Konrad Widelski, "Wszystko o gitarze elektrycznej" - część II
Radioamator i Krótkofalowiec 10/1966

     W pierwszej części artykułu (Wszystko o gitarze elektrycznej - część 1, Radioamator i Krótkofalowiec 9/1966) podano opis konstrukcyjny prostego wzmacniacza dwulampowego. Wzmacniacz ten, poprawnie wykonany w zupełności zaspokoi potrzeby gitarzysty. Tym niemniej moc jego w pewnych przypadkach (w większych pomieszczeniach, szczególnie dla gitary basowej) może się okazać niewystarczająca. Dlatego też dla bardziej zaawansowanych radioamatorów podajemy opis konstrukcyjny wzmacniacza w układzie przeciwsobnym o mocy wyjściowej 12W. Oczywiście do budowy takiego wzmacniacza powinni przystąpić jedynie radioamatorzy posiadający już "na swym koncie" jakieś pozytywne osiągnięcia w zakresie konstrukcji wzmacniaczy, bowiem samodzielna budowa tego urządzenia nie jest prosta.

Wzmacniacz w układzie przeciwsobnym

     Wzmacniacz został zestawiony z minimalnej ilości elementów, dość łatwo dostępnych na rynku. Jedynie transformator wyjściowy należy wykonać we własnym zakresie, gdyż jako nietypowy nie jest osiągalny w sprzedaży.
     Wzmacniacz odznacza się bardzo dobrymi - jak na amatorskie warunki - parametrami. Zostały one osiągnięte prostymi środkami, a mianowicie przez zastosowanie w kilku punktach układu ujemnego sprzężenia zwrotnego oraz bezpośredniego sprzężenia pomiędzy stopniami.
     Na rys.9 przedstawiony jest schemat ideowy wzmacniacza. Jak widać, ilość lamp i elementów istotnie została ograniczona do rzadko spotykanego minimum. W pierwszym stopniu pracuje jedna z triod lampy ECC83. Anoda tej lampy jest bezpośrednio przyłączona do siatki sterującej następnego stopnia wzmacniacza. Stopień ten, obsadzony drugą triodą lampy ECC83 pracuje w układzie odwracania fazy.
     Warunki pracy obu stopni są tak dobrane, że siatka sterująca drugiej triody ma potencjał o około 2V niższy od potencjału katody tej lampy. Zasadniczym celem stosowania takiego układu nie jest zaoszczędzenie kondensatora sprzęgającego i opornika siatkowego, lecz znakomite poprawienie charakterystyki przenoszenia całego wzmacniacza (w zakresie małych i wielkich częstotliwości) oraz obniżenie poziomu szumów.


Rys.9.Schemat ideowy wzmacniacza o mocy 12W

     Zastosowany układ odwracania fazy (tzw. "katodyna") jest niezawodny w swej prostocie. W stopniu końcowym pracuje para lamp typu EL84. Oczywiście, zgodnie z wymaganiami współczesnej techniki Hi-Fi, w stopniu tym zastosowano ujemne sprzężenie zwrotne w siatkach ekranujących (tzw. "układ ultralinear"). Siatki te nie są przyłączone - jak to zwykle bywa - bezpośrednio do źródła wysokiego napięcia, lecz do specjalnych odczepów na uzwojeniu pierwotnym transformatora wyjściowego. Stosowanie takiego sprzężenia zwrotnego komplikuje nieco wykonanie transformatora wyjściowego, lecz jest nader opłacalne, gdyż około dwukrotnie zmniejsza zniekształcenia nieliniowe wnoszone przez stopień mocy. Ponadto cały wzmacniacz jest objęty głębokim sprzężeniem zwrotnym, które biegnie od wtórnego uzwojenia transformatora wyjściowego do katody wzmacniacza wstępnego (lewy na schemacie system triody). Zrealizowanie sprzężenia zwrotnego obejmującego cały wzmacniacz jest możliwe między innymi dzięki bezpośredniemu sprzężeniu jego dwóch pierwszych stopni.
     Do wykonania wzmacniacza potrzebne są następujące części i elementy:

