Назначение и технические данные. Усилитель низкой частоты УП-50 предназначен для оповещения при помощи микрофона пассажиров в электропоездах пригородного и местного сообщения и обеспечивает бесперебойную работу в условиях тряски и вибрации, возникающих при нормальной эксплуатации электропоездов.

Он представляет собой пятикаскадный усилитель низкой частоты с устройствами коммутации и выполнен на транзисторах, что обеспечивает мгновенную после подачи питания готовность его к работе. Усилитель получает питание непосредственно от аккумуляторной батареи и обеспечивает непрерывную работу в течение не более 3 мин с последующим интервалом не менее 2 мин.

Управление усилителем и контроль за его работой осуществляют с выносного пульта управления, являющегося составной частью усилителя.

Усилитель рассчитан на работу с электромагнитным микрофоном типа МЭМ-60, предназначенным для использования в условиях повышенного уровня шумов, с рабочей полосой частот от 300 до 3 000 гц.

Основные технические данные усилителя следующие:

Максимальная выходная мощность на омическом сопротивлении нагрузки 288 ом +1% при нормальном напряжении источника питания.. 50 вт
Номинальное напряжение источника питания................................................................................... 50 в
Номинальное выходное напряжение при номинальной нагрузке .................................................................. 120+0,5 в
Коэффициент нелинейных искажений при максимальной выходной мощности на выходе в диапазоне частот от 100 до 4 000 гц........ не более 10%
Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот от 100 до 4 000 гц............................................. не более 3,5 дб
Коэффициент полезного действия усилителя при максимальной выходной мощности................................................ не менее 30%
Габариты усилителя......................................................................................................... 376x202x178 мм
Вес........................................................................................................................ не более 7,5 кг
Габариты пульта управления................................................................................................. 85x79x165 мм
Вес........................................................................................................................ не более 1,5 кг

Номинальное напряжение па выходе усилителя обеспечивается при входном сигнале напряжением не более 5 мв.

Усилитель сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания па ±20% номинала, изменении температуры окружающего воздуха от —20 до ±50°С и относительной влажности воздуха 80% при 20°С. Регулировка тембра, осуществляемая переменным сопротивлением, обеспечивает изменение уровня частоты 4 000 гц не менее чем на 8 дб.

Включают усилитель нажатием клапана микрофона, придаваемого к пульту управления, в котором предусмотрен оптический контроль подачи напряжения питания и наличия выходного напряжения усилителя.

Принципиальные электрические схемы усилителя и пульта управления. Усилитель УП-50 состоит из трех каскадов предварительного усиления, фазоинверсного каскада, выходной ступени, уравнивающего устройства, коммутационного устройства.

Апериодические каскады предварительного усиления собраны на транзисторах П13Б (ПП1), П25А (ПП2), П203 (ПП3), включенных по схеме с общим эмиттером (рис. 46). Цепь микрофона подключена к входу транзистора ПП1 через конденсатор С1.

Связь между каскадами предварительного усиления и фазоинверсным каскадом емкостная, для чего использованы конденсаторы С3, СТ, С12. Регулировка усиления осуществляется переменным сопротивлением R6, включенным в цепь базы транзистора ПП2. Для регулировки тембра предусмотрена корректирующая цепочка, состоящая из конденсатора СП и переменного сопротивления R16, с помощью которой изменяется усиление в области верхних частот.

Между вторым и третьим каскадами включена цепочка, состоящая из параллельно соединенных сопротивления R13 и конденсатора С10. Эта цепочка способствует устранению самовозбуждения в момент включения усилителя.

Для уменьшения величины постоянного напряжения, подаваемого на каскады предварительного усиления и фазоинверсный каскад, предусмотрены фильтры, состоящие из сопротивлений R5, R12, R21 и конденсаторов С2, С9, С13. В целях обеспечения температурной стабилизации рабочего режима каскадов предварительного усиления в эмиттерные цепи транзисторов введены сопротивления R4, R11 и R18.

