком усилителя, отключённым от соответствующих разъёмов. Отмечено существенно более предпочтительное и естественное звучание, особенно в высокочастотной части спектра.
Для реализации более полного потенциала модернизации были изменены схема и конструкция блока питания усилителя. Значительно увеличены ёмкости блокировочных конденсаторов на платах УМЗЧ и в самом блоке питания, внесены изменения в питание остальных блоков усилителя. Это позволило получить заметную прибавку выходной мощности и существенно снизить фон переменного тока и помехи.
Схема модернизированного блока питания приведена на рис. 3. Ёмкость оксидных конденсаторов выпрямителя набрана из нескольких имеющихся в наличии (С6—С13). Ёмкость металло-плёночных конденсаторов С5 и С14 (13мкФ) также составлена из двух параллельно включённых конденсаторов К73-11 ёмкостью 6,8 мкФ на 160 В.
Входной блок усилителя U2 на микросхемах, используемых для электронной коммутации входных сигналов от различных источников, помимо некоторых описанных в литературе недостатков, обладал ещё одним свойством: он чётко реагировал на включение и выключение холодильника, расположенного в соседней комнате. Поэтому схема коммутации входов была изменена на вариант (рис. 4) с применением герметизированных реле РЭС49, исполнение РС4.569.421 на рабочее напряжение 22…36 В.
В случае применения реле этого типа на другое напряжение необходимо подобрать резистор R1. Монтаж реле на плате входного блока показан на фото рис. 5. Число используемых входов для источников сигнала было уменьшено до двух (электромагнитный звукосниматель и универсальный вход). Входные разъёмы СГ5 (ОНЦ-ВГ-4-5/16-Р) установлены на месте бывших выходных, а новые выходные пружинные зажимы — на месте демонтированных входных (рис. 6). Все подключения к необходимым точкам платы осуществлены навесным проводным монтажом.
При модернизации усилителя “платы входов” блок U1 (УПЗ-15) оставлен без изменений. Это сделано для возможности проведения его слухового сравнения с внешним предусилителем- корректором магнитного звукоснимателя ЭПУ. Наличие двух входных разъёмов в усилителе позволяет достаточно оперативно это сделать.
Темброблок усилителя дополнительно экранирован сверху и снизу металлическими пластинами. Схема его питания выполнена с использованием стабилитронов Д814Д вместо делителей, образованных резисторами R31n R32. Сигнальные цепи от его выхода до входа усилителя мощности выполнены экранированным проводом.
Разводка общего провода в усилительных устройствах — достаточно серьезная задача. Если набрать в поисковой системе Интернета фразу “разводка земли в усилителе”, можно убедиться в актуальности этой темы. В предлагаемом мною варианте модернизации задача облегчается тем, что в изготовленной плате выпрямителей и фильтров все общие провода, подходящие к ней, соединяют в одной точке (геометрический центр платы), а на остальных платах все соединения общего провода остаются без изменений.
Наводки от проводов, идущих от сетевого выключателя до трансформатора, были минимизированы. Для этого изготовлен новый кабель из свитых проводов сечением 0,75 мм, на который надеты экранная оплётка и трубка ПВХ. Оплётка соединена с корпусом возле сетевого трансформатора. Аналогично выполнен и второй участок кабеля — от выключателя до сетевого разъёма. Для защиты от импульсных помех на сетевых выводах трансформатора установлен конденсатор 0,1 мкФ на 630 В. Выключатель питания усилителя ПКН41-1 заменён импортным аналогичного назначения и конструкции, с коротким рабочим ходом.
Применённая в темброблоке усилителя микросхема К157УД2 — казалось бы, устаревший ОУ. В связи с этим мной проведены контрольные прослушивания при замене её популярными микросхемами ОУ NE5532 и ОРА2132, используемыми в аудиоаппаратуре. Результаты сравнения не показали каких-либо преимуществ их применения, а чувствительность к сетевым помехам оказалась выше.
Возможно, это было связано со способом проведения испытаний, при которых в темброблоке со стороны печати отсекался один из ОУ К157УД2, а сравниваемый подключался к соответствующим площадкам платы короткими проводками. Поэтому было решено не заменять прежнюю микросхему. На рис. 7 приведён общий вид на монтаж модернизированного варианта усилителя.
