Современные цифровые источники звука (CD-проигрыватели, ЦАПы и т.п.) имеют очень низкий уровень шумов. Гораздо ниже, чем винил или магнитная лента. Из-за этого требования к шумам последующего усилительного тракта на сегодняшний день стали гораздо выше, чем в эпоху аналогового звука. В свете этих требований при разработке описанного ниже предварительного усилителя в первую очередь ставилась задача получения качественного звучания при ультранизком уровне шумов без применения экзотических или дорогостоящих компонентов.
В большинстве каскадов автор применил свои любимые операционные усилители NE5532 , но в некоторых узлах используются LM4562 , так как в последнее время они стали доступнее и позволяют получить гораздо меньшие искажения при работе на низкоомную нагрузку.
Что за меломан (и уж тем более аудиофил) без винила? Именно для них предусилитель оснащен двумя фонкорректорами под разные типы звукоснимателей. Кроме того, конструкция имеет регулятор тембра , наглядный индикатор уровня и симметричные выходы , что сегодня стало практически стандартом для высококачественной аудио-аппаратуры .
Структурная схема предусилителя показана на рисунке:
Увеличение по клику
Все модули собраны на отдельных печатных платах, что упрощает их размещение в корпусе и облегчает коммутацию.
В этой части цикла статей приводится описание схемы непосредственно усилителя с регуляторами громкости, баланса и тембра, а также организации симметричного выхода.
Принципиальная схема модуля предварительного усиления:
Увеличение по клику
Все сопротивления (не только резисторы, но и сопротивления активных компонентов, например сопротивление базы транзистора) генерируют шумы , уровень которых зависит от величины сопротивления и температуры. Так как повлиять на температуру в помещении прослушивания довольно сложно, то единственный способ уменьшить шумы сопротивлений — это уменьшать величину самого сопротивления. Отсюда вытекает главная особенность представленной схемы — использование низкоомных резисторов на всём пути звукового сигнала.
Если для постоянных резисторов выбор низкоомных номиналов не представляет проблем, то для переменных резисторов (для регуляторов громкости, баланса и тембра) номинальный ряд существенно ограничен. Обычно в этих цепях можно увидеть переменные резисторы на 47кОм, 22кОм, в лучшем случае 10 кОм. В данной конструкции Дуглас Селф применил переменные резисторы на 1кОм — это, пожалуй, минимальный номинал из доступных среди переменных резисторов.
Кстати, вот характеристики, которых удалось достичь:
(Измерения проводились при напряжении питания 17В, при отключенных регуляторах тембра, с использованием симметричных входов и выходов)
| Коэффициент гармоник+шум (входной сигнал 0,2В, выходной — 1В) | 0,0015% (1 kHz, B = 22 Hz до 22 kHz) 0,0028% (20 kHz, B = 22 Hz до 80 kHz) |
| Коэффициент гармоник+шум (входной сигнал 2В, выходной — 1В) | 0,0003% (1 kHz, B = 22 Hz до 22 kHz)
0,0009% (20 kHz, B = 22 Hz до 80 kHz) |
| Отношение сигнал/шум (при входном сигнале 0,2В) | 96 dB (B = 22 Hz до 22 kHz) 98,7 dBA |
| Полоса воспроизводимых частот: | 0,2 Hz до 300 kHz |
| Максимальный уровень выходного сигнала (при 0,2В входного): 1,3 В | |
| Регулировка баланса | +3,6 dB до -6,3 dB |
| Регулировка низких частот | ±8 dB (100 Hz) |
| Регулировка высоких частот | ±8,5 dB (10 kHz) |
| Разделение каналов (R->L) | -98 dB (1 kHz) -74 dB (20 kHz) |
| Разделение каналов (L->R) | -102 dB (1 kHz) -80 dB (20 kHz) |
Использование низкоомных резисторов также позволяет снизить смещение операционных усилителей входными токами, что также снижает шум, вызванный колебаниями токов ОУ.
Для снижения шумов активных компонентов в схеме использовано параллельное соединение каскадов . Конечно, можно было бы использовать современные малошумящие ОУ типа AD797 . Но это будет значительно дороже и сложнее (так как в одном корпусе содержится только один ОУ). Обращаю внимание, что речь идёт не о параллельном соединении микросхем (когда их напаивают этажеркой друг на друга), а о параллельном соединении усилительных каскадов. Только в этом случае шумы усилительных элементов будут некоррелируемые, за счёт чего общий уровень шума уменьшается на 3дБ при запараллеливании 2-х каскадов. При параллельном соединении 4-х каскадах шум уменьшается на 6дБ, т.е. в два раза.
Если запараллелить 8 каскадов, то шум уменьшится на 9 дБ, но для такого выигрыша затраты получаются неоправдано высоки.
