тракт усиления звука

Формула изобретения

1. Тракт усиления звука, содержащий источник питания с емкостным фильтром и подключенным к нему двухкаскадным усилителем низкой частоты в виде предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала, имеющего в своем составе радиолампу, управляющая сетка которой соединена с регулятором уровня входного сигнала, а анод и катод - с соответствующими анодной нагрузкой и сопротивлением автоматического смещения, и каскада усиления с разделенной нагрузкой на радиолампе, управляющая сетка которой соединена с анодом радиолампы предварительного каскада усиления и его анодной нагрузкой, а также громкоговоритель, отличающийся тем, что разделенная нагрузка выполнена в виде двух звуковых катушек громкоговорителя с одинаковыми числом витков, диаметром и длиной провода, размещенных изолированно друг от друга в зазоре магнитной системы громкоговорителя одна поверх другой, обе звуковые катушки включены синфазно по усиливаемому сигналу, при этом конец первой звуковой катушки соединен с анодом радиолампы каскада усиления с разделенной нагрузкой, а начало - с положительным, +E₁, зажимом источника питания, отрицательный, -E₁, зажим которого соединен с концом второй звуковой катушки, начало которой соединено с катодом радиолампы каскада усиления с разделенной нагрузкой, каждая звуковая катушка имеет комплексное электрическое сопротивление, равное половине оптимального внутреннего сопротивления радиолампы каскада с разделенной нагрузкой, а сопротивление автоматического смещения этой радиолампы равно сумме сопротивлений анодной нагрузки радиолампы каскада предварительного усиления напряжения и активного сопротивления второй звуковой катушки, при этом анодная нагрузка радиолампы предварительного каскада усиления напряжения подключена к точке соединения отрицательного, -E₁, и положительного, +Е_2, зажимов источника питания, к отрицательному, -Е₂, зажиму которого подключено сопротивление автоматического смещения.

2. Тракт усиления звука по п.1, отличающийся тем, что анодная нагрузка радиолампы предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала выполнена в виде транзистора с обратной проводимостью по отношению к этой радиолампе, база которого снабжена регулятором внутреннего сопротивления.

3. Тракт усиления звука по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительный каскад усиления напряжения звукового сигнала выполнен на пентоде, снабженном стабилизатором напряжения питания экранной сетки.

4. Тракт усиления звука по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он выполнен стереофоническим в виде N подобных каналов, соединенных параллельно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроакустике и усилительной технике и может быть использовано в различных радиоакустических устройствах, например в радиоприемниках, звуковых комплексах, магнитофонах и др.

Известен тракт усиления звука, содержащий два последовательно включенных каскада усиления звуковых сигналов, первый из которых реостатный, а второй - фазоинверсный с разделенной нагрузкой в виде входных цепей двухтактного усилителя мощности [1].

Известен также тракт усиления звука в виде двух последовательно соединенных каскадов: реостатного и каскада с разделенной нагрузкой, соединенного со входными цепями усилителя мощности, нагруженного через выходной трансформатор на громкоговоритель [2].

Известные устройства обеспечивают усиление звука, однако имеют следующие общие недостатки:

- недостаточная выходная мощность и наличие нелинейных искажений,

- недостаточный коэффициент полезного действия тракта в целом,

- недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД), обусловленный малым электроакустическим КПД (1 и менее процента) громкоговорителя и каскадов усиления, в частности в выходном трансформаторе,

- большие нелинейные искажения звука, возникающие в усилительной части тракта, в выходном трансформаторе и громкоговорителе,

- сложность принципиальной схемы тракта.

Известен тракт усиления звука, принятый в качестве прототипа, в котором имеются источник питания с подключенными к нему двумя каскадами усиления - первый реостатный каскад и второй фазоинверсный с разделенной нагрузкой, имеющие между собой гальваническую связь. Оба каскада с использованием радиоламп. Второй каскад усиления нагружен на входные цепи двухтактного усилителя мощности, который, в свою очередь, нагружен на громкоговоритель через выходной трансформатор [3].

Техническими задачами, на решение которых направлено изобретение, являются увеличение электроакустического КПД громкоговорителя и КПД тракта в целом, уменьшение нелинейных искажений при одновременном упрощении принципиальной схемы устройства.

