Схема предварительного усилителя на микросхеме. Высококачественный предварительный усилитель на микросхемах: схема и особенности конструкции

alexxlabСхем
Какие микросхемы лучше всего использовать для предварительного усилителя. Как добиться низкого уровня шумов в схеме предусилителя. Какие особенности имеет схема регулятора громкости и тембра в высококачественном предварительном усилителе.

Содержание

Ключевые особенности схемы предварительного усилителя

Данная схема предварительного усилителя разработана с учетом современных требований к качеству звука и уровню шумов. Основные особенности конструкции:

  • Использование современных малошумящих операционных усилителей NE5532 и LM4562
  • Применение низкоомных резисторов во всех звуковых цепях для снижения уровня шумов
  • Параллельное соединение усилительных каскадов для дальнейшего уменьшения шумов
  • Регуляторы громкости, баланса и тембра на переменных резисторах 1 кОм
  • Фонокорректоры для ММ и МС звукоснимателей
  • Симметричные выходы
  • Модульная конструкция на отдельных печатных платах

Выбор операционных усилителей для предварительного усилителя

В большинстве каскадов схемы применены операционные усилители NE5532. Это проверенные временем микросхемы, обладающие хорошими характеристиками по шумам и искажениям. В некоторых узлах, где требуется работа на низкоомную нагрузку, использованы более современные LM4562, позволяющие получить меньшие искажения.


Автор намеренно отказался от применения экзотических или дорогостоящих микросхем типа AD797, так как это значительно усложнило и удорожило бы конструкцию. При этом применение параллельного соединения каскадов на NE5532 позволяет добиться сопоставимых характеристик по шумам.

Методы снижения уровня шумов в предварительном усилителе

Для достижения ультранизкого уровня шумов в схеме применены следующие методы:

  1. Использование низкоомных резисторов (1-10 кОм) во всех звуковых цепях
  2. Применение переменных резисторов минимально возможного номинала 1 кОм
  3. Параллельное соединение усилительных каскадов (по 2-4 параллельных каскада)
  4. Установка входных RC-фильтров для подавления ВЧ-помех
  5. Использование буферных каскадов для повышения входного сопротивления

Благодаря этим мерам удалось достичь отношения сигнал/шум 98,7 дБА при входном сигнале 0,2 В.

Особенности схемы регулятора громкости и баланса

Регулятор громкости и баланса выполнен на сдвоенном переменном резисторе 1 кОм. Для улучшения характеристик применены следующие решения:


  • Усилительный каскад на LM4562 с регулируемым коэффициентом усиления
  • Двойной буферный каскад в цепи обратной связи для стабилизации коэффициента усиления
  • Противофазное включение потенциометров левого и правого каналов для реализации регулировки баланса

Такая схема позволяет получить широкий диапазон регулировки баланса (+3,6…-6,3 дБ) без ухудшения стереопанорамы.

Схема регулятора тембра в предварительном усилителе

Регулятор тембра выполнен по классической схеме с раздельной регулировкой низких и высоких частот. Особенности:

  • Применение переменных резисторов 1 кОм
  • Увеличенные номиналы конденсаторов из-за низкоомности схемы
  • Диапазон регулировки НЧ ±8 дБ на 100 Гц
  • Диапазон регулировки ВЧ ±8,5 дБ на 10 кГц

При необходимости регулятор тембра может быть отключен, что позволяет исключить его влияние на звуковой тракт.

Симметричные выходы предварительного усилителя

Для подключения к профессиональному оборудованию предусилитель оснащен симметричными выходами. Они реализованы на дополнительных буферных каскадах, инвертирующих сигнал. Это позволяет получить полностью симметричный выходной сигнал с низким выходным сопротивлением.


Характеристики предварительного усилителя

Благодаря применению современной элементной базы и оптимальных схемотехнических решений удалось достичь следующих параметров:

  • Коэффициент гармоник: 0,0015% на 1 кГц
  • Отношение сигнал/шум: 98,7 дБА
  • Полоса частот: 0,2 Гц — 300 кГц
  • Разделение каналов: -102 дБ на 1 кГц

Данные характеристики позволяют использовать предусилитель в составе высококачественных звуковых систем без ограничения качества звучания.

Заключение

Представленная схема предварительного усилителя сочетает в себе простоту конструкции, доступность компонентов и отличные технические характеристики. Применение современных схемотехнических решений позволило достичь ультранизкого уровня шумов и искажений без использования дорогостоящих компонентов. Модульная конструкция упрощает сборку и настройку устройства.


схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)


Эта статья — логическое продолжение моей статьи на Датагоре «Сделай сам корпус усилителя мощности».
К усилителю мощности ЗЧ в пару предполагается предварительный усилитель, в котором предусмотрена коммутация входов, регулировка громкости, возможно — тембров и еще какие-нибудь сервисные возможности.
Предварительный усилитель должен усилить аудиосигнал и согласовать его с усилителем мощности. Также входы предварительного усилителя должны быть согласованы с источником и по напряжению и по сопротивлению.