Из-за применения низкоомных резисторов в регуляторе тембра номиналы конденсаторов получились гораздо больше привычных. Но сегодня это не является проблемой для современной элементной базы.
Линейный вход и регулятор баланса.
Для снижения шумов и помех непосредственно на входе усилителя установлен фильтр R1C1 и R2C2 . Буферные каскады IC1A и IC1B обеспечивают входное сопротивление порядка 50кОм и улучшают подавление синфазных помех. Непосредственно усилительный каскад собран на LM4562 (IC2A), коэффициент усиления которого регулируется потенциометром P1A. Этот же потенциометр в правом канале включен «противофазно» левому, за счет чего получается регулировка баланса. Обратная связь в каскаде реализована через два параллельных буфера IC3A и IC3b, за счёт чего достигается неизменность коэффициента усиления каскада независимо от изменения нагрузки. Кроме того, такое решение снижает уровень шума и обеспечивает низкое выходное сопротивление.
Типовая реализация регулятора баланса обычно негативно влияет на сцену и «виртуальное» расположение инструментов, из-за чего довольно редко встречается в Hi-End аппаратуре. Решение данного узла, предложенное Дугласом Селфом, не имеет этого недостатка.
Уровень шума этой части предусилителя составляет всего -109 дБ в среднем положении регулятора баланса, -106 дБ при максимальном и -116 дБ при минимальном положениях регулятора (в полосе частот 22 Гц до 22 кГц).
Регулятор тембра.
Несмотря на то, что выглядит регулятор несколько необычно, тем не менее здесь применена классическая схема регулятора тембра Баксандалла. Как отмечалось выше из-за низких номиналов переменных сопротивлений номиналы конденсаторов получаются существенно больше «типовых» значений.
Конденсатор С7 (1 мкФ) определяет нижнюю частоту регулировки тембра, а конденсаторы C8 и C9 имеют значение 100 нФ и определяют частоту регулировки тембра на ВЧ. При желании глубину регулировки тембра можно увеличить до ± 10 дБ. За счет элементов IC4 исключено взаимное влияние цепей НЧ и ВЧ при регулировании тембров.
Не смотря на большие габариты и высокую стоимость, для этой части схемы настоятельно рекомендуется применение полипропиленовых конденсаторов.
Уровень шума регулятора тембра составляет всего -113 дБ в среднем положении регуляторов.
Реле RE1 служит для отключения регулятора тембра, если в нём нет необходимости. В этом случае сигнал снимается с выхода IC2A и поступает напрямую на вход IC9B в обход регулятора тембра. Чтобы избежать щелчков при коммутации служит резистор R18. Для снижения перекрестных помех коммутация в каждом канале осуществляется отдельным реле. В этом случае контактные группы реле можно запараллелить, что снизит сопротивление контактов и дополнительно повысит надёжность этой части схемы.
Активный регулятор громкости.
Регулятор громкости также реализован по идее Питера Баксандалла, что во-первых позволило получить сверхнизкий уровень шума (особенно на малых громкостях), а во-вторых получить логарифмическую характеристику регулирования при использовании потенциометров с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота. Максимальное усиление составляет +16 дБ, при этом точка 0 дБ получается в среднем положении потенциометра.
Четыре соединённых параллельно усилителя, как отмечалось выше, служат для снижения уровня шума на 6 дБ. Уровень собственных шумов такого регулятора составляет -101 дБ при максимальном усилении и -109 дБ при усилении 0 дБ. На практике регулятор громкости обычно устанавливается в положении -20 дБ, тогда уровень шума составит -115 дБ, который существенно ниже порога слышимости.
Чтобы вы могли оценить качество каждого каскада для них были приведены собственные уровни шумов. Результирующий уровень шума данного предусилителя, как нетрудно догадаться, будет несколько варьироваться в зависимости от положения потенциометров.
Симметричный выход реализован за счёт фазоинвертора на ОУ IC9A и имеет двойную амплитуду сигнала по сравнению с несимметричным. Впрочем, это нормально для профессиональной аудиотехники.
Конструкция и настройка.
Размещение элементов усилителя на плате:
Увеличение по клику
При сборке сначала запаиваются резисторы, а затем остальные компоненты.
Джампер JP1 предназначен для подбора оптимального подключения земли винил-корректора (есть аналогичные джамперы на платах MC / MD). Не забудьте их подключить. Место подключение подбирается экспериментально после сборки конструкции в корпусе.
Фото собранной платы:
Увеличение по клику
Данный блок настройки не требует.
