Самые интересные ролики на Youtube
Другие статьи посвящённые постройке этого УНЧ.
Как рассчитать и намотать силовой низкочастотный трансформатор для блока питания УНЧ? FAQ.
Самодельный усилитель и колонки для компьютера, плеера или мобильного телефона из доступных деталей. УНЧ, часть 1.
Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.
Блок электронной регулировки громкости, стереобазы и тембра. УНЧ, часть 4.
Блок оконечных усилителей низкой частоты. УНЧ, часть 5.
Простые технологии обработки пластмассы и металла. УНЧ, часть 6.
Финальная сборка, наладка и испытание. УНЧ, часть 7.
Какие преимущества у электронных регуляторов по сравнению с механическими?
Главное преимущество применения блока электронных регуляторов в отсутствии необходимости поиска потенциометров с разными передаточными характеристиками, но одинаковыми типоразмерами.
Сдвоенные потенциометры.
- Потенциометр типа СП3-4.
- Потенциометр импортного производства.
- Потенциометр СП3-33-24 с выводом тонкомпенсации.
Например, для регулятора громкости потребовался бы сдвоенный потенциометр с характеристикой обратной логарифмической, а для регулятора стереобазы – с линейной характеристикой.
Поиск же сдвоенного потенциометра с отводами, для организации тонкомпенсации, и вовсе мог бы не увенчаться успехом.
А при электронной регулировке сигнала, для всех регуляторов можно использовать переменные резисторы с линейной зависимостью. Микросхема сама сформирует нужную передаточную характеристику необходимую для каждого регулятора.
Электронные регуляторы не только упрощают поиск и подбор компонентов, но и снимает проблему, так называемого, «шуршания» потенциометров.
Источник питания
Источник питания трансформаторный, на низкочастотном силовом трансформаторе Т1 типа 109-01AF11-01. У него первичная обмотка на 220V, а вторичная на 26V и ток 2,2А с отводом от средней части. Отвод образует среднюю точку (GND).
Поскольку есть отвод от центра вторичной обмотки, схему выпрямителя решено было сделать по двухполупериодной схеме на двух диодах VD1 и VD2.
Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя НЧ на TDA2003.
Источник не стабилизированный. Можно использовать другой трансформатор с аналогичными параметрами. Если будет одна обмотка на 11-13V, схему выпрямителя нужно будет сделать мостовой на четырех диодах. Можно питать и от готового источника, постоянным напряжением 12-18V при токе не ниже 2 А, например, от блока питания какой-то компьютерной периферии или оргтехники.
Выбор потенциометров.
Высококачественные потенциометры с линейной зависимостью часто использовались в промышленной аппаратуре прошлых лет, но их применение в аудиотехнике было ограничено именно из-за отсутствия переменных резисторов с нелинейной зависимостью. Сейчас же такие потенциометры можно купить совсем недорого на любом радиорынке по цене в 0,1… 0,3$.
Для регуляторов я подобрал потенциометры типа СП4-1, так как, при сравнительно небольших размерах, они зарекомендовали себя как вполне надёжные изделия.
Диаметр вала выбранных резисторов 3мм, а номинал — 100кОм.
В диапазоне номиналов от 22 до 100 кОм, я снял АЧХ блока регуляторов и никаких отклонений не заметил.
Можно было бы и вовсе отказаться от потенциометров, но тогда управление было бы не таким оперативным, да и возникла бы необходимость хоть в какой-нибудь индикации положения регуляторов.
Так что, я остановился на самом простом, комбинированном электронном регуляторе, сочетающем в себе достоинства электронных регуляторов и удобство механических.
Микросхема TDA1524A.
Блок регуляторов разработан на основе микросхемы TDA1524A. Выбор пал на неё просто потому, что она оказалась одной из микросхем, требующих минимальной обвязки, и её удалось приобрести на местном рынке по разумной, хотя, на мой взгляд, слегка завышенной цене, которая составила 2$.
Микросхема TDA1524 может питаться от напряжения от 7,5 до 16,5 V, при потребляемом токе 15… 56 mA.
Диапазон регулировки по высоким частотам составляет: –15… +15dB (±3dB), а по низким частотам: –19… +17dB (±3dB).