Хорошая и простая схема, корпус и нестандартное решение управлением регулировок предлагается вам в этой статье.

Содержание / Contents

Не буду вас утомлять описанием выбора и моих раздумий. Приведу сразу принципиальную электрическую схему:
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Реле 1 переключает входы. На реле 2 и 3 сделан обход регуляторов тембра.
Баланс собран по статье «Регуляторы стереобаланса» из журнала «Радио» №1 за 1982 г., автор В. Ежиков г. Загорск. Представлен пассивный вариант схемы.
Анализировать расчет лучше в чем нибудь более гибком, поэтому был применен Microsoft Excel, где я и убедился, как и что работает по этой схеме. У меня в итоге подбора элементов вышла вот такая кривая регулирования:

Вживую тоже работает нормально, именно так как и хотелось.

Входное сопротивление предварительного в среднем положении баланса около 25 кОм. На самом деле оно немного плавает, в зависимости от положения баланса и громкости, но ниже 15 кОм не опускается.
Был еще вопрос, как включать баланс — до регулятора громкости или после? У меня после моделирования получилось, что до, входное сопротивление плавает меньше.

OP1 понятно зачем. Далее темброблок, активный, полная копия темброблока, примененная в «Высококачественном предварительном усилителе» Н. Сухова. Единственно, я не стал точно-точно подбирать емкости, поставил те, что были. Переменные резисторы как мог подбирал, постоянные подобрал поканально, а емкости не стал.

Тем не менее изменения в АЧХ в среднем положении очень незначительны. Осцилограф показывает почти тот же прямоугольник (1кГц), что и на входе. А на на слух незаметно совсем. Схема была сначала нарисована в симуляторе RFSim99 , который и показал, что мне нет особой необходимости все подбирать точно — и так все достаточно хорошо.

График недавних измерений АЧХ (в RMAA) в крайних положениях ручек тембра для наглядности:


На графике средние частоты сдвинуты по оси Y, это из-за разных уровней измерения (по другому не получается, не обращайте внимания), на самом деле середина стоит на 0 дБ. Снимал график на обычном ноутбуке со встроенной звуковой картой, поэтому, сами понимаете, картинка не идеал. Но это только на краях, там где звуковуха уже плоха.

В диапазоне 100 — 10.000 Гц все очень хорошо, а от 50 до 14000 вполне можно мерить, неравномерность мизерная.

АЧХ самой карты, при замкнутых вход на выход:


Снял и кривую в среднем положении ручек:

Видна разбежка в каналах на НЧ, поряка 1дБ, это переменные резисторы с разбросом, а на ВЧ все ровненько.
Когда включен direct (обход темброблока), АЧХ такая же как и у самой карточки:

Хотел еще измерить искажения, но не удалось. Какая-то странность, при подключении предварительного не видно на графике никаких гармоник, хотя при проверке карты, они адекватно отображаются. Около 0.021%.

Емкость С4 рекомендована в схеме Сухова. На плате место под нее есть, была установлена. В дальнейшем я ее убрал (заменил перемычкой), т.к. не нашел нейтрально и красиво звучащей детальки.

Печатная плата разработана давно (как и сам предварительный) и рассчитана на установку ОУ TL071, NE5534, ОРА134. Все переменные резисторы регулировок тембра, громкости и баланса, разъемы входов и выходов установлены на одной плате.

Питание ничего особенного из себя не представляет, неизвестный трансик (не тор) плюс интегральные стабилизаторы. Питание ±15 Вольт и +12 Вольт для реле — от разных обмоток транса. Фильтр питания с выпрямителями и стабилизаторы на одной плате. Трансформатор смонтирован отдельно.

Платка с сетевой кнопкой стоит возле передней панели, провода 220 Вольт идут сначала к ней, потом на предохранители и на первичку транформатора. Никаких наводок и фона нет. Управление переключением входов и режимом direct на галетном переключателе. На фото это самая левая ручка.

Как видите минимум проводов, корпус почти пустой.

Корпус предварительного усилителя я решил сделать попроще, чем у моего УМЗЧ. Мне расхотелось бороться с металлом, необходимости особой не было, поэтому металла мало: передняя панель, задняя панель и крышка. Из тех железяк, что остались от корпуса УМЗЧ. И то крышка из «бутерброда»: меж двух тонких алюминиевых пластин слой пластика.
Зато боковины из настоящего морёного дуба. Выпендрежа не преследовалось, просто доски были, и пошли в дело. Да и тонировать не надо.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Основа всего — шасси, на нем все крепится. Шасси из массива сосны 15 мм. У меня был кусок щита, почему бы и нет? На фото шасси синего цвета. Снизу другого (коричневый). Так уж покрасил. Железяка с отверстиями — это прикрученная к шасси стальная часть какого-то устройства, типа экран чего то там.