Частотные характеристики усилителя и регулятора тембра:
Увеличение по клику
Список элементов:
Резисторы:
(1% точность; металло-плёночные; 0.25W)
R1,R2,R39,R40 = 100Ohm
R3-R6,R41-R44,R78,R79 = 100kOhm
R7-R12,R16,R17,R21-R24,R33,R34,
R45-R50,R54,R55,R59-R62,R71,R72 = 1kOhm
R13,R51 = 470Ohm
R14,R15,R52,R53 = 430Ohm
R18,R35,R36,R56,R73,R74 = 22kOhm
R19,R20,R57,R58 = 20Ohm
R25-R28,R63-R66 = 3.3kOhm
R29-R32,R67-R70 = 10Ohm
R37,R38,R75,R76 = 47Ohm
R77 = 120Ohm
P1,P2,P3,P4 = 1kOhm, 10%, 1W, stereo potentiometer, линейный, например Vishay Spectrol cermet type 14920F0GJSX13102KA. или, Vishay Spectrol conductive plastic type 148DXG56S102SP.
Конденсаторы:
C1,C2,C10-C14,C26,C27,C35-C39 = 100pF 630V, 1%, polystyrene, axial
C3,C4,C28,C29 = 47µF 35V, 20%, неполярный, диаметром 8mm, расстояние между выводами 3.5mm, например Multicomp p/n NP35V476M8X11.5
C5,C6,C30,C31 = 470pF 630V, 1%, polystyrene, axial
C7,C32 = 1µF 250V, 5%, polypropylene, расстояние между выводами 15mm
C8,C9,C33,C34 = 100nF 250V, 5%, polypropylene, lead spacing 10mm
C15,C16,C40,C41 = 220µF 35V, 20%, неполярные, диаметром 13mm,расстояние между выводами 5mm, например Multicomp p/n NP35V227M13X20
C17-C25,C42-C50 = 100nF 100V, 10%, расстояние между выводами 7.5mm
C51 = 470nF 100V, 10%, расстояние между выводами 7.5mm
C52,C53 = 100µF 25V, 20%, диаметр 6.3mm, расстояние между выводами 2.5mm
Микросхемы:
IC1,IC3,IC5-IC10,IC12,IC14-IC18 = NE5532, например ON Semiconductor type NE5532ANG
IC2,IC4,IC11,IC13 = LM4562, например National Semiconductor type LM4562NA/NOPB
Разное:
K1-K4 = 4-х контактный разъём, шаг 0.1’’ (2.54mm)
K5,K6,K7 = 2-х контактный разъём, шаг 0.1’’ (2.54mm)
JP1 = 2-х контактный джампер, шаг 0.1’’ (2.54mm)
K8 = 3-х контактный винтовой блок, шаг 5mm
RE1,RE2 = реле, 12V/960Ohm, 230VAC/3A, DPDT, TE Connectivity/Axicom type V23105-A5003-A201
Продолжение следует...
Статья подготовлена по материалам журнала «Электор» (Германия)
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты»
Решил послушать как звучит усилитель класса Д на IRS2092. После недолгих
поисков на Али был сделан заказ. Ради интереса «как оно звучит» для него был так же заказан и темброблок.
Так как усилитель ещё в дороге а темброблок уже пришёл то решил
сделать обзор пока на него. Как придёт усилитель сделаю обзор и на
него с замерами.
Плата пришла в конверте с пупыркой. В комплект входит сама схема и
четыре ручки на резисторы. Флюс везе отмыт пайка более менее
аккуратная. Разводка платы средняя. Регуляторы на фото - с лева на право - ВЧ, СЧ, НЧ, Громкость.
На плате установлены ОУ NE5532P
Так же на плате расположены цепи стабилизации питания (L7812 и L7912) и выпрямитель.
Можно подавать переменное напряжение с трансформатора для питания
платы.
Принципиальная схема регулятора похожа на эту
Отличаются номиналы некоторых резисторов и отсутствие некоторых проходных
конденсаторов.
Теперь самое главное - тесты.
Тестировал на этой карте
Creative Sound Blaster X-Fi Titanium PRO с небольшой доработкой - полностью за экранирована обратная сторона печатной платы, заменён выходной ОУ на OPA2134, все конденсаторы по питанию шунтированы керамикой.
АЧХ (розовым цветом - со входа на выход миную темброблок, синим цветом
- через темброблок - все регуляторы тембра в среднем положении)
Виден небольшой подъём на на низких частотах (ниже 200Гц) и завал на
высоких (выше 6кГц)
Регуляторы НЧ в крайних положениях
Регуляторы СЧ в крайних положениях
Регуляторы ВЧ в крайних положениях
КНИ «THD», правый канал идёт минуя темброблок для сравнения (с выхода карты на
вход), КНИ темброблока 0.016%, хотелось бы поменьше конечно. Пробовал ставить OPA2134 вместо родных ОУ, искажения немного снизились но незначительно, скорее всего из за не совсем правильной разводки платы.
Зависимость КНИ от частоты (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)
Темброблок не инвертирует фазу сигнала (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)
Довольно средний по качеству блок, для домашних поделок пойдёт если устраивает КНИ.
Ставить в планируемый усилить вряд ли буду из за высоких
гармонических искажений. Буду разводить плату сам, и собирать темброблок.