Схема регулятора громкости на микросхеме TA8119P
Таковы микросхемы ТА8119Р ф.TOSHIBA (рис.1) и ВАЗ520 ф.POHM(рис.2). Как видно из рисунков, отличаются они только количеством выводов, а электрические характеристики у них практически совпадают. Кстати, ИМС ТА8119 выпускается только в DIP-корпусе для монтажа в отверстия. а ВА3520 — в DIP- и SOIC-корпусах (соответственно, ВА3520 и BA3520F, последняя—для поверхностного монтажа). Расстояние между рядами выводов у ТА8119 и SOIC-версии BA3520F — 7,5 мм. у ВА3520 в DIP-корпусе —10 мм.
Печатная плата.
Данная Печатная Плата (ПП) была сконструирована исходя из имеющихся в наличии потенциометров СП4-1 и выбранного корпуса. При этом ПП крепится не к корпусу УНЧ, а к токоведущим контактам потенциометров, что устраняет необходимость использования соединительного кабеля между регуляторами и ПП.
Отмеченные стрелками отверстия проходят через центры валов потенциометров и могут использоваться для разметки соответствующих отверстий в корпусе усилителя.
Площадь некоторых дорожек ПП была увеличена для повышения надёжности крепления ПП к ножкам потенциометров. Площадь сплошных заливок была видоизменена для получения приемлемого качества при использовании изношенного принтерного картриджа. Подробно об этот технологии можно почитать здесь.
А это уже готовая печатная плата, изготовленная по описанной здесь технологии. Для соединения ПП с другими блоками, в соответствующие отверстия ПП заклёпаны медные штырьки.
Пассивные регуляторы тембра (стр. 1 )
изображена принципиальная схема одного из его каналов) состоит из истокового повторителя на транзисторе VT1, так называемого мостового пассивного регулятора тембра (элементы R6-R11.1, С2-С8) и трехкаскадного симметричного усилителя напряжения сигнала. Регулятор громкости — переменный резистор R1.1 — включен на входе усилителя, что уменьшает вероятность его перегрузки. Тембр в области низших частот звукового диапазона регулируют переменным резистором R7.1, в области высших частот-переменным резистором R11.1 (резисторы R7.2 и R11.2 использованы в другом канале усилителя). Коэффициент передачи симметричного усилителя определяется отношением сопротивлений резисторов R18, R17 и при указанных на схеме номиналах равен примерно 16. Режим работы транзисторов оконечного каскада (VT6, VT7) задан падением напряжения, создаваемым коллекторными токами транзисторов VT4, VT5 на включенных в прямом направлении диодах VD1 — VD3. Подстроечный резистор R15 служит для балансировки усилителя. Питать усилитель можно как от источника, питающего УМЗЧ, так и от любого нестабилизированного выпрямителя с выходными напряжениями +18…22 и -18…22 В. Возможный вариант печатной платы одного канала устройства изображен на рис. 2. Изготовлена она из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и рассчитана на установку резисторов МЛТ и СП4-1 (R15), конденсаторов МБМ (С1, С4, С8, С11), БМ-2 (СЗ, С5-С7) и К50-6, К50-16 (остальные). Конденсаторы МБМ и БМ-2 смонтированы на плате вертикально (один из их выводов наращивают до требуемой по месту длины луженым проводом диаметром 0,5… 0,6 мм). Сдвоенный переменный резистор R1 любого типа группы В, резисторы R7 и R11 — группы Б. Транзисторы КП303Д можно заменить на КП303Г, КП303Е, транзистор КП103М-на КП103Л, транзисторы КТ315В и КТ361В-транзисторами этих серий с индексом Г. Полевые транзисторы необходимо подобрать по начальному току стока, который при напряжении Uси=8 В не должен выходить за пределы 5,5…6,5 мА. Диоды Д104 вполне заменимы диодами серий Д220, Д223 и т. п. Регулировка сводится к установке подстроечным резистором R15 нулевого напряжения на выходе и подбору резистора R18 до получения при входном напряжении 250 мВ частотой 1000 Гц выходного напряжения, равного 1 В (движки резисторов R7, R11 — в среднем, а резистора R1 — в верхнем по схеме положении). Существенный недостаток описанного, да и многих других подобных устройств на транзисторах — сравнительно большое число элементов и, как следствие этого, довольно большие габариты монтажной платы. Значительно более компактными получаются предварительные усилители на основе операционных усилителей (ОУ). Примером может служить устройство, разработанное москвичом Ю. Солнцевым на базе ОУ общего применения К574УД1А (рис. 3).