Фазоинверсный каскад, служащий для перехода от однотактной схемы предварительного усиления к двухтактной схеме выходной ступени, собран на транзисторе П203 (ПП4), по схеме с общим коллектором. Такое включение обеспечивает низкое выходное сопротивление, уменьшающее нелинейные искажения выходной ступени при максимальном значении сигнала. Температурная стабилизация транзистора ПП4 обеспечивается сопротивлениями R19 и R20.

Связь между фазоинверсным каскадом и выходной ступенью усилителя трансформаторная (Тр1).

Выходная ступень усилителя состоит из двух выполненных по двутактной схеме с общим эмиттером групп транзисторов П4Б (ПП5, ПП6 и ПП7, ПП8), соединенных последовательно по постоянному току и подключенных параллельно нагрузке через выходной трансформатор Тр2.

Выбор такой схемы выходной ступени усилителя обусловлен тем, что при трансформаторной связи с нагрузкой возможно появление между коллектором и эмиттером транзисторов удвоенного питающего напряжения. При напряжении источника питания, равном 50 в, оно может стать более 100 в, в то время как для применения в усилителе мощных германиевых транзисторов в цепи коллектор-эмиттер не допустимо напряжение более 50—60 в.

При последовательном включении транзисторов по постоянному току напряжение между коллектором и эмиттером каждого из них не превышает удвоенной величины половины напряжения источника питания. Для повышения стабильности и надежности работы выходной ступени усилителя в эмиттерные цепи выходных транзисторов включены сопротивления R25 и R26.

Включение транзисторов по схеме с общим эмиттером и наличие отрицательной обратной связи по току (R25, R26) обеспечивают высокое внутреннее сопротивление, благодаря чему при коротком замыкании или перегрузках в трансляционной линии ток, потребляемый выходной ступенью, почти не увеличивается и не вызывает повреждения транзисторов. Вследствие этого в усилителе не предусмотрено никаких устройств защиты от воздействия коротких замыканий и перегрузок в трансляционной линии.

Транзисторы выходной ступени усилителя работают в режиме АВ. Начальное смещение рабочей точки транзисторов ПП7 и ПП8 устанавливается делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R23 и R24.

Аналогичный режим работы транзисторов ПП5 и ПП6 обеспечивается напряжением, снимаемым с устройства для выравнивания напряжения. Необходимость такого выравнивания вызвана разбросом параметров выходных транзисторов, в результате чего в широком динамическом и частотном диапазонах постоянные напряжения на каждой из последовательно включенных групп транзисторов могут значительно отличаться от величины, равной половине напряжения питающей батареи. Неравенство напряжений вызывает появление нелинейных искажений, а при максимальном сигнале может привести к пробою транзисторов.

Во избежание этого в усилителе применено автоматически действующее устройство для уравнивания напряжения питания, подаваемого на последовательно соединенные по постоянному току группы транзисторов усилительных каскадов.

Устройство состоит из двух транзисторов П203 (ПП9, ПП10) типа р-п-р, одного маломощного транзистора П9А (ПП11) типа
п-р-п, сопротивлений R28, R29—R31, делителя напряжения па сопротивлениях R32, R33 и обеспечивает при различных нагрузках между точками схемы 1—2 и 2—3 постоянство напряжения в точке 2, равное половине напряжения источника питания 0,5Е_б.

Стабилизация напряжения в точке 2 осуществляется следующим образом. Увеличение нагрузки между точками 1—2 (по сравнению с нагрузкой между точками 2—3) вызовет появление отпирающей разности потенциалов в цепи база-эмиттер транзистора ПП11, база которого подключена к точке 4, имеющей потенциал, равный 0,5 Е_б. Коллекторный ток транзистора ППП вызовет появление тока в цепи коллектора транзистора ПП10, что компенсирует преобладание тока нагрузки между точками 1—2.

Если же произойдет увеличение тока нагрузки между точками 2—3 (по сравнению с нагрузкой между точками 1—2), то появится разность потенциалов в цепи база-эмиттер транзистора ПП9, ток которого будет компенсировать это увеличение.