Надеюсь инфа была полезна.
Этот стереофонический предварительный усилитель построен на основе популярного операционного усилителя NE5532 и нескольких дискретных элементов. Предварительный усилитель подходит для работы с любым источником сигнала, таким как mp3 плеер или компьютер, а в дополнении с оконечным усилителем мощности позволит получить дома неплохой звук.
В предусилителе предусмотрен темброблок, позволяющий производить регулировку низких и высоких частот, а также регулировку громкости с помощью трех спаренных поворотных потенциометров. Размещение потенциометров на краю платы позволяет отказаться от проводов, соединяющих потенциометры с платой, что в свою очередь приводит к улучшению параметров усилителя в плане шумов.
Предусилитель питается от двухполярного источника питания с напряжением от +/-18 до +/-30 вольт.
Работа предварительный усилитель с темброблоком
Принципиальная схема предусилителя показана на рисунке ниже:
Усилитель состоит из двух одинаковых каналов. Работу предварительного усилителя изучим на одном из них. Входной сигнал подается на разъем GP1 и поступает прямо на фильтр высоких частот, состоящий из конденсатора C1 (1 мкФ) и резистора R1 (100k) с частотой среза около 1,5 Гц, это позволяет эффективно срезать постоянную составляющую и самые низкие частоты.
Далее сигнал поступает на неинвертирующий усилитель U1 (NE5532) и резисторы R3 (10k) и R7 (4,7 k), что обеспечивает усиление сигнала в 1,5 раза. Небольшой конденсатор C3 (10 пФ) предотвращает возбуждение, в то время как C5 (1 мкФ) разделяет контуры на усилителях U1 и U2(NE5532).
Регулятор частот построен на усилителе U2, а сама регулировка частот построена классическим способом. Элементы, вносящие изменения в характеристики находятся в петле отрицательной обратной связи усилителя U2. Когда оба регуляторы находятся в центральном положении, сопротивление X1 (полученное из элементов: R9 (10k), C9 (33 нФ), C7 (4,7 нФ), а также: P1 (100k), P2 (100k), R11 (10k) и R12 (3,3 к) — «в среднем положении») между входным сигналом и инвертирующим входом усилителя U2 равно сопротивлению X2 (полученное из элементов: R15 (10к), C11 (33 нФ), C13 (4,7 нФ) и в середине также: P1, P2, R11 и R12 — » в среднем положении») между выходом усилителя U2 и инвертирующим вход. Коэффициент усиления А, выражается следующей зависимостью:
Он равен 1 для всего диапазона рабочих частот усилителя.
P1 отвечает за регулировку низких частот. Для высоких частот конденсаторы C9 и C11, являются короткозамкнутыми, так что регулировка с помощью потенциометра не оказывает никакого влияния на этих частотах. Потенциометр отвечает за регулировку высоких частот, а из-за исключения конденсаторов С7 и C13 регулировка не оказывает никакого влияния на низкие частоты.
Сигнал с выхода регулятора частоты поступает через резистор R17 (4,7 k) на потенциометр регулировки громкости P3 (100k) и далее к следующему контуру усиления, а именно U5 (NE5532). Элементы R19(15k) и R21 (33k) настраивают U5 для работы в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления около 2. С выхода U5 сигнал через фильтр R23 (100Р), C21 (1 мкФ) и R25 (100k) попадает на выход предусилителя GP3.
Напряжение питания для операционных усилителей получают с помощью стабилизаторов U3 (78L15) и U4 (79L15), и фильтруется с помощью конденсаторов C15–C16 и C17–C18. Кроме того, питание каждого из четырех операционных усилителей сглаживается с помощью конденсаторов C19–C20 и C23- C26 (100 нФ).
(unknown, скачано: 4 037)
Не мечтай, действуй!
Эксперименты с различными предварительными усилителями, регуляторами громкости и тембра показали, что наилучшее качество звучания обеспечивается при минимальном количестве усилительных каскадов, с пассивными регуляторами. При этом регулировки на входе усилителя мощности нежелательны, так как приводят к увеличению уровня нелинейных искажений комплекса. Данный эффект сравнительно недавно обнаружил известный разработчик аудиоаппаратуры Дуглас Селф .
Таким образом, вырисовывается следующая структура этой части звукоусилительного тракта:
- пассивный мостовой регулятор низших и высших частот,
- пассивный регулятор громкости,
- предварительный усилитель с линейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и минимальными искажениями в рабочем диапазоне частот.
Очевидный недостаток регулировок на входе предварительного усилителя – ухудшение соотношения сигнал/шум в значительной степени нивелируется высоким уровнем сигнала современных устройств звуковоспроизведения.