Передняя панель из профиля, того же, что и в УМЗЧ, только я немного обрезал его по высоте. Изнутри к ПП крепится деревяшка, к этой деревяшке так все удобно прикручивать. На фото она тоже синенькая.


А крышка спереди вставляется в паз и ничем не крепится.


Шасси, заднюю панель и боковины связывает кусок силуминового профиля-отливки от магнитофона «Маяк». Вот эта профильная фиговина бело серого цвета — она и есть.

К ней крепятся шасси, боковины и задняя стенка из алюминия и деревянная часть передней панели. Сама же металлическая часть переда надевается на эту деревяшку и фиксируется саморезами сверху и снизу (там, где не видно). Ножки — как же без ножек — прикручены саморезами изнутри. Ножки деревянные и сделать это легко. Резиночки на ножках вырезаны из старого коврика для компьютерной мышки.

Немного саморезов + 9 деталей + ножки, чуть терпения и — корпус есть!

Дизайн придумать полбеды, беда когда не знаешь как с ним быть. Внешний вид предварительного усилителя наклевывался довольно легко. Журналы, книги — естественно подсматривал и не один раз.
В результате получился вот такой рисунок:

Только на ватмане и в натуральную величину. Само собой хотел, чтобы предварительный хорошо стыковался с моим готовым усилителем мощности по внешнему виду.

Одна загвоздка: все регуляторы (переменные резисторы) будут установлены на плату, причем в ряд. Если ставить их возле ПП, к разъемам надо тянуть провода, а очень не хотелось. А тут еще ручки тембров вертикально в ряд.
Само собой, еще до начала всех работ я пытался решить, как передать вращение от ручек к резисторам, причем передать качественно. Без решения этого, начинать не имело смысла.

Подумав, и проведя некоторые эксперименты, решил делать карданную передачу. В чуть более упрощенном виде и из доступных деталей. Все гибкие соединения типа тросиков, пружинок и т. д. мне не понравились. Т.е окончательное решение — кардан, если только сумею его сделать.

В принципе, если проявить скрытую в каждом из нас аккуратность, все это не очень сложно, надо только соблюсти баланс между усложнением и качеством конструкции. Настоящий кардан — довольно сложное устройство, тут такое ни к чему. Я отказался от крестовины, вернее от ее части, и упростил все соединения и крепления.
Собственно все видно из упрощенного рисунка:


Трубка у меня из алюминия, толстостенная. Кольца отрезал от лыжной палки. Кое где (на громкости) кольца из медной трубки. Скоба из штампованной гайки-барашка, я только подогнул хвостики гайки до нужной величины. Втулки — некоторые латунные, некоторые алюминивые. Отверстие во втулках было как раз под нарезку резбы М4, чем я и воспользовался, нарезав на одном конце резьбу и прикрепив скобу винтом.

Ось скобы — это короткий винт М4. В скобе нарезана резьба и ввернут винт (до упора), а в кольце — отверстия. Болтаться вдоль оси кольцу не дают подобранные по толщине и проложенные между кольцом и скобой шайбы. Вторая, перпендикулярная ось, сделана насквозь, т.е просверлены и кольцо и трубка насквозь. Диаметр отверстия равен диаметру пластикового пустого стержня от шариковой ручки. Стежень вставлен в отверстие (насквозь) и оплавлен по концам зажигалкой.
Чтобы трубка не болталась, между трубкой и кольцом проложены шайбы из стержня от шариковой ручки потолще.

Со стороны передней панели узел кардана посажен на ось 4 мм и зажат винтами. 4 мм –это диаметр оси полуразобранных потенциометров СП3-33.
Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
На втором конце оси, со стороны лица, закреплена ручка. В данном случае это ручка громкости. Переменные резисторы СП3-33 не отличаются особой точностью изготовления и плавностью движений. Ось, как правило, люфтит, поэтому почти все оси заменил на более точные, а отверстие откалибровал разверткой.
Потом все смазал вязкой демпферной смазкой. Теперь крутишь ручку и ощущаешь — все ОК. Так все устроено со стороны передней панели.

Возле платы еще проще. Потенциометры тембров и баланса достаточны прочные, поэтому второй узел кардана прицепил прямо к движкам резисторов.

Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
Очень помогли капроновые ручки и вставки от ручек от старой аппаратуры. Они классно одеваются на движки потенциометров. А приделать их к кардану — дело техники. Только резистору громкости потребовалась «подпорка». Он хлипковатый (но точный). Ему пришлось поставить дополнительную опору с подшипником.
Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
Понятно, что громкость крутят чаще, поэтому при изготовлении передачи на громкость я приложил больше стараний и сделал понадежней и поточнее. Остальное крутят от случая к случаю, там кое-где «схалявил».
Все это крутится плавно и легко. Никаких заеданий за несколько лет использования не обнаружено.