Таким образом, в определенных пределах изменения нагрузок между точками 1—2 и 2—3 потенциал в точке 2 будет оставаться равным 0,5Е_б.

Как было указано выше, в результате разброса параметров транзисторов при одинаковых величинах сигнала на вторичных обмотках трансформатора Тр1 при отсутствии автоматического уравнивания’ напряжения на последовательно соединенных группах транзисторов ПП5, ПП6 и ПП7, ПП8 могут значительно различаться и, следовательно, потенциал в точке 5 не будет равен 0,5Е_б.

Для осуществления автоматического уравнивания напряжений базовые цепи транзисторов ПП5, ,ПП6 соединены с точкой 2 уравнивающего устройства — точкой постоянного потенциала. При этом преобладание напряжения на ПП5, ПП6 вызовет появление отпирающей разности потенциалов на сопротивлении R22, что приведет к увеличению коллекторного тока транзисторов ПП5 и ПП6 и, следовательно, к компенсации преобладания напряжения между точками 1—5.

Увеличение напряжения на группе ПП7, ПП8 в свою очередь вызовет появление на сопротивлении R22 запирающей разности потенциалов, в результате чего уменьшение коллекторного тока транзисторов ПП5, ПП6 приведет также к компенсации преобладания напряжения и, следовательно, к выравниванию напряжения на последовательно соединенных группах транзисторов. Для уменьшения индуктивности рассеяния первичные обмотки трансформатора Тр2 и вторичные обмотки трансформатора Тр1 намотаны в четыре нитки.

Коммутационное устройство усилителя состоит из двух реле Р1 и Р2 типа РКМП.

В цепи батареи питания, подводимой к усилителю, предусмотрен предохранитель на 5 а. Этим же предохранителем защищена цепь сигнальной лампы пульта управления. Готовность усилителя к работе обеспечивается с момента подачи на него питания. При этом все каскады усиления и реле Р1 и Р2 обесточены; линейная обмотка выходного трансформатора Тр2 отключена от трансляционной линии, а контрольный громкоговоритель подключен к ней контактами 21—22 реле Р1.

Включение усилителя в работу производится нажатием клапана на микрофоне, в результате чего срабатывает реле Р1 и своими контактами 12—13 и 22—23 подключает трансляционную линию к выходному трансформатору усилителя, контактами 21—22 разрывает цепь контрольного громкоговорителя, а контактами 15— 16 создает цепь питания реле Р2. Реле Р2, сработав, контактами 11—12 подает напряжение на каскады усилителя.

В целях предохранения контактов реле Р2 от обгорания предусмотрен искрогасящий контур, состоящий из конденсатора С17 и сопротивления R27.

При отпускании клапана микрофона усилитель приходит в исходное положение. Предусмотрены контрольные гнезда Г1, подключенные параллельно трансляционной линии, а для подключения цепей усилителя — клеммная колодка KK1. Вместе с микрофоном типа МЭП-60, имеющим клапан для цепи управления, пульт служит для управления усилителем и оптического контроля за его работой.

Неоновая лампа Л1 вместе с гасящим сопротивлением R34 предназначена для контроля наличия звуковой частоты в трансляционной линии. При работе микрофона через данный усилитель или при наличии в линии звуковой частоты, подаваемой с другого усилителя электропоезда, лампа Л1 вспыхивает.

Лампа накаливания Л2 вместе с гасящим сопротивлением R35 служит для контроля готовности к работе усилителя и загорается в момент подачи на него напряжения. Для подключения соединительных цепей служит клеммная колодка КК. Микрофон МЭМ-60 подключен к пульту при помощи пятиконтактной штепсельной вилки В и пятигнездной розетки Г.

Конструкция усилителя и пульта управления. Усилитель смонтирован на металлическом шасси, закрытом сверху съемным кожухом с вентиляционными жалюзи и ручкой для переноски, а снизу — съемным поддоном с резиновыми амортизаторами. Кожух крепят к шасси при помощи двух накидных замков. Конструкция усилителя предусматривает возможность его крепления на вертикальной или горизонтальной плоскости.