Указанные технические задачи решаются тем, что в известном тракте усиления звука, содержащем источник питания с емкостным фильтром и подключенным к нему двухкаскадным усилителем низкой частоты в виде предварительного каскада усиления напряжения, имеющего в своем составе радиолампу, управляющая сетка которой соединена с регулятором уровня входного сигнала, а анод и катод - с соответствующими анодной нагрузкой и сопротивлением автоматического смещения, и каскада усиления с разделенной нагрузкой на радиолампе, управляющая сетка которой соединена с анодом радиолампы предварительного каскада усиления и его сопротивлением анодной нагрузки, а также громкоговоритель, согласно изобретению разделенная нагрузка выполнена в виде двух звуковых катушек громкоговорителя с одинаковыми числом витков, диаметром и длиной прохода, размещенных изолированно друг от друга в зазоре магнитной системы громкоговорителя одна поверх другой, обе звуковые катушки включены синфазно по усиливаемому сигналу, при этом конец первой звуковой катушки соединен с анодом радиолампы каскада усиления с разделенной нагрузкой, а начало - с положительным +E₁ зажимом источника питания, отрицательный -E₁ зажим которого соединен с концом второй звуковой катушки, начало которой соединено с катодом радиолампы каскада усиления с разделенной нагрузкой, каждая звуковая катушка имеет комплексное электрическое сопротивление, равное половине оптимального внутреннего сопротивления радиолампы каскада усиления с разделенной нагрузкой, а сопротивление автоматического смещения этой радиолампы равно сумме сопротивлений анодной нагрузки радиолампы каскада предварительного усиления напряжения и активного сопротивления второй звуковой катушки, при этом анодная нагрузка радиолампы предварительного каскада усиления напряжения подключена к точке соединения отрицательного -Е₁ и положительного +Е₂ зажимов источника питания, к отрицательному -Е₂ зажиму которого подключено сопротивление автоматического смещения.

В варианте тракта усиления звука анодная нагрузка радиолампы предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала выполнена в виде транзистора с обратной проводимостью по отношению к этой радиолампе, база которого снабжена регулятором внутреннего сопротивления.

Согласно другому варианту в тракте усиления звука предварительный каскад усиления напряжения звукового сигнала выполнен на пентоде, снабженном стабилизатором напряжения питания экранной сетки.

Кроме того, вариант тракта усиления звука может быть выполнен стереофоническим в виде N-подобных каналов, соединенных параллельно.

Достижение технического результата в виде увеличения КПД и уменьшения нелинейных искажений при одновременном упрощении принципиальной схемы тракта становится возможным благодаря использованию в качестве разделенной нагрузки на выходе второго каскада, выполняющего функцию двухтактного усилителя мощности, двух одинаковых по своим электрическим и конструктивным данным звуковых катушек громкоговорителя, размещенных в зазоре магнитной системы электродинамического диффузорного громкоговорителя. Звуковые катушки совмещают в себе функцию преобразования электрического сигнала в механический и затем в акустический с помощью диффузора громкоговорителя. Причем включение катушек синфазно по сигналу и одновременно встречно по постоянной составляющей тока радиолампы второго каскада позволяет существенно увеличить собственный электроакустический КПД громкоговорителя и усилителя мощности за счет непосредственного включения звуковых катушек в анодную и катодную цепи усилителя мощности. Магнитные поля звуковых катушек по переменному току суммируются и дополнительно увеличиваются за счет взаимоиндукции между этими катушками, что равносильно увеличению числа ампервитков звуковых катушек, но без их физического наличия. Магнитные поля звуковых катушек, образованные протеканием через них постоянного тока, нейтрализуются. Вследствие этой же причины наводимые при движении звуковых катушек противоЭДС также нейтрализуются, что приводит к значительному уменьшению нелинейных искажений и выравниванию частотной характеристики громкоговорителя. Вместе с тем, значительно упрощается принципиальная схема тракта усиления звука по сравнению с известными трактами.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема одного канала тракта усиления звука; на фиг.2 изображен вариант тракта с использованием транзистора в качестве сопротивления анодной нагрузки радиолампы предварительного каскада усиления напряжения звуковой частоты; на фиг. 3 приведен вариант тракта усиления звука с использованием пентода в предварительном каскаде усиления напряжения звуковой частоты; на фиг.4 представлен вариант выполнения стереофонического тракта усиления звука в виде N-подобных каналов; на фиг.5 представлен пример экспериментально полученных частотных характеристик тракта усиления звука серийного громкоговорителя типа 4А32 и того же громкоговорителя, выполненного согласно изобретению.

