Підсилювач звукових частот, схема якого наведена на рис. 1, призначений для нескладних зв'язкових пристроїв - супергетеродинов і приймачів прямого перетворення.
Коефіцієнт підсилення цього УЗЧ близько 1000 (60 дБ). Смуга пропускання від 250 до 2700 Гц (за рівнем - 6 дБ). Для прийому телеграфних сигналів її можна звузити до 300 Гц при середній частоті приблизно 900 Гц.
УЗЧ виконаний на операційному підсилювачі DA1, режим роботи якого по постійному струму задає дільник на резисторах R1, R2. Сигнал звукової частоти надходить на неінвертуючий вхід ОП, а на його інвертуючий вхід з виходу ОУ подається сигнал зворотного зв'язку. Він проходить через RC-ланцюга, які визначають коефіцієнт посилення пристрою і його амплітудно-частотні характеристики (АЧХ).
Коли контакти вимикача SA1 розімкнуті, АЧХ підсилювача формують резистори R3, R4 і конденсатори С2, С6. На середніх частотах (1 ...2 кГц) коефіцієнт підсилення До визначається тільки резисторами R3 і R4. Оскільки сигнал подається на неінвертуючий вхід, то K=1+R3/R4. При наведених на рис. 1 номіналах цих резисторів коефіцієнт підсилення буде близько 1000. Зауважимо, що 1000 - максимально допустимий коефіцієнт посилення УЗЧ при використанні операційного підсилювача К140УД8 та деяких інших операційних підсилювачів з внутрішньої корекцією. Це ілюструє рис. 2, на якому показана АЧХ власне ОУ. Видно, що при великих значеннях коефіцієнта підсилення навіть без обліку впливу навісних елементів смуга пропускання вже буде менше необхідних 3 кГц.
АЧХ підсилювача на низьких частотах в першу чергу формує ланцюжок R4C2. На частоті F=1/2pR4C2 коефіцієнт посилення зменшиться на 3 дБ по відношенню до середнім частотам. Неважко переконатися, що при вказаних на схемі номіналах це відбудеться на частоті приблизно 280 Гц.
На високих частотах АЧХ підсилювача в основному буде визначати АЧХ операційного підсилювача DA1 (рис. 2).
Додатково послабити високі частоти можна, включивши паралельно R3 конденсатор (С6), ємність якого підбирають експериментально. Якщо б сам ОУ ефективно не "завалював" частоти вище 3 кГц, то ємність цього конденсатора при вказаному на схемі номіналі резистора R3 повинна бути близько 1000 пФ (вона розраховується за такою ж формулою, як і в попередньому випадку). З урахуванням реальної АЧХ конкретного екземпляра ОУ на практиці ємність цього конденсатора буде менше. Зокрема, він може взагалі бути відсутнім "подвійний Т - міст", який утворений двома Т - подібними ланцюжками (R6R7C8 і R8C7C9), включеними паралельно.
Залежність коефіцієнта передачі сигналу подвійним Т - мостом від частоти наведена на рис. 3.
На певній частоті (її прийнято називати частотою квазирезонанса) коефіцієнт передачі такого ланцюга суттєво - у сто і більше разів - зменшується. Якщо подвійний Т - міст підключити в ланцюг зворотного зв'язку нашого підсилювача паралельно резистору R3, то на частоті квазирезонанса міст практично не впливатиме на коефіцієнт передачі УЗЧ в цілому. На частотах вище і нижче цієї частоти негативна зворотній зв'язок буде посилюватися (подвійний Т - міст як би шунтує резистор R3), зменшуючи коефіцієнт передачі підсилювача. У результаті формується "резонансна" АЧХ (крива 1 на рис. 4). На цьому ж малюнку приведена і АЧХ підсилювача з відключеним подвійним Т - мостом (крива 2). За рівень 0 дБ на цьому малюнку прийнятий коефіцієнт посилення УЗЧ на частоті 1 кГц.
Частота квазирезонанса подвійного Т - моста визначається номіналами елементів. При виконанні умов З = С7 = С8 = С9 і R = R6 = R7 = 4R8 її можна розрахувати за формулою F = 0,45/RC. У невеликих межах частоту квазирезонанса можна змінювати підбором тільки одного резистора R8.
Резистор R5 - розв'язувальний. Він зменшує навантаження мосту щодо низькоомним резистором R4. Якщо його не встановлювати, то звуження смуги пропускання при УЗЧ підключення подвійного Т - мосту буде істотно меншим, тобто фільтр буде неефективним. Підбираючи цей резистор і контролюючи при цьому АЧХ підсилювача, можна встановити смугу пропускання УЗЧ при прийомі телеграфних сигналів в відповідно з індивідуальними смаками оператора.
Використання в УЗЧ операційного підсилювача дає одна перевага - зібрана з справних деталей конструкція налагодження не вимагає. Якщо підсилювач "не пішов" з першого включення, то треба перевірити режим ОУ по постійному струму. Напруга на його виході (вивід 7) повинно бути близько до половини напруги джерела харчування (воно визначається дільником на резисторах R1 і R2). Якщо це не так, то ви зробили помилку при монтажі або відборі елементів конструкції, або просто несправний ОУ.
При повторенні конструкції можна використовувати більшість сучасних і не дуже сучасних операційних підсилювачів. Якщо застосовано ОУ без польових транзисторів на вході (наприклад, К140УД7), то опір резисторів R1 і R2 доцільно зменшити приблизно до 100 кОм, зберігаючи умова R1 = R2. Оксидні конденсатори можуть бути будь-якого типу.
Підсилювач призначений для використання з головними телефонами опором 50...100 Ом. Якщо в розпорядженні радіоаматора є головні телефони з меншим опором, то доведеться додати до цього підсилювача невеликий вихідний каскад. Напруга живлення цього УЗЧ - 9...12 Ст.
Коефіцієнт посилення 1000 більш ніж достатній для УЗЧ супергетеродинного приймача. Для приймача прямого перетворення загальний коефіцієнт посилення по тракту звукової частоти повинен бути раз в сто більше, тому УЗЧ, схема якого наведена на рис. 1, у цьому випадку застосування треба доповнити каскадом попереднього підсилення. Його схема показана на рис. 5. Він виконаний на транзистор, що працює для зменшення рівня власних шумів в режимі з малим струмом колектора (близько 0,2 мА). Коефіцієнт підсилення такого каскаду визначається відношенням опору навантаження в колекторної ланцюга транзистора VT1 (в основному це включені паралельно R3 і R7) і суми опорів резистора в колі емітера, не за шунтувати конденсатором (R4), і опору емітерного переходу. Останнє можна оцінити по простій формулі Rе = 25/I. Якщо в цю формулу струм підставити в миллиамперах, то опір вийде в омах. При струмі емітера 0,2 мА опір Rе буде 125 Ом. Неважко тепер оцінити і коефіцієнт підсилення цього каскаду - близько 80.
При розрахунку коефіцієнта посилення такого каскаду не слід забувати про вхідному опір наступного каскаду УЗЧ. Але в нашому випадку ним можна спокійно знехтувати - воно близько 200 кОм (опір включених паралельно резисторів R1 і R2 - на рис. 1). З урахуванням такого вхідного опору подальшого коефіцієнт посилення каскаду попереднього підсилювача зменшиться незначно - до 75.
Конденсатор С4 обмежує зверху смугу пропускання попереднього каскаду значенням 4...5 кГц.
Для орієнтування на рис. 5 наведено режими по постійному струму при напрузі джерела живлення 12 В. Якщо воно буде менше, то треба взяти резистор фільтра ланцюги живлення цього каскаду (R6) з меншим опором.