Для крепления на вертикальной плоскости на усилителе устанавливают две специальные скобы. Крепление усилителя к скобам производится при помощи винтов верхней части шасси. На горизонтальной плоскости усилитель крепят винтами или шурупами через отверстия в верхней части шасси. Скобы в этом случае не используют.

Предохранитель и оси регуляторов усиления и тембра вынесены на верхнюю поверхность шасси усилителя, под кожух, а контрольные гнезда — на боковую стенку шасси. Оси регуляторов усиления и тембра снабжены цанговыми зажимами. Для пропуска подводимых соединительных проводов к клеммной колодке в поддоне и верхней части шасси имеются соответствующие вырезы.

Детали усилителя смонтированы на шасси с учетом свободного доступа к ним во время осмотра и ремонта. Для отвода тепла от мощных транзисторов (ПП3, ПП5 — ПП10) последние снабжены черненными алюминиевыми теплоотводами (радиаторами). Транзистор ПП4 для отвода тепла крепят непосредственно к шасси усилителя. Теплоотводы закрепляют на шасси усилителя при помощи невыпадающих винтов.

Пульт управления выполнен в виде металлической рамы, закрытой съемным кожухом. В основании рамы предусмотрены отверстия, через которые проходят болты при креплении усилителя в

вертикальном положении. Съемный кожух пульта крепят к раме при помощи двух невыпадающих винтов. На лицевой стороне кожуха имеются два отверстия для линз сигнальных ламп. Доступ к линзам и лампам возможен только после снятия кожуха.

На раме укреплены клеммная колодка КК, держатели сигнальных ламп, гасящие сопротивления R34 и R35 и пятигнездная розетка для включения микрофона. Для ввода соединительных проводов в пульт управления в его кожухе предусмотрен соответствующий вырез.

Шнур микрофона МЭМ-60 (шнур ШТРШЭИ-4 ТУМД 505. 006.55. поставщик «Уфимкабель») снабжен штепсельной пятиконтактной вилкой, имеющей направляющий штифт, который фиксирует положение вилки. На кожухе пульта управления предусмотрена ячейка с соответствующим вырезом под этот штифт. Микрофон подвешивают па специальном крючке, предусмотренном для этой цели на кожухе пульта управления.

Указания по установке и эксплуатации. Усилитель УП-50 рекомендуется устанавливать в служебном помещении электропоездов. Пульт управления необходимо располагать на вертикальной стенке кабины впереди помощника машиниста.

Соединение усилителя и пульта управления, а также усилителя с трансляционной линией и источником питания необходимо производить в соответствии с монтажной схемой.

Обязательным условием является выполнение цепи микрофона отдельной слитой парой проводов, заключенной в экранирующую оболочку, надежно изолированную от корпуса электросекции. Экран этой цепи должен быть соединен с корпусом усилителя только в одной точке: клемма трехклеммной колодки усилителя.

Вполне допустимо при дистанционной подаче питания на усилитель завести провод от клеммы 15 на тумблер Преобразователь на пульте управления машиниста.

Провода, идущие к усилителю, пропускают через вырез в поддоне и отверстие в шасси усилителя и в соответствии со схемой соединений подключают к колодке КК1- Провода, подводимые к пульту управления, подключают соответственно к его клеммной колодке КК.

При подключении напряжения питания к усилителю необходимо обращать особое внимание на соблюдение полярности. Неправильная полярность приводит к порче усилителя. Величина напряжения питания, подаваемого на усилитель, ни в коем случае не должна превышать 60 в.

При подаче питания на усилитель на пульте управления должна загораться лампа Контроль питания, сигнализирующая о готовности усилителя к работе.

После проверки правильности соединений и подачи питания (при снятом кожухе усилителя) регуляторами усиления и тембра устанавливают необходимые уровень и тембр передачи. Передача объявлений производится при нажатии клапана (тангеиты) на микрофоне МЭМ-60.

После установления необходимого уровня усиления и тембра цанговые зажимы регуляторов закрепляют и закрывают усилитель кожухом.