Предлагаемый предварительный усилитель может применяться в высококачественных стереофонических усилителях звуковой частоты. Регулятор тембра позволяет корректировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) одновременно по двум каналам в двух частотных областях: нижней и верхней. В результате учитываются особенности помещения и акустических систем, а также личные предпочтения слушателя.
И снова немного истории
Первым претендентом на роль предварительного усилителя с регулятором тембра стала схема Д. Стародуба (рис. 1) . Но конструкция так и не «прижилась» в усилителе мощности: требовалась тщательная экранировка и источник питания с чрезвычайно малым уровнем пульсаций (порядка 50 мкВ). Однако главной причиной стало отсутствие ползунковых переменных резисторов.
Рис. 1. Схема высококачественного блока регуляторов тембра
Путем проб и ошибок я пришел к простой схеме предварительного усилителя (рис. 2), с которой, однако, система звуковоспроизведения намного превзошла в звучании серийно выпускавшуюся аппаратуру, по крайней мере, имевшуюся у моих друзей и знакомых.
Рис. 2. Принципиальная схема одного канала предварительного усилителя для УМЗЧ С. Батя и В. Середы
За основу взята схема предварительного усилителя стереофонического электрофона Ю. Красова и В. Черкунова, демонстрировавшегося на 26 – й Всесоюзной выставке радиолюбителей – конструкторов. Это левая часть схемы, включая регуляторы тембра.
Появление каскада на транзисторах разной проводимости в предварительном усилителе (VT3, VT4) связано с обсуждением усилителей с преподавателем лаборатории телевизионной техники на кафедре Радиосистем А. С. Мирзоянцем, с которым я работал, будучи студентом. В ходе работ понадобились линейные каскады для усиления телевизионного сигнала, и Александр Сергеевич сообщил, что по его опыту наилучшими характеристиками обладают структуры «шиворот – навыворот», как он выразился, то есть усилители на транзисторах противоположной структуры с непосредственной связью. В процессе экспериментов с УМЗЧ я выяснил, что это касается не только телевизионной техники, но и звукоусилительной. Впоследствии я часто применял подобные схемы в своих конструкциях, в том числе пары полевой транзистор – биполярный транзистор.
Попытка применить транзисторы разной структуры в первом каскаде (составном эмиттерном повторителе VT1, VT2) не принесла успехов, т. к. при всех замечательных характеристиках (низком уровне шума, малых искажениях) схема имела существенный недостаток – меньшую перегрузочную способность по сравнению с эмиттерным повторителем.
Характеристики предварительного усилителя:
Входное сопротивление, кОм=300
Чувствительность, мВ=250
Глубина регулировок тембра, дБ:
на частоте 40 Гц=±15
на частоте 15 кГц=±15
Глубина регулировок стереобаланса, дБ=±6
Поскольку в ходе конструирования усилителей возникали новые идеи, старые конструкции я дарил кому-нибудь, или продавал по твердому курсу ватт выходной мощности / рубль. В одну из поездок в Ленинград я захватил с собой этот усилитель, чтобы продать его знакомому друга. Володька сказал, что у этого парня куча всякой западной техники, и увез аппарат к нему на прослушивание. Вечером он сообщил мне результаты: молодой человек включил усилитель, послушал пару вещей и был так удовлетворен звучанием, что без слов отдал положенные деньги.
Честно сказать, когда я узнал, что сравнение будет проходить с импортной техникой, особенно не надеялся, что усилитель произведет впечатление. К тому же, он не был до конца доделан – отсутствовали верхняя и боковые крышки.
Рассмотрим принципиальную схему одного канала предварительного усилителя (рис. 2). На входе установлены высокоомные регуляторы громкости (R2.1) и баланса (R1.1). Со среднего вывода резистора R2.1 через переходной конденсатор С2 звуковой сигнал поступает на составной эмиттерный повторитель VT1, VT2, необходимый для нормальной работы пассивного регулятора тембра, выполненного по мостовой схеме. Для того чтобы устранить вносимое темброблоком затухание и усилить сигнал до необходимого уровня, установлен двухкаскадный усилитель на транзисторах VT3, VT4.
Питание предварительного усилителя нестабилизированное, от положительного плеча усилителя мощности. На каскады VT3, VT4 питающее напряжение подается через фильтр R17, C10, C13, а на входной эмиттерный повторитель - R8, C4. Важную роль играет диод VD1: без него не удалось полностью устранить фон переменного тока частотой 100 Гц на выходе усилителя мощности.
Конструктивно предварительный усилитель выполнен в «линейку», все детали установлены на печатной плате, закрытой сверху П-образным экраном из стали толщиной 0,8 мм.
--
Спасибо за внимание!
Расчет выполнен по следующим соотношениям: R1 = R3; R2 = 0,1R1; R4 = 0,01R1; R5 = 0,06R1; C1[нФ] = 105/R3[Ом]; C2 = 15C1; C3 = 22C1; C4 = 220C1.