На чертежах приняты следующие обозначения:

а и б - напряжения накала радиоламп тракта усиления звука,

+Е₁, -E₁ и +Е₂, -Е₂ - обозначения положительных и отрицательных зажимов источника питания.

Тракт усиления звука содержит источник питания 1 с емкостным фильтром 2 и подключенным к источнику 1 питания двухкаскадным усилителем низкой частоты в виде предварительного каскада усиления напряжения и каскада с разделенной нагрузкой (на фиг.1 не обозначено). Предварительный каскад усиления имеет в своем составе радиолампу 3, управляющая сетка 4 которой соединена с регулятором 5 уровня входного сигнала, а ее анод 6 и катод 7 - с соответствующими анодной нагрузкой 8 и сопротивлением 9 автоматического смещения. Второй каскад усиления - каскад с разделенной нагрузкой имеет в своем составе радиолампу 10, управляющая сетка 11 которой соединена с анодом 6 радиолампы 3 предварительного каскада усиления и анодной нагрузкой 8. На выходе тракт усиления звука содержит громкоговоритель 12. В качестве радиоламп 3 и 10 можно использовать, например, вакуумный триод или транзистор. Согласно изобретению разделенная нагрузка выполнена в виде двух звуковых катушек 13 и 14, имеющих одинаковое число витков, диаметр провода и длину. Обе звуковые катушки 13 и 14 размещены изолированно друг от друга и конструктивно установлены в зазоре магнитной системы (на фиг. 1 не показано) громкоговорителя 12 одна поверх другой. При этом обе звуковые катушки 13 и 14 включены синфазно по усиливаемому сигналу так, что конец 15 первой звуковой катушки 13 соединен с анодом 16 радиолампы 10 каскада с разделенной нагрузкой, а начало 17 первой звуковой катушки 13 соединено с положительным +Е₁ зажимом 18 источника 1 питания. Отрицательный -Е₁ зажим 19 последнего соединен с концом 20 второй звуковой катушки 14, начало 21 которой соединено с катодом 22 радиолампы 10 каскада усиления с разделенной нагрузкой. Причем каждая звуковая катушка 13 и 14 имеют комплексное электрическое сопротивление, равное половине оптимального внутреннего сопротивления радиолампы 10. Сопротивление автоматического смещения этой радиолампы равно сумме сопротивлений анодной нагрузки 8 радиолампы 3 предварительного каскада усиления напряжения и активного сопротивления второй звуковой катушки 14. При этом анодная нагрузка 8 радиолампы 3 предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала подключена к положительному +Е₂ зажиму 23 источника 1 питания, а также к точке 24 соединения отрицательного -Е₁ и положительного +Е₂ зажимов 19 и 23 последнего, к отрицательному -Е₂ зажиму 25 которого подключено сопротивление 9 автоматического смещения радиолампы 3.

В варианте тракта усиления звука анодная нагрузка 8 радиолампы 5 предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала может быть выполнена в виде транзистора 26 с обратной проводимостью по отношению к радиолампе 3. При этом база 27 транзистора 26 снабжена регулятором 28 внутреннего сопротивления для создания оптимального сопротивления анодной нагрузки радиолампы 3 (см. фиг.2).

Согласно другому варианту в тракте усиления звука предварительный каскад может быть выполнен на пентоде 29, снабженном подключенным к нему параллельно стабилизатором 30 напряжения питания экранной сетки 31 в виде стабиловольта 32 с анодной нагрузкой 33. При этом экранная сетка 31 пентода 29 через развязывающее сопротивление 34 соединено с анодом 35 стабиловольта 32 и его анодной нагрузкой 33 (см. фиг.3).

Тракт усиления звука допускает стереофоническое исполнение в виде N-подобных каналов, например двух каналов 36 и 37, соединенных параллельно в соответствии с фиг.4 и собранных по схеме фиг.1.