Можно еще немного поговорить об оформлении таких мелочей, как обрамление ручек и кнопок.
Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Я говорю про пластиковые черные колечки вокруг ручек и кнопки «Сеть». Дело в том, что с некоторых пор мне полюбились ручки, вставленные в переднюю панель насквозь. Для этого прорезаю отверстия в передней панели больше диаметра ручек, а край отверстия прикрываю кольцом, выточенным из полистирола или другой пластмассы.

Точатся кольца достаточно просто, почти на коленке. Единственное обязательное условие — наличие электрического привода вращения. Например, дрели. Остальные инструменты легко изготовить из подручных средств. Резцом может служить хорошо заточенное шило с чуть срезанным острием. Очень важно, чтобы резец был заточен как можно острее, иначе полистирол будет плавиться и ничего не выйдет. По той же причине не нужно стремится снять за один проход много материала.

Заготовкой кольца обычно служит кусок полистирола от задней (если нужен черный цвет) панели какой-нибудь аппаратуры. Или произвольной формы, или, если не лень, в виде круга. Далее эта заготовка клеится «моментом» на шайбу из дерева, зажатую в патрон дрели.

Допустим, есть дрель с патроном и способ как дрель зафиксировать на столе. Допустим я вас соблазнил, и вы захотели сделать как я.
Тогда проще всего закрепить деревянную болванку в дрель следующим способом: берется металлический болт или шпилька с резьбой, от болта отрезается шляпка, в деревяшке сверлится отверстие, приблизительно на 1 мм меньше, чем диаметр резьбы, в начале резьбы снимается широкая фаска. Зажимается болт в патрон дрели и как метчиком, с усилием нарезаем резьбу в отверстии. На самом деле она выдавливается и накатывается. Все, шпилька с резьбой ввинчивается в деревянную болванку до упора и зажимается в патрон дрели.

Итак, клей высох и можно точить.

Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
Лучше будет, если в начале немного снять все острые углы на дереве, т.е немного проточить по диаметру. И биений будет меньше и для рук спокойнее. Целее будут.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Кнопка «Сеть» и тут и в усилителе мощности сделана из крышки от тубуса губной помады, тубус черного цвета. Если повезет, там вообще обработка не нужна. Только если обрезать по длине. Крышка от помады полая. В эту полость туго надо вставить или кусок пластика, или деревяшку. Сверлится отверстие под шток сетевого выключателя в заглушке, и… одевается на выключатель.

Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторовПредусилитель, УМЗЧ, источники.
Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте. Ну вот и всё. В смысле со статьей. Отдельно на датагорском форуме есть тема с карданчиком, кое где раскиданы фото корпуса и схемы. Это попытка свести все воедино. В одну кучку, грамотно скрепленную винтами и клеем и припоем.
Ну может и не очень грамотно, но лучше я не умею.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов

Дмитрий (Dimonos)

г.Минск

Мне 48 лет паяльник в руки взял еще в школе, в году где то 1978, Начал с акустики. Самоучка-радиотехнического образования нет.
Сначала занимался довольно активно,теперь не хватает времени. Сконструировал и изготовил несколько удачных АС (из 10-15 неудачных). Затем пошли кассетные магнитофоны,автомагнитолы,ремонт и настройка акустики и их совместной «жизни» с усилителями.

В данный момент активно «физически» «радио» не занимаюсь, только теория, проекты. Помогаю друзьям и товарищам.

Измерительной аппаратуры нет (только осцилограф и компьютер).

Увлекаюсь… книги разного направления и тематики: фантастика, детективы… Ну не знаю, что сказать.

Уделяю особое внимание доработке (доводке конструкций).
Никакой комерцией по радио не занимался.
Пришел, наверное, чтобы поделиться чем то удачным и приобрести больше знаний и опыта.

 

Схема предварительного усилителя на микросхеме

СХЕМА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

    На рубеже 2004 и 2005 годов возникает естественное желание строить усилители на современной элементной базе, пользуясь передовыми достижениями мировой электронной технологии.
Предлагаю вашему вниманию высококачественный предусилитель на базе EL2125.
Основные материалы БЕСПЛАТНЫ, самодельщики могут свободно использовать их для повторения в своих собственных конструкциях.
    ПОЧЕМУ EL2125 ?
    Превосходный чип, по своим характеристикам предендует едва ли не на 2 место в десятке лучших ОУ по обзорам моделей в 2004г.
    Это конечно, не AD8099 (первое место в мире, премия от Intel «Инновация 2004 года»), но EL2125 уже появился в продаже на рынке СНГ и достать его вполне реально, особенно тем, кто живет в столичных и крупных городах .
        НАСКОЛЬКО ХОРОШИ ХАРАКТЕРИСТИКИ EL2125, СУДИТЕ САМИ :

        Возможность работы на нагрузку до — 500 Ом
        Рабочий дипазон частот до — 180 MHz
        Напряжение питания — ±4.5 … ±16.5 В.
        Коэффициент нелинейных искажений — менее 0,001%
        Скорость нарастания выходного сигнала — 190 V/µs
        Уровень шума — 0, 86 nV/vHz ( лучше, чем у AD8099 ! ! ! )

    Цена EL2125 в розничной продаже обычно $ 3 за штуку, не очень дешево, но оно того стоит.
    Чаще всего, EL2125 встречается в корпусе типа SO — 8 (готовьте микронасадки к паяльникам).
    Должен заметить, что в список характеристик я бы добавил и такой как — » удивительная музыкальность». Этот показатель невозможно измерить приборами и выразить цифрами, он ощущается только на слух.