Проведенные им исследования показали, что коэффициент гармоник этого ОУ сильно зависит от нагрузки: вполне приемлемый при ее сопротивлении более 100 кОм, он возрастает до 0,1 % при уменьшении сопротивления нагрузки до 10 кОм. Для получения достаточно малых нелинейных искажений автор добавил к указанному ОУ так называемый параллельный усилитель, отличающийся практическим отсутствием искажений типа «ступенька» даже без отрицательной обратной связи (ООС). С ООС же коэффициент гармоник не превышает 0,03 % во всем звуковом диапазоне частот при сопротивлении нагрузки более 500 Ом. Остальные параметры предварительного усилителя следующие: номинальные входное и выходное напряжения 250 мВ, отношение сигнал / шум не менее 80 дБ, перегрузочная способность 15дБ. Как видно из схемы, устройство состоит из линейного усилителя с горизонтальной АЧХ на ОУ DA1 и транзисторах VT1 — VT4 («параллельный» усилитель) и пассивного мостового регулятора тембра (элементы R12 — R14, R17 — R19, С6 — С9). Этот регулятор при необходимости можно исключить из тракта с помощью реле К1 (сигнал в этом случае снимают с делителя напряжения R10R11). Коэффициент передачи усилителя определяется отношением сопротивления резистора R3 к суммарному сопротивлению резисторов R2, R4. Мостовой регулятор особенностей не имеет. На низших частотах тембр регулируют переменным резистором R18.1, на высших — резистором R13.1. Резисторы R12, R14 предотвращают монотонный подъем и спад АЧХ за пределами номинального диапазона частот усилителя. Для нормальной работы регулятора тембра сопротивление нагрузки должно быть не менее 50 кОм. При работе с источником сигнала, выходное напряжение которого содержит постоянную составляющую, на входе усилителя необходимо включить разделительный конденсатор (на схеме изображен штриховыми линиями). Все детали усилителя, за исключением элементов регулятора тембра, монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плата рассчитана на монтаж резисторов МЛТ, СП4-1 (R4), конденсаторов К53-1а, К53-18 (С1, С4), КМ-6б (С2, С3, С5, С6) и МБМ (остальные). Сдвоенные переменные резисторы R13 и R18 — любого типа группы Б. Элементы регулятора тембра монтируют непосредственно на их выводах и соединяют с платой экранированными проводами. Вместо указанных на схеме в усилителе можно применить транзисторы КТ3107И, КТ313Б, КТ361К (VT1, VT4) и КТ312В, КТ315В (VT2, VT3). Реле К1 — марки РЭС60 (паспорт РС4.569.436) или любое другое с подходящими габаритами и током и напряжением срабатывания. Диод VD1 — любой с допустимым обратным напряжением не менее 50 В. Для соединения с усилительным трактом применен разъемный соединитель МРН14-1 (на плате устанавливают его вилку). Для питания усилителя необходим двуполярный источник питания, способный отдать в нагрузку ток около 30 мА при напряжении пульсации не более 10 мВ (иначе при неудачном монтаже возможно появление заметного фона). Регулировка усилителя сводится к установке требуемого коэффициента передачи с подключенным регулятором тембра и без него. В первом случае нужного результата добиваются изменением сопротивления подстроечного резистора R4 (а если нужно, то и подбором резистора R2), во втором-подбором резистора R11. Усилитель рассчитан на работу с УМЗЧ, описанным в статье Ю. Солнцева «Высококачественный усилитель мощности» («Радио», 1984, № 5, с. 29-34). Регулятор громкости (сдвоенный переменный резистор группы В сопротивлением 100 кОм) включают в этом случае между его входом и выходом предварительного усилителя. Такой же резистор, но группы А, используют в качестве регулятора стереобаланса (один из его крайних выводов и вывод движка в каждом канале подсоединяют к движку регулятора громкости, а другой крайний вывод — к входу УМЗЧ). В последние годы промышленность освоила выпуск интегральных микросхем (ИС КМ551УД, КМ551УД2), специально предназначенных для работы во входных каскадах трактов звуковой частоты бытовой радиоаппаратуры (предусилителях-корректорах электропроигрывателей, усилителях записи и воспроизведения магнитофонов, микрофонных усилителях и т. п. устройствах). Их отличают пониженный уровень собственных шумов, малый коэффициент гармоник, хорошая перегрузочная способность. На рис. 5