  • Lampy
    V3, V4 - typu EL84 - 2 szt.
    V2 - typu ECC83 - 1 szt.
  • Oporniki
    R1, R5, R6 - 0,47M/0,1W - 3 szt.
    R2 - 1,6K/0,25W - 1 szt.
    R3 - 0,47M/0,5W - 1 szt.
    R4A, R4B - 100K/0,5W - 2 szt.
    R7, R9 - 1K/0,1W - 2 szt.
    R8 - drutowy 130/3W - 1 szt.
    R10 - 22K/0,5W - 1 szt.
    R11 - 10K/0,1W - 1 szt.
  • Kondensatory
    C1 - elektrolityczny 16µF/350V - 1 szt.
    C2, C3 - styrofleksowy 50nF/250V - 1 szt.
    C4 - elektrolit. 100µF/15V - 1 szt.
    C5 - ceramiczny 100pF - 1 szt.
    C6 - elektrolit. 50µF/350V - 1 szt.
  • Transformator wyjściowy
    Tr (wg opisu).

     Czytelników zdziwi zapewne rzadko spotykane oznaczenie oporników R4A i R4B. Oznaczyliśmy je w ten sposób dlatego, że w zasadzie jest to opornik roboczy w drugim stopniu lampowym wzmacniacza rozdzielony na połowę. Jedna połowa znajduje się w obwodzie anody, druga zaś w obwodzie katody lampy. W ten sposób w stopniu tym uzyskuje się dwa napięcia o jednakowej amplitudzie (ponieważ oporniki są połączone szeregowo). Napięcia posiadają ponadto przeciwne fazy, toteż mogą służyć do napędzania przeciwsobnego stopnia mocy.
     Dla poprawnej pracy stopnia odwracania fazy konieczne jest jednak, aby oporności obydwu wspomnianych oporników były jednakowe. W przeciwnym przypadku napięcia doprowadzone do siatek sterujących stopnia mocy nie będą równe. Wymagana dokładność wynosi około 1%. Należy wyjaśnić, że w danym przypadku nie chodzi o to, aby oba oporniki posiadały oporność równą dokładnie 100K; oporność ta może się mieścić w granicach 90÷110K. Natomiast oba oporniki powinny mieć dokładnie tę samą oporność - w podanych wyżej granicach. Należy je więc dobrać za pomocą dokładnego omomierza lub mostka.

Wykonanie transformatora wyjściowego

     Najwięcej kłopotów sprawia przeważnie transformator wyjściowy. Warto jednak dla wykonania tego elementu dołożyć maksimum starań, gdyż od jakości wykonania transformatora zależą w decydującym stopniu parametry jakościowe wzmacniacza.
     Do wykonania transformatora potrzebny jest rdzeń o przekroju środkowej kolumny około 9÷10cm2. Stosownie do rozmiarów rdzenia należy wykonać korpus transformatora przedzielony symetrycznie na połowę. Jeżeli dysponujemy korpusem fabrycznym dla danego rdzenia, należy w nim zamontować dodatkowo środkową przegrodę (rys.10).
     Uzwojenie transformatora wyjściowego dla układu przeciwsobnego powinno być nawinięte z możliwie daleko posuniętą symetrią. Dlatego też uzwojenia jego dzielone są na odpowiednie sekcje dla lewej i prawej części korpusu. Poprawne nawinięcie takiego transformatora nie jest trudne. Największą trudnością dla nie znających tego zagadnienia - jest jednak samo zgłębienie zasady symetrycznego nawijania poszczególnych sekcji uzwojenia. Dlatego też spośród wielu możliwych zastosowano jeden z najprostszych układów uzwojenia, zapewniający mimo prostoty dobre rezultaty.
     Schemat uzwojeń transformatora jest pokazany na rys.11. Uzwojenie pierwotne składa się z 4 sekcji, każda po 650 zwojów drutu w emalii średnicy 0,16mm. W dwóch sekcjach są wykonane dodatkowe odczepy dla zasilania siatek ekranujących. Obie sekcje uzwojenia należące do obwodu anodowego jednej z lamp wyjściowych (od "+250" do anody lampy) są umieszczone w tej samej połowie korpusu transformatora. Pomiędzy tymi sekcjami znajduje się (w każdej połowie korpusu) sekcja uzwojenia wtórnego nawinięta przewodem średnicy 0,5/0,5mm w emalii.