    РЕКОМЕНДУЮ СЛЕДУЮЩИЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ EL2125 : (после сохранения картинка будет большой)

    1. Как усилитель для телефонов с широким диапазоном сопротивлений :

    2. Как высококачественный предусилитель для оконечных усилителей с двухполярным питанием ( в диапазоне от ± 22 до ± 35 В.) и чувствительностью 20 … 26 дБ :

    Данный ОУ невольно напрашивается в более серьезный предварительный усилитель, созданный на базе усилителя Солнцева и описанного на сайте «Паяльник»:
        В усилителе применены сдвоенные переменные резисторы R11 и R17 любого типа группы Б, R1 и R21 любого типа группы В или А. В качестве тонокомпенсированного регулятора громкости (R21) можно примененить переменный резистор 100 кОм (с отводом от середины). Транзисторы можно заменить на КТ3107И, КТ313Б, КТ361В,К (VT1, VT4) и КТ312В, КТ315В (остальные). Замена ОУ К574УД1 на ОУ других типов не рекомендуется. При значительном уровне постоянной составляющей (в редких случаях) в точке А необходимо установить конденсатор емкостью 2.2 — 5 мкф.

    Описываемый предварительный усилитель подключается к усилителю мощности ЗЧ с входным сопротивлением не менее 10 кОм. Со значительным увеличением Кг, данный ПУ можно нагрузить и на УМЗЧ с Rвх до 2 кОм (что крайне нежелательно), в таких случаях (если Rвх вашего УМЗЧ менее 10 кОм) нужно просто еще раз умощнить выходной каскад ( копию участка схемы VT1-VT2-VT3-VT4-R4-R5-R6-R7, подключить на выход DA2), резисторы R23 и R24 подключить аналогично резисторам R2 и R3, хотя в этом случае возможно повысится уровень шумов. А если Rвх вашего УМЗЧ больше или равно 100 кОм, то в качестве операционного усилителя DA2 рекомендуется применить К574УД1А(Б), это снизит уровень искажений и шумов.

        Возможные изменения в схеме (улучшающие):
    — Для исключения из тракта прохождения звукового сигнала переключателей П2К (весьма ненадежных в работе) рекомендуется переключатель SA1 исключить из схемы (вместе с резисторами R8, R9), а переключатель SA2 перенести на последий каскад замыкая накоротко резистор R23 (резисторы R13, R14 при этом исключаются из схемы).

    Схема предусилителя:

    Так же будет не бесполезным использовать данный ОУ в универсальном предварительном усилителе, способным так же выполнять функцию усилителя для наушников. Принципиальная схемы приведена ниже:

    Эмиттерные повторители VT1-VT2 разгружают выход ОУ, а дальше следует схема с местной обратной связью, способствующая дополнительному снижению не линейных искажений. Резисторами R19 и R20 устанавливается ток покоя окнечного каскада предварительного усилителя, аналогично усилителям мощности, в пределах 7-12 мА. В связи с этим последний каскад необходимо установить на небольшой теплоотвод

Страница подготовлена по материалам сайта http://yooree.narod.ru и http://cxem.net

 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Предварительный усилитель | РадиоГазета — принципиальные схемы для радиолюбителей и меломанов

Предварительный усилитель Автор: Douglas Self (Дуглас Селф), вольный перевод статьи: главный редактор «РадиоГазеты»

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:

Структурная схема предварительного усилителяи

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:

Схема предварительного усилителя.

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:

Печатная плата предварительного усилителя

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:

Печатная плата предварительного усилителя

Увеличение по клику

Данный блок настройки не требует.
Частотные характеристики усилителя и регулятора тембра:

АЧХ предварительного усилителя

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»

Похожие статьи:


SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)


Предлагаемый вашему вниманию стереофонический предварительный усилитель «Zero-FB» состоит из регулятора громкости с буферными каскадами без общей ООС на транзисторах, обладающих высокой линейностью и по субъективным оценкам звучащих лучше буферных каскадов на операционных усилителях.
Он предназначен для использования с высококачественными усилителями мощности звуковой частоты, выполненными на лампах, транзисторах или микросхемах.

Транзисторные симметричные буферные каскады, примененные в предварительном усилителе, могут быть использованы в других конструкциях — микшерах, темброблоках, корректорах и прочих устройствах.

Предварительный усилитель изготовлен в основном на компонентах для поверхностного монтажа и является третьим проектом в SMD практикуме, представленным автором в журнале практической электроники «Датагор».