В схеме тракта усиления звука регулятор 5 уровня входного сигнала имеет входные клеммы 38 и 39 (см. фиг.1). Анод 6 радиолампы 3 и управляющая сетка 11 радиолампы 10 соединены посредством цепи 40 гальванической связи. Однако при использовании некоторых типов радиоламп, имеющих небольшое напряжение смещения, гальваническая связь может быть заменена емкостной или трансформаторной, что может сузить диапазон усиливаемых низких частот.

Громкоговоритель 12 снабжен диффузором 41 для преобразования поступательных продольных движений, создаваемых звуковыми катушками 13 и 14, в акустическую мощность.

Тракт усиления звука, принципиальная схема которого приведена на фиг.1, работает следующим образом.

При включении в сеть переменного тока, в данном случае напряжением 220 В, начинает работать источник 1 питания. Напряжение "а" накала и анодное напряжение +Е₁, -Е₁ от источника 1 питания подаются на радиолампу 10 каскада с разделенной нагрузкой через звуковые катушки 13 и 14. Поскольку катушки 13 и 14 включены по постоянному току встречно, то магнитные поля указанных катушек нейтрализуются вследствие их идентичности по числу ампервитков и геометрическим параметрам. При этом диффузор 41 громкоговорителя 12 не имеет смещения вдоль своей продольной оси. Источник 1 питания выдает также напряжение накала "б" и анодное напряжение +Е₂, -Е₂ на радиолампу предварительного каскада усиления напряжения звукового сигнала через анодную нагрузку 8 и сопротивление 9 автоматического смещения. Падение напряжения на последнем с обратным знаком подается через сопротивление регулятора 5 громкости (уровня входного сигнала) на управляющую сетку 4 радиолампы 3. После разогрева радиолампы 3 через нее начинает протекать анодный ток, создающий падение напряжения на сопротивлении 8 анодной нагрузки, подаваемое посредством цепи 40 гальванической связи на управляющую сетку 11 радиолампы 10 каскада с разделенной нагрузкой, запирая ее. По мере разогрева радиолампы 10 сила тока, протекающего через нее, увеличивается. При этом увеличивается и падение напряжения на активном сопротивлении второй звуковой катушки 14, которое суммируется с падением напряжения на анодной нагрузке 8, и таким образом сумма этих напряжений образует напряжение смещения радиолампы 10, которая при установлении режима открывается и входит в свой рабочий режим, соответствующий работе в классе "А". Далее на входные клеммы 38 и 39 подают напряжение звуковой частоты для усиления и воспроизведения от источника (магнитофон, радиоприемник, синтезатор или др.), которое усиливается предварительным каскадом усиления, собранным на радиолампе 3. Усиленное напряжение через цепь 40 попадает на управляющую сетку 11 радиолампы 10 каскада усиления мощности с разделенной нагрузкой, коэффициент усиления напряжения которого не превышает 2. В анодной цепи радиолампы 10 фаза усиливаемого сигнала изменяется на 180^o, а в катодной фаза не изменяется и равна фазе сигнала, присутствующего на управляющей сетке 11. Для получения наибольшей электромагнитной силы, развиваемой звуковыми катушками, их индуктивность должна быть максимально возможной, т.е. эти катушки должны быть включены синфазно по переменному току. Так как при этом получается, что звуковые катушки 13 и 14 оказываются включенными встречно, то влияние постоянной составляющей радиолампы 10 на перемещения звуковых катушек 13 и 14 отсутствует. Вследствие введения в громкоговоритель дополнительной звуковой катушки, идентичной по электрическим и конструктивным данным с основной и размещенной одна поверх другой, взаимная индуктивность между ними является максимальной и магнитодвижущая сила многократно возрастает, что приводит к увеличению амплитуды колебаний диффузора громкоговорителя 12 при меньших входных воздействиях на входе тракта усиления звука, а значит и к значительному увеличению электроакустического КПД громкоговорителя 12. Что касается электрического КПД, то в данном случае КПД электронной части тракта также увеличивается за счет исключения из схемы тракта двухлампового усилителя мощности и выходного трансформатора. Одновременно значительно (в 5-10 раз в зависимости от используемых типов радиоламп или транзисторов) уменьшаются нелинейные искажения. Усилитель мощности, собранный по схеме с разделенной нагрузкой, является двухтактным, работает в классе "А". При этом происходит полная компенсация четных гармоник противоЭДС, возникающих в звуковых катушках 13 и 14, которые не поддаются компенсации всеми известными методами уменьшения уровня нелинейных искажений. Для увеличения выходной мощности выходного каскада, собранного на радиолампе 10, параллельно можно подключать столько радиоламп, во сколько раз требуется увеличить выходную мощность изобретенного тракта. При этом не произойдет увеличения уровня нелинейных искажений, так как каждая радиолампа будет компенсировать свои, создаваемые ею нелинейные искажения. Одновременно будет уменьшаться выходное сопротивление усилителя мощности, что улучшает демпфирование громкоговорителя 12, а следовательно, уменьшает величину нелинейных искажений. Что касается частотных искажений, то благодаря наличию гальванической связи 40 между каскадами и бестрансформаторной связи громкоговорителя 12 с радиолампой 10 их практически нет из-за отсутствия причин, сужающих полосу пропускания, которая простирается от 0 до сотен килогерц при одновременном значительном упрощении радиосхемы тракта (см. фиг.1). Это также исключает возможность появления интермодуляционных и переходных искажений, кроме искажений, возникающих в механической части громкоговорителя 12. В изобретенном тракте усиления звука желательно применение радиоламп, у которых анодные характеристики линейны и равномерны. Такими характеристиками в основном обладают низкоомные вакуумные триоды, используемые в электронных стабилизаторах напряжения, а также некоторые типы биполярных и полевых транзисторов.