Rys.10. Korpus dla symetrycznego uzwojenia transformatora wyjściowego (głośnikowego)

     Dla zachowania pełnej symetrii uzwojeń transformatora poszczególne sekcje powinny być nawinięte analogicznie, tak jak to pokazują oznaczenia P (początek uzwojenia). Znaczy to, że jeżeli pierwszą (dolną, bliższą rdzenia transformatora) sekcję uzwojenia anodowego A rozpoczniemy nawijać na dnie korpusu od zewnętrznej strony, a zakończymy przy wewnętrznej stronie (tj. przy przegrodzie środkowej), to analogiczną sekcję D dla drugiej lampy należałoby nawijać dalej w tym samym kierunku, a więc poczynając od środkowej przegrody (na tej samej wysokości, co ostatnia warstwa sekcji A) i kończąc na dnie korpusu na zewnątrz (rys.12). Tylko takie (przykładowe, z pominięciem dla uproszczenia pozostałych elementów) wykonanie dwóch sekcji (np. dwóch połówek uzwojenia anodowego) umożliwia uzyskanie pełnej symetrii: obie anody lamp są przyłączone do identycznie ulokowanych końców uzwojenia, jak również wspólny punkt (środek uzwojenia) jest połączeniem dwóch identycznie położonych końcówek. W tej sytuacji są jednakowe dla obu sekcji zarówno indukcyjności uzwojeń (jeśli tylko zachowana została ta sama liczba zwojów w sekcjach), ich oporności omowe (ta sama ilość przewodu), pojemności poszczególnych punktów uzwojenia (np. anod lamp) do masy (rdzenia) itp.


Rys.11. Uzwojenie transformatora wyjściowego a - schemat ideowy, b - symetryczny układ poszczególnych sekcji; dla uproszczenia pokazane jest łączenie sekcji tylko uzwojenia pierwotnego

     Jednakże takie nawinięcie w praktyce jest niewykonalne; nie można bowiem wykonać w opisany sposób drugiej części uzwojenia (sekcja D) "od końca", tj. od wierzchu uzwojenia do jego spodu. Dlatego też postępujemy inaczej: po nawinięciu sekcji A rozpoczynamy nawijanie sekcji D (rys.12) również od zewnętrznego skrajnego punktu i nawijamy je coraz wyżej, kończąc je przy środkowej przegrodzie. Ażeby jednak w końcowym efekcie całe uzwojenie było nawinięte w jednym kierunku, drugą sekcję należy - nawijając ją od końca - nawijać w przeciwną stronę. Jest to chyba zrozumiałe z rys.12, gdzie dla ułatwienia wielowarstwowe (grube) uzwojenie przedstawione jest w postaci pojedynczej, coraz "grubszej" spirali. W analogiczny sposób nawijamy uzwojenie bardziej skomplikowane, w naszym przypadku 4-sekcyjne.
     Uzwojenie wtórne wykonujemy w dwóch sekcjach ulokowanych po jednej w każdej połowie korpusu transformatora. Uzwojenia te są połączone równolegle, przy czym dla zachowania symetrii połączone są ze sobą końce jednakowo usytuowane (rys.13). Dlatego też, zgodnie z tym co przedstawia ten rysunek, należy obydwie sekcje uzwojenia wtórnego nawinąć w przeciwnych kierunkach (dowolnych).


Rys.12. Uproszczony szkic symetrycznego uzwojenia transformatora głośnikowego

     Pomiędzy poszczególnymi sekcjami uzwojeń należy zastosować dość grube przekładki. Wszystkie końcówki uzwojeń należy wyprowadzić na zewnątrz korpusu, a samo łączenie sekcji wykonać w ostatniej fazie pracy. Nieco więcej uwagi należy poświęcić jedynie wykonaniu dwóch ostatnich sekcji uzwojenia pierwotnego (wierzchnich), z których wyprowadzamy odczepy dla zasilania siatek ekranujących. Wyprowadzamy je zgodnie ze schematem uzwojenia - po wykonaniu 400 zwojów tak prawej, jak i lewej sekcji uzwojenia.


