М. И. Семенов.
Цель настоящей статьи — познакомить читателя с конструкцией одного из лучших усилителей низкой частоты — усилителя по схеме «Пуш-пул». Из теоретического разбора этой схемы, данного в № 5 (24) «Р. В.», с полной очевидностью устанавливаются ее преимущества над обыкновенной схемой усиления низкой частоты на трансформаторах.
В обычном усилителе имеются две главные причины возникновения искажений: во-первых, сами лампы, работая не на прямолинейной части характеристики или на ее положительной части, дают искажения, и, во-вторых, возникают искажения в трансформаторах по причине чрезмерной магнитной нагрузки железного сердечника вследствие недостаточности его размеров или благодаря большой силе постоянного анодного тока, проходящего через обмотку.
В схеме «Пуш-пул» оба эти недостатка отпадают: намагничивание сердечника сводится в нулю, так как направление анодного тока в обеих половинах обмотки трансформатора (см. схему) прямо противоположно; характеристики же ламп так складываются (при условии приблизительно одинаковых характеристик взятых ламп), что дают суммарную прямолинейную характеристику, работа на которой происходит без искажений. Если еще добавить, что мощность, даваемая «Пуш-пулем», в три-четыре раза больше, чем мощность при параллельном включении ламп, и что все помехи, возникающие в батареях накала и анода, уничтожаются вследствие того, что поступают в лампы с одинаковой фазой и при сложении в выходном трансформаторе взаимно уничтожаются, то становятся очевидными все положительные стороны усилителя по схеме «Пуш-пул», и остается только усиленно рекомендовать его нашим радиолюбителям для постройки своими средствами и силами, всем, кто хочет иметь очень чистый и громкий прием как при работе с детекторными, так и ламповыми приемниками.
На детекторный приемник с описываемым одноступенным усилителем «Пуш-пул» прием местной Ленинградской станции получается очень громким и в высокой степени художественным. Кроме того на телефон достаточно громко и очень чисто можно принимать Москву и несколько немецких станций (антенна: длина 50 м, при незначительной действующей высоте). Учитывая, что рядовой радиолюбитель не имеет возможности работать с мощными усилительными лампами, благодаря их высокой стоимости и вследствие высокого анодного (160—200 вольт) напряжения и повышенного добавочного напряжения на сетку (12—20 вольт), необходимых для мощной лампы, я не буду касаться описания конструкций многоступенного усилителя «Пуш-пул», требующего мощные лампы, а опишу лишь одноступенный усилитель, работающий на лампах «микро» при анодном напряжении 80—100 вольт и при добавочном напряжении на сетку 4—6 вольт.
Самой ответственной частью такого усилителя, требующей особой тщательности в изготовлении, являются трансформаторы, особой конструкции входной и выходной, к описанию которых мы и приступим.
Прежде всего изготовляются два остова катушек трансформатора. Как уже неоднократно указывалось, материалом для их изготовления может служить плотный картон или пресшпан. Руководствуясь данными чертежа 1, из картона толщиною 1 мм изготовляют основание, квадратную трубку и затем, приготовив из картона толщиной 2 мм три шайбы, по размерам чертежа 1, одевают их на приготовленное основание. Средняя шайба имеет прорез (г), показанный на чертеже пунктиром, служащий для перевода обмоток из одной секции в другую и для отвода средних точек. Вся катушка проклеивается разведенным шеллаком для прочности два-три раза. Конструкция и данные остова как входного, так и выходного трансформаторов совершенно одинаковы. Приготовив остов, приступают к наложению обмоток.
Входной трансформатор (Т1 черт. 2) включен на повышение. Первичная обмотка мотается в две секции по 2 500 витков каждая, всего 2 500 x 2 = 5 000 витков с отводом от средней точки, т.-е. после 2 500-го витка. Вторичная обмотка имеет 12 500 х 2 = 25 000 витков, также с отводом от средней точки. Проволока для намотки входного трансформатора берется d = 0,05 мм с надежной изоляцией в количестве 110 г. Намотка производится возможно ровными рядами. Между первичной и вторичной обмотками прокладывается прослойка (а) из папиросной бумаги в несколько рядов. Вторичная обмотка окружается чехлом (а) из тонкого картона во избежание возможных механических повреждений и для придания трансформатору опрятного вида.