Содержание / Contents

Предварительный усилитель выполнен по минималистскому принципу «ничего лишнего», рис. 1. Здесь R1 – регулятор громкости, желательно высокого качества; А1 и А2 – буферные усилительные каскады, обладающие высоким входным и малым выходным сопротивлением.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 1. Структурная схема предварительного усилителя
В каскадах А1 и А2 испытывались лампы 6Н2П, 6Н3П, 6Н23П, операционные усилители (ОУ) LM6172, LM4562, NE5532, OPA2134, OPA2604, AD823, OP249, транзисторные двухканальные усилительные каскады с коррекцией «вперед», когда быстродействующий канал компенсирует нелинейность, возникающую в основном канале усиления [1].

Наиболее близкими по субъективному звучанию оказались каскады на лампах и транзисторах. По техническим характеристикам транзисторные каскады обошли ламповые и лишь незначительно уступали каскадам на ОУ.

Поэтому выбор пал на транзисторные буферные усилительные каскады, как более простые в реализации.

За основу взята схема из [1] с небольшим отличием (рис. 2), заключающемся в наличии резистора R1, задающего режим работы каскада по постоянному току.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 2. Линеаризация характеристик в каскаде на составном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером
Работа каскада проверена как в симуляторе, так и на макете. Улучшение свойств усилительных элементов достигается весьма просто, на основе преобразования входного напряжения в выходной ток, без применения обратной связи. Коэффициент гармоник на выходе каскада VT1 за счет добавления резистора R2, падение напряжения на котором компенсирует искажения выходного сигнала, уменьшается на два порядка и при амплитуде выходного сигнала 1 В составляет 0,001%!

Функционирование схемы с коррекцией ошибки поясним следующим образом. По сравнению с каскадом на составном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, схема отличается наличием резистора R2. В результате транзистор VT1 компенсирует нелинейность транзистора VT2.

Базо-эмиттерные переходы транзисторов включены последовательно, изменение напряжения Uбэ транзистора VT2, которое является напряжением ошибки, приложено через резистор R3 к эмиттеру транзистора VT1. Последний для этого напряжения включен по схеме с общей базой.

Токи коллекторов VT1 и VT2, создаваемые генератором ошибки, оказываются противофазными. Ток коллектора транзистора VT1 создает дополнительное падение напряжения на резисторе R2, которое компенсирует искажения выходного каскада транзистора VT2.

Условием компенсации нелинейности транзистора VT2 является выполнение отношения:
R5/R4=R2/R3=Ku.
Здесь номинал R2 должен быть выбран с учетом сопротивления эмиттера VT1. Учитывая, что ток эмиттера задан Uбэ транзистора VT2 и резистором R3, сопротивление Rэ (VT1) достаточно точно может быть вычислено из выражения:
Rэ (VT1)=? tR3/Uбэ=5 Ом,
где? t=26 мВ – температурный потенциал, R3 – сопротивление в кОм, Uбэ=0,55 В – напряжение база-эмиттер транзистора VT2.

Положительным моментом является то, что одновременно с уменьшением искажений происходит подавление напряжения генератора ошибки, т.е. к линейности транзистора VT2 теперь предъявляются гораздо меньшие требования.

По-другому работу узла компенсации можно представить на основе следующих рассуждений. Пренебрегаем током базы транзисторов как линейной поправкой.

Видим, что весь ток, протекающий через резистор R4, протекает и через резистор R5, поэтому сумма падений напряжения на резисторах R5, R2 совпадает с суммой падений напряжений на резисторах R3, R4, с учетом множителя Ku.

Поскольку напряжение на эмиттере транзистора VT1 много точнее следует за входным по сравнению с напряжением на эмиттере VT2, то и искажения на выходе транзистора VT1 много меньше искажений на выходе VT2.

Такая ситуация будет наблюдаться до тех пор, пока сохраняется малосигнальный режим работы транзистора VT1. В нашем случае для его расширения каскад охвачен параллельной отрицательной обратной связью по напряжению через резистор R1.

Поскольку выход каскада на транзисторе VT1 является токовым, компенсация происходит при любом сопротивлении нагрузки, что является весьма ценным свойством схемы.

Переход к симметричной структуре усилителя (рис. 3) позволил дополнительно компенсировать четные гармоники, сведя их к минимуму.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 3. Симметричный буферный каскад с линеаризацией характеристик
В схеме должно выполняться условие компенсации нелинейности двух транзисторов (VT3 и VT4), включенных по переменному току параллельно:
R7/(R6||R8)=R5/(R3||R4)=Ku=2.
Запись в формуле «R6||R8» означает сопротивление параллельно включенных резисторов: R6R8/(R6+R8).
Соответственно, номинал резистора R5 должен быть выбран с учетом суммы сопротивлений эмиттеров транзисторов VT1 и VT2.показана на рис. 4. Буферные усилительные каскады А1, А2 выполнены практически по идентичным схемам и отличаются выбранным током коллектора транзисторов VT1, VT2 (3 мА), VT5, VT6 (6 мА), а также наличием фильтра нижних частот R2, C1 на входе А1.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 4. Принципиальная схема одного канала безОСного предварительного усилителя