Rys.13. Schemat ideowy uzwojenia i połączenia sekcji uzwojenia wtórnego transformatora

     Łącząc ze sobą wyprowadzone na zewnątrz końcówki uzwojenia należy jeszcze raz sprawdzić prawidłowość jego wykonania. Najłatwiej dokonać tego, śledząc kolejno bieg uzwojenia od anody jednej lampy do anody drugiej lampy. Istnieje tu generalna zasada obowiązująca dla wszelkich transformatorów wyjściowych, niezależnie od sposobu sekcjonowania jego uzwojenia: przewód uzwojenia pierwotnego powinien biec po właściwym nawinięciu i połączeniu poszczególnych sekcji tego uzwojenia w dowolnym, lecz niezmiennie jednym kierunku od jednej anody lampy do drugiej. 
     Warto dodać, że większość niepowodzeń, na jakie napotykają konstruktorzy wzmacniaczy w układzie przeciwsobnym, wynika z niewłaściwego nawinięcia. Jedno mylne połączenie czy niewłaściwe nawinięcie jakiejkolwiek sekcji uzwojenia prowadzi nieuchronnie do całkowicie wadliwej pracy wzmacniacza.

Przedwzmacniacz (wzmacniacz wstępny)

     Czułość omówionego wzmacniacza nie jest duża, dlatego też dla zapewnienia właściwej współpracy z gramofonem elektrycznym czy gitarą, konieczne jest stosowanie tzw. "przedwzmacniacza". Schemat odpowiedniego przedwzmacniacza przedstawiono na rys.14. Jest to klasyczny układ z lampą ECC83 z korektorami niskich i wysokich tonów pomiędzy obu stopniami.
     Potencjometr na wejściu układu służy do regulacji siły głosu, a następny z kolei - do regulacji tonów niskich, przy czym w górnej pozycji jego suwaka uwypuklane są tony niskie. Trzecim potencjometrem regulujemy tony wysokie; w górnym położeniu jego suwaka uwypuklane są wysokie tony. Dla częstotliwości około 1000Hz tłumienie wprowadzane przez układ jest mniej więcej stałe, niezależnie od ustawienia obu potencjometrów. Tłumienie to jest pokrywane (oczywiście z pewną nadwyżką) przez lampowe stopnie wzmacniające.
     Do wykonania przedwzmacniacza potrzebne są następujące części i elementy:

  • Lampa 
    V1 - typ ECC83 - 1 szt.
  • Oporniki
    R12 - potencjometr logarytmiczny 0,5÷1M - 1 szt.
    R13- 5M/0,1W- 1 szt.
    R14, R19 - 51K/0,5W - 2 szt.
    R15, R18 - potencjometr liniowy 2,2M - 2 szt.
    R17 - 1M/0,1W - 1 szt.
    R18 - 150K/0,1W - 1 szt.
    R20 - 1,8K/0,25W - 1 szt.
    R21 - 22K/0,5W - 1 szt.
  • Kondensatory
    C1 - styrofleksowy 22nF/250V - 1 szt.
    C8, C13 - styrofleksowy 50nF/250V - 1 szt.
    C9 - ceramiczny 33pF- 1 szt.
    C10 - ceramiczny 680pF- 1 szt.
    C11 - styrofleksowy 27nFF - 1 szt.
    C12 - styrofleksowy 3300pF - 1 szt.
    C14 - elektrolityczny 16µF/375V - 1 szt.

     Ponadto drobne elementy montażowe, jak: podstawka lampowa, gniazda wejściowe itp. Schemat przedwzmacniacza z korektorami barwy dźwięku jest pokazany oddzielnie, ponieważ może on być zestawiony jako niezależny człon. Amatorzy niejednokrotnie montują taki przedwzmacniacz oddzielnie i umieszczają go w miejscu, gdzie pokrętła regulacyjne aparatury są łatwo dostępne. Jest to możliwe, ponieważ przedwzmacniacz jest stosunkowo niewielki. Wzmacniacz końcowy natomiast może być umieszczony w innym miejscu, np. na dnie radioli (szafy głośnikowej). Odległość pomiędzy przedwzmacniaczem i wzmacniaczem nie może być jednak zbyt wielka (maksimum 0,5÷1,0m), ponieważ przy zbyt długim przewodzie ekranującym stosowanym do połączenia punktów B-B obu elementów nastąpiłoby zbyt wyraźne osłabienie wysokich tonów. Z tego też względu najlepiej zmontować przedwzmacniacz i wzmacniacz w postaci jednolitego członu tak, jak to będzie podane w dalszej treści opisu. Nie trzeba chyba wyjaśniać, że zestawiając oba omawiane człony aparatury należy połączyć ze sobą odpowiednie punkty układu, (rys.9 i 14), a mianowicie A-A, B-B oraz C-C.