приведена схема предварительного усилителя на ИС КМ551УД2 (предложена москвичом А. Шадровым). Эта ИС представляет собой сдвоенный ОУ с напряжением питания от ±5 до ±16,5 В. ИС с индексом А отличается от прибора с индексом Б вдвое меньшим (4 В) входным синфазным напряжением и нормируемым приведенным к входу напряжением шумов (не более 1 мкВ при сопротивлении источника сигнала 600 Ом; у КМ551УД2Б оно не нормируется). Номинальные входное и выходное напряжения этого усилителя такие же, что и у устройства по схеме на рис. 1, коэффициент гармоник в диапазоне частот 20..Гц не более 0,02 %, отношение сигнал / шум (невзвешенное) 90 дБ, Диапазон регулирования громкости и тембра (на частотах 60 и 16000 Гц) соответственно 60 и ±10 дБ, переходное затухание между каналами в диапазоне частот 100..Гц не менее 50 дБ. Входное и выходное сопротивления угилителя соответственно 220 и 3 кОм. Мостовой регулятор тембра включен в данном случае в цепь ООС, охватывающей ОУ DA1.1 (здесь и далее в скобках указаны номера выводов второго ОУ микросхемы). На входе включен тонкомпенсированный регулятор громкости на переменном резисторе R2.1 с отводом от токопроводящего элемента. Тонкомпенсацию (подъем составляющих низших частот на малых уровнях громкости) можно отключить выключателем SA1.1. Устойчивую работу ИС КМ551УД2 (ее АЧХ имеет три перегиба) обеспечивают конденсатор С7 и цепь R5C5, номиналы которых выбраны для коэффициента передачи Ки=10 (скорость нарастания выходного напряжения при таком усилении достигает 3…4 В/мкс). Конденсаторы С12, С13 предотвращают взаимосвязь усилителя с другими устройствами тракта при питании от общего источника. Переменным резистором R12.1 (в другом канале R12.2) регулируют стереобаланс. Все детали усилителя, кроме переменных резисторов R2, R7, R11 и выключателя SA1, монтируют на печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита. Рассчитана она на установку резисторов МЛТ, конденсаторов МБМ (С1, С10), БМ-2 (СЗ-С5, С11), KM (C6, С7, С12, С13) и К50-6, К50-16 (остальные). Конденсаторы МБМ и БМ-2 монтируют вертикально. Для регулирования громкости и стереобаланса подойдут любые сдвоенные переменные резисторы группы А, для регулирования тембра — резисторы группы Б. Налаживания усилитель не требует. АЧХ мостовых регуляторов тембра имеют, как известно, фиксированные частоты перегиба, поэтому плавно регулируется, в сущности, только крутизна участков АЧХ левее и правее этих частот, причем ее максимальное значение не превышает 5…6 дБ на октаву. Для получения требуемых пределов регулирования тембра на высших и низших частотах звукового диапазона частоты перегиба приходится выбирать в области средних частот. Такой регулятор малоэффективен в том случае, если необходимо подавить низко — или высокочастотные помехи в спектре сигнала. Например, при частоте перегиба 2 кГц регулятором тембра можно понизить уровень помехи частотой 16 кГц на 15-дБ, только ослабив одновременно составляющие спектра 8 и 4 кГц соответственно на 10 и 5 дБ. Ясно, что в подобном случае это не выход из положения, поэтому для подавления помех на краях спектра иногда используют отключаемые фильтры нижних (ФНЧ) и верхних (ФВЧ) частот с большой крутизной спада АЧХ за пределами полосы прозрачности. Однако и в этом случае нужный результат достигается далеко не всегда, так как эти фильтры обычно имеют фиксированные частоты среза. Иное дело, если фильтры сделать перестраиваемыми по частоте. Тогда, плавно смещая грааницы диапазона пропускаемых частот в нужную сторону, можно будет «вывести» помеху за его пределы, не влияя при этом на форму АЧХ внутри диапазона. Кстати, такие фильтры целесообразно сделать неотключаемыми: они помогут бороться с инфранизкочастотными помехами от механизма недостаточно совершенного электропроигрывающего устройства.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ СТЕРЕОУСИЛИТЕЛЬ
Е. Девятов
В последнее время радиолюбители все большее внимание уделяют высококачественным усилителям мощности звуковой частоты. Однако на качество звуковоспроизводящего тракта оказывает большое влияние и предварительный усилитель, который должен обладать малым коэффициентом гармоник, низким уровнем собственных шумов, высокой перегрузочной способностью, а также хорошим согласованием с различными источниками сигнала звуковой частоты. Предлагаемый предварительный стереоусилитель в значительной степени отвечает этим требованиям. Он предназначен для совместной работы с любым усилителем мощности чувствительностью 0,5…1 В и входным сопротивлением не менее 1 кОм. Особенностью усилителя является отсутствие щелчков при включении и выключении всех кнопок управления.