Применение их более предпочтительно.

Докажем возможность увеличения КПД тракта усиления звука.

Наибольший КПД и электроакустический КПД громкоговорителя 12 и наименьшие нелинейные искажения могут быть получены, если комплексное сопротивление каждой звуковой катушки 13 или 14 громкоговорителя 12 будет согласовано с оптимальным внутренним сопротивлением радиолампы 10 (см. фиг.1).

Для триодов:

R_n=(14)R_i [4] или 0,5R_n=(0,52)R_i, (1)

где R_i - оптимальное внутреннее сопротивление радиолампы 10,

0,5R_i - активное электрическое сопротивление каждой из звуковых катушек 13 или 14.

Для пентодов оптимальным сопротивлением нагрузки является нагрузка:

R_n=(0,1-0,2)R_i. [4]

Сопротивление каждой из звуковых катушек 13 или 14 будет равно:

R₁₃=R₁₄=0,5R_n=(0,05-0,1)R_i. (2)

В связи с большим индуктивным сопротивлением этих катушек полное сопротивление катушек является в основном индуктивным (за исключением работы громкоговорителя 12 на самых низших частотах), т.е.

где L₁₃, L₁₄ - индуктивность звуковых катушек 13 и 14,

- угловая частота звука, равная = 6,28f,

М - взаимная индуктивность между звуковыми катушками, определенная расчетно или экспериментально [5],

Z₀ - полное сопротивление звуковых катушек 13 и 14 в совокупности, включая взаимную индуктивность М [6].

Вариант, где в качестве анодной нагрузки радиолампы 3 предварительного каскада усиления напряжения звуковой частоты использован транзистор 26, включенный по схеме, изображенной на фиг. 2, позволяет увеличить КПД и уменьшить нелинейные искажения усиливаемых сигналов за счет уменьшения числа каскадов усиления в тракте, т. е. уменьшения количества нелинейностей в тракте. Такая анодная нагрузка имеет следующие особенности:

- сопротивления постоянному току мало, а переменному току велико [7],

- величина нагрузки не изменяется от амплитуды переменного тока на аноде радиолампы 3,

- падение постоянного тока на транзисторе 26 может быть небольшим, что благоприятно при использовании радиоламп и транзисторов, работающих при небольших напряжениях смещения на управляющей сетке или базе. Собственное коллекторное сопротивление транзистора 26 велико и может составлять до 1 МОм, а для прохождения постоянной составляющей внутреннее сопротивление составляет порядок сотен Ом или нескольких кОм. Управление этим сопротивлением осуществляется резистивным регулятором 28 путем изменения тока базы 27.