Rys.14. Schemat ideowy przedwzmacniacza

Zasilacz

     Wykonywanie zasilacza sieciowego w postaci oddzielnego podzespołu jest rzadko praktykowane, mimo że jest to jeden z najprostszych sposobów uniknięcia kłopotów z przydźwiękiem, szumami itp. jakie mogą występować przy zwartej budowie. Dlatego też wszystkim mniej zaawansowanym zaleca się wykonanie zasilacza sieciowego na małym oddzielnym "chassis". Schemat jego pokazany jest na rys.15.


Rys. 15. Schemat ideowy zasilacza

Do wykonania zasilacza potrzebne są następujące elementy:

  • R - opornik 100K/1W - 1 szt.
  • C - kondensator elektrolityczny 50µF/450V - 1 szt.
  • Pr - prostownik suchy SPS-6B-250-85 (lub podobny)
  • Dł - dławik (wg opisu)
  • Tr - transformator sieciowy od odbiornika "Tatry", "Bolero", "Karioka", "Rumba", "Sonata"
  • W - wyłącznik (dowolny typ)

oraz drobne elementy montażowe, jak: gniazdo z bezpiecznikiem 0,4A, łączówka (z podstawki i cokołu lampowego typu oktal), sznur dwużyłowy z wtyczką itp.
     Jako dławik można zastosować jakikolwiek dławik od odbiornika telewizyjnego lub radiowego, nawinięty drutem o średnicy nie mniejszej od 0,25mm.
     Kto pragnąłby samodzielnie wykonać elementy zasilacza może posłużyć się następującymi danymi.
Transformator sieciowy:

  • przekrój środkowej kolumny rdzenia: około 9cm2,
  • uzwojenie pierwotne 220V: około 1250zw., średnica drutu 0,4mm,
  • uzwojenie wtórne: około 1350zw., średnica drutu 0,30mm,
  • uzwojenie żarzenia: 40zw., średnica drutu 1,2÷1,5mm.

Dławik filtru:

  • przekrój środkowej kolumny rdzenia: około 3÷4cm2,
  • - uzwojenie: 1000÷2000zw., średnica drutu 0,25÷0,30mm.

Montaż wzmacniacza

     Montaż wzmacniacza należy rozpocząć "od końca", tj. od wykonania zasilacza. Na rys.16 pokazane jest przykładowo jedno z najprostszych rozwiązań mechanicznych tej części aparatury: podstawa (blacha aluminiowa lub żelazna) posiada tylko dwie ścianki boczne. W jednej z nich jest zamontowany sznur sieciowy i bezpiecznik, w drugiej - podstawka typu "oktal" służąca jako wtyk łączówki. Szczególną uwagę należy zwrócić na solidne przyłączenie do blachy podstawy prostownika suchego (na rys.16 - pod dławikiem), aby poprzez dobry kontakt obudowa prostownika - podstawa mógł być odprowadzony nadmiar ciepła z elementów prostowniczych.
     Po zmontowaniu zasilacza należy od razu sprawdzić jego działanie; w tym celu - po załączeniu układu do sieci elektroenergetycznej sprawdzamy odpowiednim przyrządem napięcie pomiędzy poszczególnymi kontaktami podstawki oktalowej.
     Taką samą podstawkę zamontowujemy w ścianie podstawy wzmacniacza. Do połączenia zasilacz-wzmacniacz będzie w tym przypadku potrzebna odpowiednia łączówka, tj. cztery splecione ze sobą przewody w izolacji igelitowej, zakończone cokołami zdjętymi ze starych lamp typu "oktal". Na rys.17 pokazany jest przykładowo schemat połączeń takiej łączówki.