Основные технические характеристики:
Входное сопротивление, кОм, не менее — 100
Выходное сопротивление, кОм, не более — 0,5
Коэффициент гармоник при Uвых>=3 В, Rн=47 кОм, в диапазоне частот 20 Гц…20 кГц, %, не более — 0,006
Полоса пропускания, при неравномерности ±1 дБ, Гц — 5…500000 (без элементов L1, R2, C1 и L2)
Максимальный коэффициент передачи — 4

Несложно заметить, что в схеме (рис. 4) все-таки имеется параллельная отрицательная обратная связь через резисторы R3, R4 и R12, R13, достигаемая подключением точек соединения указанных резисторов к коллекторам транзисторов VT1, VT2 и VT5, VT6 соответственно. В таком виде звучание усилителя мне понравилось больше.

Сторонникам полного отказа от ООС рекомендую точки соединения резисторов R3, R4 и R12, R13 подключить к общему проводу. К слову сказать, коэффициент гармоник усилителя в этом случае практически не изменяется.

Простота устройства позволяет сосредоточиться на выборе качественных элементов и их подборе.
Указанные на принципиальной схеме транзисторы можно заменить на BC856/BC857, BC866/BC867.
Постоянные резисторы SMD 1206, однопроцентные. Можно также отобрать резисторы из 5% ряда Е24.
Конденсаторы С2, С3, С7 и С8 танталовые типоразмера B; С4, С6 – типоразмера D.
Конденсаторы С5, С9 неполярные радиальные для обычного монтажа.

Детали (на два канала усилителя)
VT1, VT3, VT5, VT7 – Транзистор ВС860С – 8 шт.,
VT2, VT4, VT6, VT8 – Транзистор ВС850С – 8 шт.,
R1, R21 — Чип резистор J1206-100K – 4 шт.,
R2 — Чип резистор F1206-330R 1% – 2 шт.,
R3, R4 — Чип резистор F1206-2,2М 1% – 4 шт.,
R5, R6 — Чип резистор F1206-220R 1% – 4 шт.,
R7 — Чип резистор F1206-240R 1% – 2 шт.,
R8 — R10 — Чип резистор F1206-820R 1% – 6 шт.,
R11 — Потенциометр ALPS R09-50k (Japan) сдвоенный, для громкости, вал KC – 1 шт.,
R12, R13 — Чип резистор F1206-1,1М 1% – 4 шт.,
R14, R15, R19 — Чип резистор F1206-390R 1% – 6 шт.,
R16, R17 — Чип резистор F1206-100R 1% – 4 шт.,
R18 — Чип резистор F1206-110R 1% – 2 шт.,
R20 — Чип резистор F1206-10R 1% – 2 шт.,
C1 — Конд. 1206 300pF NPO 50V ЧИП – 2 шт.,
C2, C3, C7, C8 — Конд. 4,7/25V тант. B – 8 шт.,
C4, C6 — Конд. 10/50V тант. D – 4 шт.,
C5, C9 — Конд. 100/16V 1016 NPL – 4 шт.,
L1, L2 – Ferrite bead – 4 шт.,
Клеммник 3к шаг 5 мм на плату TB-11B – 3 шт.,
Печатная плата A1 30×28 мм – 2 шт.,
Печатная плата A2 30×28 мм – 2 шт.,
Кросс-плата 50×69 мм — 1 шт.


Размещение деталей на печатных платах показано на рис. 5.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 5.а — буферный каскад А1 (дорожки на стороне элементов)SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 5.б — буферный каскад А2SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 5.в — кросс-плата (печатные дорожки и SMD резисторы показаны на просвет)

Печатные платы выполнены из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм для буферных каскадов и 2 мм для кросс-платы.

Трудоемкость настройки усилителя напрямую связана с качеством выполненной работы по отбору элементной базы.

Вначале проверяют «ноль» на выходах буферных каскадов. Если напряжение составляет единицы милливольт, настройки не требуется. Часто уровень смещения нуля можно дополнительно уменьшить простой перестановкой базовых резисторов (рис. 4; R3, R4 и R12, R13 соответственно).

При бОльшем постоянном напряжении на выходе подбирают один из резисторов (R3 или R4, R12 или R13).
Далее добиваются минимума коэффициента гармоник подбором резисторов R7 и R18. Для измерений использовалась внешняя звуковая карта и программа SpectraPLUS.

Прекрасный предварительный усилитель с отключаемыми регуляторами тембра можно собрать на основе предлагаемых буферных каскадов и технического решения из [2]. Принципиальная схема одного канала показана на рис. 6.
SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)
Рис. 6. Предварительный усилитель с отключаемыми регуляторами тембра.
Потенциометры R3, R6, R10 с характеристикой «А» (for audio)
Здесь А1, А2 – симметричные буферные каскады с линеаризацией характеристик, показанные на рис. 3. Коэффициент передачи каскада равен двум.