Входной сигнал поступает на переменный резистор R1, являющийся регулятором баланса, а с его движка-на затвор полевого транзистора VT1, включенного истоковым повторителем. Истоковый повторитель обеспечивает высокое входное сопротивление усилителя и нормальную работу тонкомпенсированного регулятора громкости. С истока транзистора VT1 сигнал поступает на переменный резистор R6, выполняющий функцию регулятора громкости, ас его движка-на вход усилителя напряжения, выполненного на транзисторах VT2 и VT3 разной структуры. Коэффициент усиления этого каскада 22 дБ. С коллектора транзистора VT3 сигнал подается на регуляторы тембра, а затем еще на один усилитель напряжения на транзисторах VT4 и VT5, компенсирующий ослабление сигнала на узле регулировки тембра звука. Тембр звука по низшим частотам регулируют переменным резистором R22, по высшим — резистором R27. Кнопкой SB1 включают тонкомпенсацию, выполненную на резисторе R6 без отвода. Кнопкой SB2 переключают канал усилителя на режим «Моно». Кнопкой SB3 включают ФНЧ с частотой среза 10 кГц, кнопкой SB5- ФВЧ с частотой среза 60 Гц. Крутизна спада АЧХ фильтров 6 дБ/октаву. Кнопкой SB4 отключают регуляторы тембра для получения линейной АЧХ. Оба канала предусилителя питаются от стабилизированного источника постоянного тока напряжением 20 В. Максимальный потребляемый ток 50 мА. Конструкция и детали. Усилитель собран на печатной плате размерами 135х50 мм (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Все постоянные резисторы МЛТ-0,25, переменные-сдвоенные СПЗ-ЗОг. Резисторы R6, R22 и R27 должны быть группы В, a R1 — группы А. Подстроечный резистор R34-СП-5. Конденсаторы — К50-6 и КМ. Кнопочные переключатели П2К. Транзистор КП303Г можно заменить на любой из этой же серии. Вместо КТ3102Д можно применить транзисторы этой же серии с буквенными индексами А, Б, В, КТ315 (Б, Г) или КТ342 (А, Б), вместо транзисторов КТ3107Д-КД3107 (Б, Г, Е, Ж), КТ361 (Б, Г) или КТ502(Б, Г).
Налаживание усилителя начинают с проверки отсутствия ошибок в монтаже. Затем включают питание и подбором резистора R3 устанавливают на истоке транзистора VT1 напряжение 8…9 В. Далее на вход подают от генератора сигнал частотой 1000 Гц напряжением 250 мВ, а к выходу подключают осциллограф и высокоомный вольтметр. Движки регуляторов громкости и тембра устанавливают в верхнее по схеме положение, а регулятора баланса — в среднее. Подстроечным резистором R34 устанавливают на выходе усилителя напряжение 1 В и увеличивают напряжение генератора до тех пор, пока не наступит двухстороннее ограничение сигнала. Симметричности ограничения сигнала на выходе усилителя добиваются подбором резистора R12. При необходимости более точно подбирают и резистор R29. Коэффициент гармоник, указанный в основных технических характеристиках описанного предусилителя, измерялся автоматическим измерителем нелинейных искажений С6-7, а в качестве источника входного сигнала использовался генератор ГЗ-112-1.
Тестирование темброблока.
На картинке схема включения блока регуляторов при снятии Амплитудно-Частотных Характеристик (АЧХ).
Я использовал для снятия АЧХ программу «SpectraLAB», как в качестве Генератора Качающейся Частоты (ГКЧ), так и в качестве анализатора спектра.
Правда, пришлось запустить сразу две копии программы. ГКЧ на одном компьютере, а анализатор на другом.
При запуске генератора и анализатора на одном и том же компьютере, из-за малого затухания между входами и выходами моей встроенной аудио карты, погрешность измерения была неприемлемой.
На графике АЧХ блока регуляторов при включённой тонкомпенсации и среднем положении регуляторов ВЧ и НЧ.
АЧХ темброблока, снятая при максимальном подъёме (верхняя кривая) и максимальном завале (нижнаяя кривая) ВЧ и НЧ.