Тракт усиления звука, схема которого изображена на фиг.5, имеет каскад предварительного усиления напряжения, выполненный на пентоде 29, с помощью которого можно получить значительное усиление, что исключает использование в тракте дополнительных каскадов, а значит приводит к уменьшению величины нелинейных искажений, о чем говорилось выше. Для стабилизации работой всего тракта, т. е. радиоламп 29 и 10, введен стабилизатор напряжения 30 экранной сетки 31, соединенной с анодом 35 стабиловольта 32 и его анодной нагрузкой 33 через сопротивление 34. Стабиловольт 32 может быть заменен эквивалентом - полупроводниковым стабилитроном.

Тракты усиления звука, выполненные по схемам, изображенным на фиг.2, 3, 4, работают так же, как и тракт, выполненный по схеме на фиг.1.

Основной вклад в увеличение КПД тракта усиления звука вносит громкоговоритель 12 (см. фиг.1). Величина электроакустического КПД электродинамического диффузорного громкоговорителя определяется по известной формуле [8]:

K_еа1=B²l²qS²/6,28сm², (4)

где В - величина магнитной индукции в зазоре магнитной системы громкоговорителя, в котором размещены звуковые катушки,

l - длина провода звуковой катушки,

q - плотность воздуха,

S - активная площадь диффузора 41,

с - скорость распространения звука в воздухе,

m - масса подвижной системы громкоговорителя.

Выигрыш P по увеличению электроакустического КПД - К_ea громкоговорителя 12 можно определить как относительный параметр при сравнении с громковорителем аналогичной конструкции и типа, имеющим одну звуковую катушку (см. ф-лу (4)), а именно как отношение полученного в предлагаемом изобретении электроакустического КПД громкоговорителя K_ea2 к электроакустическому КПД громкоговорителя серийного производства K_ea1, имеющего одну звуковую катушку:

P=K_ea2:K_ea1=L/L₁. (5)

Так как акустическая мощность громкоговорителя целиком и полностью зависит от магнитодвижущей силы F, равной

F=ВlI, (6)

где I - сила тока, протекающая по виткам звуковой катушки, то необходимо выразить длину провода в звуковой катушке через индуктивность L. В соответствии с формулой изобретения индуктивности звуковых катушек 13 и 14 должны быть равны, как и число витков в каждой из этих катушек также должно быть равно, т.е.

L₁₃=L₁₄, (7)

n₁₃=n₁₄. (8)

Электроакустический КПД K_ea2 равен:

K_ea2=B²LqS²/6,28cm, (9)

где индуктивность L определяется из выражения L=L₁₃+L₁₄+2M [6].

Индуктивность цилиндрической катушки, каковой является звуковая катушка, и число витков в ней связаны соотношением:

L₁₃=kn² ₁₃, (10)

L₁₄=kn² ₁₄, (11)

где k - коэффициент, зависящий от типа катушки, ее конструкции, способа намотки и др. параметров, которые для данного расчета не имеют значения.

Длина провода l, из которого изготовлена звуковая катушка, равна:

l=nl₁=6,28Dn, (12)

где l₁ - длина одного витка звуковой катушки,

D - диаметр звуковой катушки.

Так как катушки 13 и 14 намотаны тонким проводом, то полагаем, что l₁₃= l₁₄.

Отсюда следует, что число витков равно:

n=l/l₁. (13)

Величина взаимной индуктивности М определяется в соответствии [5] исходя из располагаемых значений расстояния между центрами катушек 13 и 14 и радиусов этих катушек, величину которых мы приравниваем одну к другой. По формуле из [5] определяют вспомогательную величину А:

A=(((r₁₄-r₁₃)²+D² ₁):((r₁₃+r₁₄)²+D₁))^0,5, (14)

где r₁₃ - радиус звуковой катушки 13,

r₁₄ - радиус звуковой катушки 14,

D₁ - расстояние между центрами звуковых катушек, равное 0.