Rys.16. Przykład mechanicznego wykonania zasilacza


Rys.17. Schemat ideowy łączówki zasilacz-wzmacniacz

     Ponieważ zasilacz sieciowy wykonaliśmy jako oddzielny podzespół, przeto rozmieszczenie elementów w naszym wzmacniaczu nie jest krytyczne i może być prawie dowolne. Oczywiście pod terminem "dowolne", rozumiemy jakieś choć trochę sensowne usytuowanie zasadniczych elementów, tj. takie, aby przewody łączące te elementy nie były niepotrzebnie długie. Przykład rozmieszczenia zasadniczych części wzmacniacza jest pokazany na rys.18. Ścisłe jego kopiowanie nie jest oczywiście potrzebne.
     Montaż wzmacniacza rozpoczynamy oczywiście od obwodu żarzenia. Mniej zaawansowani powinni wykorzystać przy montażu układu i jego sprawdzaniu wszystkie uwagi na ten temat, podane przy szczegółowym omawianiu montażu wzmacniacza z części I (w numerze 9/66 Radioamatora i Krótkofalowca). Uwagi te są bardzo aktualne dla amatorskich wzmacniaczy wszelkiego typu. Równie aktualne są uwagi odnoszące się do eksperymentalnego ustalenia sposobu przyłączenia ujemnego sprzężenia zwrotnego.


Rys.18. Przykładowe rozmieszczenie zasadniczych elementów wzmacniacza

     Oddzielnego omówienia wymaga jedynie tzw. "symetryzacja" obwodu żarzenia. zabieg ten ma na celu zmniejszenie do minimum przydźwięku pochodzącego z obwodu żarzenia lamp. Dla zlikwidowania go należy obydwa przewody żarzeniowe dołączyć do masy (szyny uziemiającej) poprzez oporniki o oporności 47÷100omów. Nieco lepsze wyniki można uzyskać łącząc końcówki wspomnianych oporników nie do masy układu, lecz do katod stopnia końcowego, skąd cały obwód żarzenia uzyska (w stosunku do masy) napięcie dodatnie o wartości kilku woltów).

Zespół głośników i próby wzmacniacza

     Transformator wyjściowy wzmacniacza jest przystosowany do obciążenia go opornością około 5omów. Oczywiście bardzo dokładne dopasowywanie oporności nie jest konieczne. Wzmacniacz będzie pracował niewiele gorzej również w przypadku obciążenia go głośnikiem (zestawem głośnikowym) o oporności w granicach 3,5÷7,0oma. Ponieważ maksymalna moc wzmacniacza wynosi około 10÷12W, łączna moc zestawu powinno zawierać się w granicach 15÷20W. Zestaw taki najlepiej jest wykonać w postaci kolumny dźwiękowej, zestawionej np. z 10 głośników 2-watowych lub 3-watowych. O samodzielnej budowie zestawu głośnikowego będzie jeszcze mowa w ostatniej, trzeciej części artykułu.
     Pierwsze próby wzmacniacza najlepiej przeprowadzać przy użyciu gramofonu elektrycznego i dobrej płyty. Odtwarzając nagranie z płyty, należy sprawdzić działanie poszczególnych regulatorów wzmacniacza, tj. regulatora wzmocnienia i dwóch regulatorów barwy dźwięku. Przy regulatorze wzmocnienia ustawionym w skrajnym lewym położeniu (zwarte wejście) w głośnikach nie powinien być słyszalny jakikolwiek przydźwięk. Dopuszczalne jest jedynie wystąpienie niewielkiego, ledwo słyszalnego szumu.
     Czułość wzmacniacza jest wystarczająca dla współpracy z gramofonem elektrycznym. Napięcia wyjściowe gitar elektrycznych mogą okazać się w pewnych przypadkach niewystarczające dla pełnego wysterowania. Należy wówczas wbudować do gitary przedwzmacniacz tranzystorowy, którego opis konstrukcyjny został podany w części I.
     Czułość wzmacniacza może być dodatkowo ustalona przez dobór wartości opornika R11. Przy wartości tego opornika większej niż 10K, czułość układu wzrasta. Maksymalna wartość tego opornika nie powinna być jednak większa od 30÷50K, nie jest również wskazane stosowanie oporności mniejszych od 8÷10K. Czułość układu można dodatkowo zmniejszyć przez włączenie w obwód katody lampy pierwszego stopnia wzmocnienia opornika o wartości w granicach 0,5÷2K.

(Dokończenie w następnym numerze)

[informacje praktyczne]

© 2000-2002 FonAr Sp. z o.o. e-mail: waw@fonar.com.pl