При R1=R3=100 кОм темброблок будет вносить затухание около 20 дБ на частоте 1 кГц. Можно взять переменные резисторы R1 и R3 другого номинала, пусть, для определенности, в наличии оказались резисторы сопротивлением 68 кОм. Несложно пересчитать номиналы постоянных резисторов и конденсаторов мостового регулятора тембра без обращения к программе или табл. 1: уменьшаем величины сопротивлений резисторов в 68/100=0,68 раза и увеличиваем емкости конденсаторов в 1/0,68=1,47 раза. Получаем R1=6,8 кОм; R3=680 Ом; R4=3,9 кОм; С2=0,033 мкФ; С3=0,33 мкФ; С4=1500 пФ; С5=0,022 мкФ.
Для плавной регулировки тембра необходимы переменные резисторы с обратной логарифмической зависимостью (кривая В).
Наглядно просмотреть работу спроектированного регулятора тембра позволяет программа Tone Stack Calculator 1.3
(рис. 9).
Рис. 9. Моделирование регуляторов тембра для схемы, изображенной на рис. 8
Программа Tone Stack Calculator предназначена для анализа семи типовых схем пассивных регуляторов тембра и позволяет сразу показать АЧХ при изменении положения виртуальных регуляторов.
Рис. 11. Принципиальная схема темброблока и предварительного усилителя для «студенческого» УМЗЧ
Экспериментальная проверка нескольких экземпляров операционных усилителей показала, что и без конденсатора в заземленной ветви делителя отрицательной обратной связи постоянное напряжение на выходе составляет единицы милливольт. Тем не менее, из соображений универсальности применения, на входе темброблока и выходе предварительного усилителя включены разделительные конденсаторы (С1, С6).
В зависимости от требуемой чувствительности усилителя величину сопротивления резистора R10 выбирают из табл. 2. Следует стремиться не к точному значению сопротивлений резисторов, а их попарному равенству в каналах усилителя.
Таблица 2
▼ 🕗 25/02/12 ⚖️ 11,53 Kb ⇣ 149 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.
Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!
--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов,
главный редактор журнала «Датагор»
Главным недостатком пассивного регулятора тембра является низкий коэффициент передачи. Другой недостаток заключается в том, что для получения линейной зависимости уровня громкости от угла поворота необходимо использовать переменные резисторы с логарифмической характеристикой регулирования (кривая «В»).
Достоинством пассивных регуляторов тембра является меньшие искажения, чем активных (например, регулятора тембра Баксандала, рис. 12).
Рис. 12. Активный регулятор тембра П. Баксандала
Как видно из схемы, показанной на рис. 12, активный регулятор тембра содержит пассивные элементы (резисторы R1 - R7, конденсаторы C1 – C4), включенные в стопроцентную параллельную отрицательную обратную связь по напряжению операционного усилителя DA1. Коэффициент передачи данного регулятора в среднем положении движков регуляторов тембра R2 и R6 равен единице, а для регулировки используются переменные резисторы с линейной характеристикой регулирования (кривая «А»). Иными словами, активный регулятор тембра свободен от недостатков пассивного регулятора.
Однако по качеству звучания этот регулятор явно хуже пассивного, что замечают даже неискушенные слушатели.
Рис. 13. Размещение деталей на печатной плате
Элементы, относящиеся к правому каналу предварительного усилителя, обозначены со штрихом. Такая же маркировка выполнена и в файле печатной платы (с расширением *.lay) – надпись появляется при подведении курсора к соответствующему элементу.
Вначале на печатной плате устанавливают малогабаритные детали: проволочные перемычки, резисторы, конденсаторы, ферритовые «бусинки» и панельку для микросхемы. В последнюю очередь монтируют клеммники и переменные резисторы.
После проверки монтажа включают питание и контролируют «ноль» на выходах операционного усилителя. Смещение составляет 2 – 4 мВ.
При желании можно погонять устройство от синусоидального генератора и снять характеристики (рис. 14).
Рис. 14. Установка для снятия характеристик предварительного усилителя
--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов,
главный редактор журнала «Датагор»
Упомянутые источники
1. Дайджест // Радиохобби, 2003, №3, с.10, 11.2. Стародуб Д. Блок регуляторов тембра высококачественного усилителя НЧ // Радио, 1974, №5, с. 45, 46.
3. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. – М.: Мир, 1991, с. 150 – 153.
4. Шихатов А. Пассивные регуляторы тембра // Радио, 1999, №1, с. 14, 15.
5. Ривкин Л. Расчет регуляторов тембра // Радио, 1969, №1, с. 40, 41.
6. Солнцев Ю. Высококачественный предварительный усилитель // Радио, 1985, №4, с.32 – 35.
7. //www.moskatov.narod.ru/ (Программа Е. Москатова «Timbreblock 4.0.0.0»).
Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому - радиоинженер, к.т.н.
Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.
Читательское голосование
Статью одобрили 70 читателей.
Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.Фильтр НЧ для сабвуфера
Низкочастотная акустическая система обычно громоздка и дорога, а принимая во внимание то, что слух человека не может распознать стерео на низких частотах, понятно что и нет никакого смысла в двух низкочастотных АС - по одной для каждого стереоканала. Особенно если помещение где будет работать стереосистема не очень большого размера.
В таком случае, нужно просуммировать сигналы стереоканалов, а потом из полученного сигнала выделить низкочастотный. На рисунке 1 показана схема активного фильтра, выполненного на двух операционных усилителях микросхемы TL062
.
Сигналы стереоканалов поступают на разъем Х1. Резисторы R1 и R2 совместно с инверсным входом ОУ А1.1 создают микшер, формирующий из стереосигнала общий моносигнал, ОУ А1.1 обеспечивает необходимое усиление (или ослабление) входного сигнала. Уровень сигнала регулируется переменным резистором R3, входящим в состав цепи ООС А1.1. С выхода А1.1 сигнал поступает на ФНЧ на А1.2. Частоту можно регулировать сдвоенным переменным резистором, состоящим из R7 и R8.
Сигнал НЧ на низкочастотный УНЧ или активную низкочастотную АС поступает через разъем Х2.
Питание - двуполярное, поступает через разъем Х3, возможно от ±5V до ±15V, Схему можно собрать на любых двух операционных усилителях общего назначения.
Микшер для работы с тремя микрофонами.
Если нужно сигналы от трех отдельных источников, например, от микрофонов подать на один вход записывающего или воспроизводящего аудиоустройства, нужен микшер, с помощью которого можно объединить аудиосигналы от трех источников в один, и отрегулировать их соотношение по уровням так, как это требуется.
На рисунке 2 показан микшер, сделанный на микросхеме типа LM348 , в которой есть четыре операционных усилителя.
Сигналы от микрофонов подаются, соответственно, на разъемы Х1, Х2 и Х3. Далее, на микрофонные предварительные усилители на операционных усилителях А1.1, А 1.2 и А1.3. Коэффициент усиления каждого ОУ зависит от параметров его цепи ООС. Это позволяет в широких пределах регулировать коэффициент усиления изменением сопротивлений резисторов R4, R10 и R17, соответственно. Поэтому, если в качестве одного или нескольких из источников сигнала будет использоваться не микрофон, а устройство с более высоким уровнем выходного напряжения ЗЧ, можно будет коэффициент усиления соответствующего ОУ установить подбором сопротивления соответствующего резистора. Причем, диапазон установки коэффициента усиления очень большой, - от сотен и тысяч до единицы.
Усиленные сигналы от трех источников поступают на переменные резисторы R5, R11, R19, с помощью которых можно оперативно регулировать соотношение сигналов в общем сигнале, вплоть до полного подавления сигнала от одного или нескольких источников.
Собственно микшер выполнен на ОУ А1.4. Сигналы на его инверсный вход поступают от переменных резисторов через резисторы R6, R12, R19.
Сигнал НЧ на внешнее записывающее или усилительное устройство поступает через разъем Х5.
Питание - двуполярное, поступает через разъем Х4, возможно от +5V до +15V.
Схему можно собрать на любых четырех операционных усилителях общего назначения.
Предварительный усилитель с темброблоком.
Многие радиолюбители сроят УМЗЧ на основе микросхем-интегральных УМЗЧ, обычно предназначенных для автомобильной аудиотехники. Главное достоинство их в том, что вполне качественный УМЗЧ получается в кратчайший срок и с минимальными трудовыми затратами. Недостаток только в том, что УНЧ получается не полный, без предусилителя с регулировками громкости и тембра.
На рисунке 3 приведена схема простого предусилителя с регулятором громкости и тембра, построенного на самой распространенной элементной базе - транзисторах типа КТ3102Е , У усилителя достаточно большое входное сопротивление, чтобы он мог работать практически с любым источником сигнала, от звуковой карты ПК и цифрового плеера, до архаичного проигрывателя виниловых дисков с пьезоэлектрической головкой звукоснимателя.
Каскад на транзисторе VT1 построен по схеме эмиттерного повторителя и служит, в основном, для повышения входного сопротивления, и снижения влияния параметров выхода источника сигнала на регулировку тембра.
Регулятор громкости - переменный резистор R3, одновременно является и нагрузкой эмиттерного повторителя на транзисторе VT1.
Далее - пассивный мостовой регулятор тембра по низким и высоким частотам, выполненный на переменных резисторах
R6 (низкие частоты) и R10 (высокие частоты). Диапазон регулировки 12dB.
