Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

Рис. 73. «Коллектив» низкочастотных и высокочастотных громкоговорителей может воспроизвести весьма широкую полосу частот. При определенном подборе и расположении громкоговорителей, например по системе 3Д, создается эффект объемного звучания: кажется, что источник звука заполняет весь объем помещения.

При соединении громкоговорителей в группы нужно руководствоваться основными соотношениями для электрических цепей (рис. 30, 4, 5, 7, 8) и рассчитывать ток, напряжение и мощность, которые приходятся на тот или иной громкоговоритель. При этом помните, что в случае параллельного соединения громкоговорителей на каждом из них действует одно и то же напряжение, а ток разветвляется обратно пропорционально сопротивлению. При последовательном соединении ток в цепи всех громкоговорителей одинаков, а общее напряжение распределяется пропорционально сопротивлению звуковой катушки. Для того чтобы облегчить расчеты, в табл. 17 приведены значения тока I_зв и напряжения U_зв в цепи звуковой катушки громкоговорителя определенной мощности Р_зв, имеющего определенное сопротивление звуковой катушки R_зв.

На рис. 74, 1 показана возможная схема соединения двух громкоговорителей 1ГД-9 и одного 5ГД-14. Ввиду сравнительно большого сопротивления ветви с двумя последовательно соединенными громкоговорителями 1ГД-9 в эту ветвь идет небольшой ток и громкоговорителям достается небольшая часть общей мощности. При мощности усилителя 6,6 вт 5ГД-14 получает все сполна, а громкоговорители 1ГД-9 работают с некоторой (сравнительно небольшой) недогрузкой.

рис. 74, 1

Если усилитель развивает мощность меньше 6,6 вт, то пропорционально уменьшается мощность, поступающая на все громкоговорители. Другая сложная схема соединения громкоговорителей приведена на рис. 74, 2.

рис. 74, 2

Иногда не удается сгруппировать громкоговорители так, чтобы их можно было подключить к общей вторичной обмотке. В этом случае в выходном трансформаторе делают две вторичные обмотки, к которым и подключают различные громкоговорители. Естественно, что расчет выходного трансформатора несколько усложняется, в частности изменяется порядок выбора числа витков вторичных обмоток. Рис. 74, 3 поясняет один из упрощенных способов расчета.

Громкоговоритель, подключенный к одной из вторичных обмоток, вносит свою долю в создание общего сопротивления анодной нагрузки. Иными словами, эквивалентное сопротивление нагрузки R_a.общ в этом случае состоит из двух частей: R_a1 (пересчитанное R_зв1) и R_a2 (пересчитанное R_зв2). Оба сопротивления R_a1 и R_a2 к первичной обмотке подключены параллельно, и на них действует одинаковое переменное напряжение.

Чтобы подключенные ко вторичной обмотке громкоговорители отбирали у выходного каскада причитающуюся им часть общей выходной мощности, необходимо сохранить определенное соотношение между R_a1 и R_a2. Отношение этих сопротивлений, которое обозначено коэффициентом α (рис. 74, 3, б), должно быть обратно пропорционально отношению мощностей Р₂ и Р₁. Это вполне понятно, так как при одинаковом подводимом напряжении отбираемая сопротивлением мощность будет тем больше, чем меньше само это сопротивление. Путем простейших алгебраических преобразований выведены формулы для определения R_a1 и R_a2 (рис. 74, 3, в, г). После того как найдены эти сопротивления, поочередно находят коэффициент трансформации для каждой вторичной обмотки (расчет ведется обычным способом, рис. 49), считая, что второй вторичной обмотки вообще не существует. При этом предполагается, что число витков первичной обмотки и необходимое (оптимальное) сопротивление всей нагрузки R_a.общ известны. В качестве примера на рис. 74, 3, д приведены данные трансформатора для включения громкоговорителей ВГД-1. Иногда вместо двух обмоток делают одну с отводом (рис. 74, 3, в).

Разделение всего воспроизводимого диапазона на две (а иногда даже на три) части получило дальнейшее развитие в схемах с фильтрами, в схемах с раздельными выходными трансформаторами и в схемах с раздельными усилителями.

рис. 74, 3, 4

При подключении высокочастотной и низкочастотной групп громкоговорителей к общему трансформатору выходная мощность усилителя распределяется не совсем разумно. Каждой группе на всех частотах достается одна и та же часть общей мощности, в то время как основную мощность низших частот следовало бы передать низкочастотным громкоговорителям, основную мощность высших частот — высокочастотным. В какой-то степени можно устранить эту несправедливость, применив простейшие фильтры (рис. 74, 4). Роль фильтра неплохо выполняет даже один конденсатор С_ф емкостью в несколько микрофарад (рис. 74, 4, а, б, е), который не пропускает низшие частоты к высокочастотному громкоговорителю. Для иллюстрации фильтрующей способности конденсатора приводится график (рис. 74, 4, д), где показано, как меняется напряжение на входе высокочастотного громкоговорителя 1ГД-9 при включении его через конденсатор той или иной емкости.

Для одного такого громкоговорителя обычно выбирают емкость 4 мкф, для двух, соединенных последовательно (R_общ = 13 ом) — 2 мкф, для двух, соединенных параллельно (R_общ ~ 3,3 ом), — 10 мкф.

Более сложный фильтр включает и катушку L_ф, которая препятствует прохождению высших частот к низкочастотному громкоговорителю (рис. 74, 4, в, г, е). При последовательном соединении громкоговорителей элементы фильтра включаются так, чтобы шунтировать соответствующую группу для посторонних частот (рис. 74, 4, г). Данные фильтрующих элементов можно определить по графику рис. 74, 4, е, а данные катушки подсчитать по простейшей формуле (рис. 74, 4, ж). Провод для катушки должен быть достаточно толстым (0,5–0,7 мм), для того чтобы она отбирала как можно меньшую часть полезной выходной мощности усилителя. В качестве С_ф можно включить низковольтный бумажный конденсатор, либо два электролитических, соединенных навстречу (рис. 74, 4, з).

Применив фильтр, в том числе простейший, в виде одного конденсатора, можно, не опасаясь перегрузки, подавать на высокочастотный громкоговоритель мощность в полтора-два раза больше номинальной.

В подобных схемах частота раздела равна 4–5 кгц. Значительно лучше используются достоинства двухполосной системы в усилителях с двумя выходными трансформаторами (рис. 74, 5).

рис. 74, 5

 В этом случае удается в какой-то степени примирить противоречивые требования; создать низкочастотный трансформатор с большой индуктивностью первичной обмотки, а высокочастотный — с малой индуктивностью первичной обмотки и благодаря этому с небольшой индуктивностью рассеивания. Пример подобной схемы мы уже встречали в одном из однотактных усилителей (рис. 51).