На входе буферного каскада А1 установлен фильтр нижних частот, который совместно с L1 исключает из сигнала высокочастотные составляющие, не оказывая влияния на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) в звуковом диапазоне частот.

Узел регулировок весьма оригинален и заимствован от предварительных каскадов интегрального усилителя «NAD-310». Он включает в себя мостовой регулятор тембра и регулятор громкости.

Резистором R3 регулируется тембр нижних частот, R6 – тембр верхних частот, R10 – громкость. Выход регулятора тембра подключен к отводу регулятора громкости. Поэтому регулировка тембра происходит при положении движка регулятора громкости R10 от нижней (по принципиальной схеме рис. 6) части регулятора до отвода. При нахождении движка R10 выше отвода регулировка тембра автоматически отключается.

Диапазон регулировок тембров на частотах 40 Гц и 10 кГц составляет +15/-8 дБ. Очень удачное решение, исключающее возможность перегрузки УМЗЧ и не вносящее дополнительного затухания сигнала!

Переключатель (контакты реле) SA1 позволяет отключить регуляторы и установить линейную АЧХ устройства.
Для сохранения функциональной характеристики регулятора громкости к отводу вместо регуляторов тембра подключается делитель R8, R9.
На выходе усилителя включены развязывающие элементы R11, L2.

Предлагаемый предварительный усилитель обеспечивает высокое качество звуковоспроизведения при простой схемотехнике.
Предложенный транзисторный симметричный усилительный каскад найдет применение в предварительных усилителях, микшерах и прочих устройствах.

Применённое простое схемотехническое решение из [1] позволяет добиться значительного снижения нелинейных искажений, устранить тепловые искажения, повысив термостабильность каскада в целом.

Использование принципа преобразования входного напряжения в ток и относительно низкоомных резисторов обеспечивает широкополостность предлагаемых каскадов.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте. • SMD практикум № 1! 12 простых схем с несимметричным мультивибратором. Аналог микросхемы LM3909 из дискретных элементов
• SMD практикум № 2! Индикатор уровня заряда аккумулятора для автомобилиста1. Кулиш М. Линеаризация каскадов напряжения без ООС / Радио, 2005, №12, с. 16 – 19.
2. Шихатов А. Предварительные усилители // В копилку радиолюбителя. Популярные схемы и конструкции. Книга 2. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007. – 176 с. (с. 55 – 71).

Спасибо за внимание!

SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)

SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)Открываю подписку «Zero-FB» на комплект из 5 заводских плат (стерео пред):
Кросс-плата ПУ (71х51) = 1 шт.
Плата буфера А1 (31х29) = 2 шт.
Плата буфера А2 (31х29) = 2 шт.

Платы отличного качества, с паяльной маской, надписями и пр. приятностями. Нам нужно собрать желающих на 100 комплектов. Минимум — на 50 комплектов. Подтягивайте знакомых и друзей или заказывайте на них.
Стоимость комплекта из 5 плат во время подписки = 600,00 440,00 ₽. Доставка не включена.
Наберём желающих, закажем платы, тогда и по комплектухе порешаем. Все основные SMD уже есть.

Я планирую делать ПП для всех статей на Датагоре, так что поддержите начинание!

SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)Для подписки вносим по ссылке с любой банковской карты или из Я.Кошелька.
Или пополняем мой кошель WebMoney

R132334638544

.
Или пополняем мою карту

СБ № 4276826012198773

из Онлайн-банка или терминала.

В примечании к платежу укажите ваш логин на Датагоре и название подписки — «Zero-FB».
Затем просигнальте в комментариях.

• ПОДПИСКА НА ПЛАТЫ СОСТОЯЛАСЬ, лотов больше нет.
• ПОДПИСКА НА ДЕТАЛИ СОСТОЯЛАСЬ, лотов больше нет.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

SMD практикум №3! Предварительный усилитель «Zero-FB» без ОС. Заказ плат и деталей (завершено)

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.

 

Гринев В.А. Несколько схем для аудиотехники. Начинающему радиолюбителю

wonderful-life-electronics

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.

Схема фильтра НЧ для сабвуфера
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.

Схема микшера для работы с тремя микрофонами
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.

Схема предварительного усилителя с темброблоком
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 радиоадаптера
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.

Схема индикатора уровня звукового сигнала
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.

На рисунке 6 показана схема выходного каскада для работы на автомобильные светодиодные лампы. Используется оптопара с фототранзистором U1, её светодиод подключается вместо индикаторного светодиода.
HF1 — это автомобильная светодиодная лампа. Она мощная и для её коммутации используется мощный ключевой полевой транзистор VT1.

Гринев В.А.
Журнал Радиоконструктор 06-2015

banner-turbobit-unlock