Каскад на транзисторе VT2 служит для компенсации потерь уровня сигнала в пассивном регуляторе тембра. Коэффициент усиления каскада на VT2 во многом зависит от величины ООС, конкретно сопротивления резистора R13 (чем меньше, тем больше коэффициент усиления). Режим по постоянному току выставляется резистором R11 для каскада на VT2 и R1 для каскада на VT1.
Стереофонический вариант должен состоять из двух таких усилителей. Резисторы R6 и R10 должны быть сдвоенными, что бы регулировать тембр одновременно в обоих каналах. Регуляторы громкости можно сделать раздельными для каждого канала.
Напряжение питания 12V, однополярное, соответствует номинальному напряжению питания большинства микросхем -интегральным УМЗЧ, рассчитанных на работу в автомобильной технике.
Радиоадаптер
Вся стационарная аудиоаппаратура обязательно имеет разъемы линейного выхода и линейного входа. На линейный вход можно подать сигнал от внешнего источника, что бы использовать основной аппарат как усилитель с акустическими системами или для записи, В большинстве же портативной аппаратуры линейного входа просто нет. Единственными «средствами связи с внешним миром» являются микрофон и встроенный радиоприемник. Один мой знакомый пытался переписать сигнал с МП-3-флэш плеера на магнитную кассету одевая наушники на микрофонную «дырочку» старой портативной CD-магнитолы. Получилось ужасно. Хотя, можно было и воспользоваться встроенным FM-приемником, но для этого необходим хотя бы простейший адаптер.
Для качественной передачи стереосигнала можно использовать покупной FM-модулятор, предназначенной для беспроводного подключения к автомагнитоле внешнего источника аудиосигнала. В нем есть стереомодулятор, хороший передатчик с синтезатором частоты и, часто, встроенный МП-3 плеер с внешней флешкой или картой памяти. Ну а в простейшем случае можно сделать примитивный однотранзисторный маломощный передатчик, сигнал которого приемник сможет принять при близком к его антенне расположении передатчика.
Схема адаптера показана на рисунке 4.
Схема представляет собой каскад генератора ВЧ на транзисторе VT1, работающего по ВЧ по схеме с общей базой, в базовую цепь которого подается модулирующий НЧ-сигнал.
Сигнал звуковой частоты от внешнего источника поступает на базу VT1 через конденсатор С4 и два резистора R1 и R2, служащими микшером стереоканалов. Так как схема очень простая и в ней нет никаких узлов, формирующих комплексный стереосигнал, на вход приемника поступит сигнал в монофоническом виде.
НЧ напряжение, поступая на базу транзистора VT1, изменяет не только его рабочую точку, но и емкость перехода. В результате получается смешанная амплитудно-частотная модуляция. Амплитудная модуляция эффективно подавляется в приемном тракте радиоприемника, а частотная детектируется его частотным детектором.
Частота ВЧ, на которой происходит трансляция, устанавливается контуром L1-C2. Фактически, антенны нет, - адаптер располагается в непосредственной близости от антенны приемника, и сигнал на неё поступает непосредственно с контурной катушки.
Контурная катушка L1 - бескаркасная, её внутренний диаметр 10-12 мм, намотана проводом ПЭВ 1,06, всего 10 витков. Настраивать контур можно как подстроечным конденсатором, так и сжатием -растягиванием витков катушки.
Питание - два элемента по 1.5V (3V).
Индикатор уровня.
Для правильного установления стереобаланса и недопущения перегрузки УНЧ и акустических систем желательно чтобы в составе УНЧ был индикатор уровня сигнала, поступающего на вход УНЧ.
С практической точки зрения, для самостоятельного изготовления, лучше всего индикатор на основе светодиодной шкалы, он и механически значительно прочнее стрелочного и проще и дешевле шкального мнемометрического.
На рисунке 5 показана схема индикатора на оба стереоканала. Он выполнен на основе микросхемы ТА7666Р
.
Внутри ИМС ТА7666Р два усилителя с детекторами на выходах и по две линейки компараторов, по пять компараторов для каждого канала.
Коэффициент усиления каждого из усилителей можно устанавливать индивидуально подбором сопротивления резисторов R1 и R2. При указанной на схеме величине первая ступень светодиодов (НL1 и HL6) загорается при уровнях на входах 48 mV, вторая ступень (HL2, HL7) при 86 mV, третья ступень (HL3, HL8) при 152 mV, четвертая ступень (HL4, HL9) при 215 mV, пятая (HL5, HL10) при 304 mV. Способ отображения индикации -«Ьаг», то есть «столбик термометра», иначе говоря, чем больше сигнал, тем длиннее линейка из светящихся светодиодов.
Изменить чувствительность всегда можно подбором сопротивпений резисторов R1 и R2.
На основе этой микросхемы можно сделать своеобразное свето-динамическое устройство, например, составленное из концентрических кругов ламп накаливания или светодиодных лам, например применяемых в автомобильной оптике. В этом случае потребуется дополнительные мощные выходные каскады.
Другие новости