Необходимо помнить, что снимать и надевать кожух усилителя можно только при выключенном напряжении питания усилителя, так как случайное прикосновение кожуха к тепловодам (радиаторам) транзисторов, изолированных от корпуса, приводит к порче усилителя.

При наличии звукового напряжения в трансляционной линии на пульте управления должна вспыхивать лампа Л1.

В случае пробоя транзисторов и необходимости их замены необходимо прежде всего проверить распределение напряжения между последовательно включенными группами транзисторов и работу схемы уравнивания напряжения.

Для этого выход усилителя нагружают на эквивалентное сопротивление нагрузки (омическое сопротивление 288 ом±1%; 50 вт). Регулятор усиления устанавливают в положение максимального усиления. К входу усилителя (клеммы 1— колодки КК1) подключают 200-ом выход звукового генератора.

На входе усилителя устанавливают напряжение не более 5 мв частоты 600 гц, контролируемое ламповым вольтметром. Напряжение питания усилителя должно быть равно 50 в. Включают питание усилительных каскадов путем нажатия якоря реле Р1.

При плавном изменении усиления регулятором R6, т. е. при изменении напряжения на выходе усилителя от 0 до 120 в (показания лампового вольтметра), измеряют при помощи вольтметра постоянного тока величину напряжения на каждой из групп транзисторов выходного каскада в точках 1—5 и 5—3. Эти напряжения не должны отличаться более чем на ±1 в от величины, равной половине напряжения источника питания. Повторяя измерения, определяют величину падения напряжения на сопротивлениях R29 и R30.

Если эти напряжения превышают 2 в, то необходимо отрегулировать усиление группы выходного каскада, изменяя величину переменных сопротивлений R25 и R26. После регулировки величина этих сопротивлений не должна быть менее 4 ом. Если требуемых величин напряжений добиться не удается, то необходимо, поочередно заменяя транзисторы выходного каскада усилителя, повторить измерения.

Данные режимов (по постоянному току) транзисторов предварительных и фазоинверсного усилителей при напряжении питания 50 в и температуре 20°С должны соответствовать приведенным в табл. 15.

Величина тока, потребляемого усилителем при отсутствии сигнала на входе и номинальном напряжении источника питания, измеренная амперметром, не должна превышать 0,5 а.

Таблица 15

Обозначение по схеме	Напряжение, в			Примечание
	коллектор — корпус	эмиттер — корпус	на сопротивлениях фильтра
ПП1	8,0+0,5	12,0+0,5	35,0+1,0	Сопротивление фильтра 7?5
ПП2	18,0 + 1,0	28,0±1,0	21,0+2,0	Сопротивление фильтра R12
ПП3	26,0+0,5	49,0+0,5	—	Напряжение устанавливается подбором величины сопротивления R14
ПП4	—	18,0+1,0	30,0+1,0	Сопротивление фильтра R21

Примечание. Измерения необходимо проводить ламповым вольтметром или тестером при отсутствии сигнала на входе усилителя. Подачу питания на транзисторы производить путем нажатия на якорь реле Р1.

Неисправности усилителя, наиболее вероятные в эксплуатации, и способы их устранения приведены в табл. 16.

Таблица 16

Характер неисправности	Причина	Меры устранения
Отсутствует звуковой сигнал на выходе при нормальном распределении напряжения по группам Не горит лампа Л1 на пульте управления при наличии звукового сигнала на выходе	Вышел из строя один из транзисторов предварительных или фазоинверсного каскадов Неисправна лампа или линия Л1	Проверить режим транзисторов на соответствие данным табл. 15, заменить неисправные транзисторы Проверить линию; заменить лампу
Заметны значительные искажения сигнала при пониженной громкости При включении питания перегорает предохранитель в усилителе	Пробит один или несколько транзисторов в одной из групп выходной ступени Пробиты транзисторы ПП5—ПП8 или ПП9 ПП10	Проверить транзисторы ПП5—ПП11 и сопротивления R29, R30, заменить неисправные Заменить неисправные