Отвод от средней точки первичной обмотки входного трансформатора необходим при присоединении к детекторному приемнику. Указанные на чертеже 2 клеммы 1 и 2 или 2 и 3 берутся при работе с детекторным приемником, коэффициент трансформации при этом становится 1:10. При усилении же сигналов, выпрямленных лампой, усилитель присоединяется зажимами 1 и 3, и коэффициент трансформации становится 1:5. Подобное изменение соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток очень выгодно в смысле силы звука.
Выходной трансформатор (Т2) имеет отношение витков 3:1 (работает на понижение). Первичная обмотка имеет 7 500 x 2 = 15 000 витков с отводом после 7 500-го витка, вторичная обмотка имеет 2 500 x 2 = 5 000 витков. К зажимам вторичной обмотки присоединяется громкоговоритель (телефон при приеме дальних станций).
Проволока для этого трансформатора берется d = 0,1 мм с надежной изоляцией в количестве 210 г. Правила намотки те же, что и у входного трансформатора. Концы обмоток так же, как и отводы от средних точек, необходимо вывести гибкими изолированными проводниками. Сердечник в трансформаторах должен быть из хорошего мягкого железа. Соблюдая тщательность в работе, можно получить очень хорошие результаты, изготовив сердечник следующим образом: из тонкой листовой жести, чем тоньше, тем лучше, но не толще 0,25 мм, нарезают полосы шириною 10 мм и длиною 25 см. Связав их в плотный пучок, нагревают их до красного каления и затем дают медленно остыть в золе, не вынимая из печи. Отожженные полосы тщательно очищают от окалины, если нужно выравнивают, а затем покрывают с каждой стороны каким-либо изолирующим спиртовым лаком. Просушив лак, складывают, необходимое для плотного заполнения трансформатора число полос в стопку, сжимают ее и вдвигают в готовую катушку с уже наложенными обмотками. Концы сердечника загибаются, согласно чертежу, и закрепляются туго затянутой изоляционной лентой. Необходимое число полос для сердечников легко рассчитать, исходя из толщины жести. На фотографии монтажа усилителя можно видеть трансформаторы, изготовленные указанным способом.
Кроме входного и выходного трансформаторов для усилителя необходимы: 1 реостат накала 15 ом, две ламповых панельки, 5 зажимов. Усилитель монтирован в яшике размером 28 x 13 x 10 см.
Сквозь заднюю стенку четырехжильным шнуром с концами, размеченными соответствующим образом, выведены: 1) плюс анода, 2) минус накала, 3) минус анода и плюс накала (общий), 4) минус добавочного напряжения на сетку.
В заключение необходимо остановиться на неправильной схеме «Пуш-пул» (черт. 3), которую часто пытаются применять и в которой употребляются обыкновенные трансформаторы низкой частоты, соединенные последовательно. Теоретически этим путем можно добиться повышенного усиления без искажений, но лишь при условии точного совпадения электрических данных обоих трансформаторов. Из практики постройки трансформаторов известно о тех трудностях, которые при этом возникают. Ни в коем случае не является достаточным полное совпадение механических данных: число витков, отношение обмоток, омическое сопротивление, но также должны в точности совпадать и отношения обоих трансформаторов к токам любой частоты, что практически почти невыполнимо. А с двумя трансформаторами, не вполне идентичными, искажения в лампах, тем более искажения в самих трансформаторах, совершенно не уничтожаются. Все попытки применения обычных трансформаторов низкой частоты в схемах «Пуш-пул» лишь жалкое подражание классической схеме со специальными трансформаторами.
Для интересующихся многоступенным усилением укажем, что в этом случае междуламповые трансформаторы изготовляются точно по типу входного: лампы должны быть взяты мощными и соответственно изменено анодное и добавочное напряжение на сетку.
Схему «Пуш-пул» можно делать со многими ступенями усиления. Ее преимущество перед усилителем низкой частоты на сопротивлениях заключается и том, что «Пуш-пул» не дает искажений, которые получаются (от искажения в лампах) в усилителе на сопротивлениях при применении большого числа ступеней.
Физическая и электротехническая
лаборатория Военно-технической академии.
Гор. Ленинград.