Затем по определенной величине "А" из таблицы 5,13 из [5] определяется коэффициент k и величина M_о:



Зная величину М_o, а также число витков в звуковых катушках 13 и 14, определяют коэффициент взаимной индукции по формуле [5]:

M=n₁₃n₁₄M_о. (16)

Полученное значение подставляют в формулу [6] с положительным знаком, поскольку звуковые катушки 13 и 14 хотя и включены встречно, но протекающие по ним звуковые токи сфазированы, т.е. магнитные поля синфазны. Таким образом, величина магнитодвижущей силы F удваивается. Используя ф-лы (4, поменяв в ней l² на L₁, 9), приходим к ф-ле, по которой можно определить выигрыш Р по электроакустическому КПД громкоговорителя:

P=2(L₁₃+L₁₄+2М):L₁. (17)

Для оценки выигрыша Р громкоговорителя 12 (см. фиг.1) были проведены экспериментальные работы, в результате которых были определены индуктивности L₁₃, L₁₄, L₁. Подставляя полученные значения индуктивностей звуковых катушек 13 и 14 конструктивно согласно изобретению переделанного громкоговорителя типа 4А32 в ф-лу (17), предварительно определив аналитически величину М по ф-лам (14-16), а также определив индуктивность звуковой катушки типового громкоговорителя типа 4А32, имеющего одну звуковую катушку (активное сопротивление постоянному току 16 Ом, индуктивность L₁=0,78mH), получаем:

Р=(2,7+2,7+23,14)2:0,78=29,896,

т. е. почти в 30 раз больше, чем у прототипа. По развиваемому акустическому давлению, как показали акустические измерения, выполненные по стандартной методике с помощью проверенных измерительных приборов, указанных на бланке (см. фиг.5) частотных характеристик, выигрыш составляет 14,7 дБ или 5,47 раза.

Общий КПД, однако, еще больше за счет выигрыша, получаемого вследствие исключения из тракта выходного трансформатора и двух радиоламп двухтактного выходного каскада, установленных в тракте-прототипе [3]. Этот выигрыш составляет еще 15-20%, и, таким образом, общий выигрыш по КПД равен Р=30/0,8= 37,5 раз. При этом до максимума упрощена радиосхема тракта и снижены нелинейные искажения, возникающие в нем. Получен двухтактный усилитель мощности на одном активном элементе (радиолампа, транзистор). Громкоговоритель, предложенный в данном изобретении, можно использовать и в обычном двухламповом усилителе мощности, имеющем выходной трансформатор, который должен быть рассчитан на большое и переменное по частоте входное сопротивление громкоговорителя. При проведении экспериментов с опытным трактом усиления звука, выполненным согласно данному изобретению, было отмечено, что усилитель мощности должен работать как усилитель тока, что между прочим отвечает данному требованию каскад с разделенной нагрузкой, изображенный на фиг.1. Предложенный тракт может оказаться весьма полезным для аппаратуры, питаемой от батарей, у которых резко возрастет ресурс. Тракт усиления звука был выполнен стереофоническим, содержащим 2 одинаковых канала, однако возможно построение тракта и на N-каналов согласно фиг.4. Громкоговоритель имел активное сопротивление звуковых катушек 13 и 14 по 30 Ом и предназначен для использования с радиолампой 6С33С, развивающей в классе А мощность до 15 Вт при анодном напряжении 90-100 В. Полоса пропускания тракта равна от 0 до 200000 Гц (по электронной части). Получен четкий ясный звук при воспроизведении всех самых распространенных музыкальных инструментов, органов и оркестров, которые обеспечивал музыкальный профессиональный синтезатор PSR-730 японской фирмы YAMAHA. Таким образом, все задачи, поставленные при создании данного изобретения, выполнены.

Источники информации

1. Фролов А. Д. Конструирование радиоприемников. М.: Советское радио, 1948 г., с.83, рис.77.

2. Кюне Ф. Аппаратура высококачественного звучания. М.: Энергия, 1965 г. , рис.5.

3. Левитин Е.А., Левитин Л.Е. Радиовещательные приемники. М.: Энергия, 1967 г., рис.3-64 (прототип).

4. Рейх Г. Дж. Теория и применение электронных приборов. М.-Л.: ГЭИ, 1948 г., с.938.

5. Гинкин Г.Г. Справочник по радиотехнике. М.-Л.: ГЭИ, 1948 г., с.228-232.

6. Лосев А.А. Линейные радиотехнические цепи. М.: Высшая школа, 1971 г., с.108.

7. Кобзев В.В., Шишмаков В.Н. Каскады радиоприемников на транзисторах. М.-Л.: ГЭИ, 1960 г.

8. Иофе В.К. Электроакустика. М.: Связьиздат, 1954 г., с.97.