Схема усилителя своими руками. Управляемый напряжением усилитель (VCA) своими руками: простая схема и инструкция по сборке — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает управляемый напряжением усилитель. Какие компоненты нужны для сборки VCA своими руками. Каковы основные характеристики и преимущества самодельного VCA. Какие проблемы могут возникнуть при его создании и как их решить.

Содержание

Что такое управляемый напряжением усилитель (VCA) и зачем он нужен

Управляемый напряжением усилитель (Voltage Controlled Amplifier, VCA) — это электронное устройство, коэффициент усиления которого регулируется подаваемым на него управляющим напряжением. VCA широко используются в звуковой и измерительной технике для различных целей:

Управление громкостью в микшерных пультах и синтезаторах
Создание эффектов компрессии и экспандирования звука
Модуляция амплитуды сигнала в синтезаторах и эффект-процессорах
Автоматическая регулировка усиления в измерительных приборах
Управление мощностью передатчиков

Главное преимущество VCA — возможность быстрого и точного изменения усиления сигнала электронным способом, без использования механических регуляторов. Это позволяет создавать сложные схемы обработки звука и автоматического управления.

Принцип работы VCA на биполярных транзисторах

Простейший VCA можно реализовать на паре биполярных транзисторов, включенных по схеме дифференциального усилителя. Принцип его работы основан на зависимости коэффициента усиления транзистора от тока эмиттера.

При увеличении тока эмиттера внутреннее сопротивление транзистора уменьшается, что приводит к росту коэффициента усиления. Управляющее напряжение задает ток через транзисторы, изменяя тем самым их усиление.

Основные элементы схемы VCA на биполярных транзисторах:

Дифференциальный каскад на транзисторах Q1 и Q2
Источник тока на транзисторе Q4, задающий рабочую точку
Преобразователь напряжение-ток на транзисторе Q3
Операционный усилитель для суммирования выходных сигналов

Такая схема позволяет получить линейную зависимость коэффициента усиления от управляющего напряжения в широком диапазоне.

Схема простого VCA для самостоятельной сборки

Рассмотрим принципиальную схему простого VCA, который можно собрать своими руками:

Основные компоненты схемы:

Q1, Q2 — согласованная пара транзисторов BC547B
Q3, Q4 — транзисторы BC547B
U1 — операционный усилитель TL071
R1-R11 — резисторы (номиналы указаны на схеме)
C1-C4 — конденсаторы (номиналы указаны на схеме)

Схема питается от двуполярного источника ±15 В. Для питания VCA используется отдельный стабилизатор на +5 В.

Характеристики и особенности самодельного VCA

Основные параметры VCA, собранного по предложенной схеме:

Диапазон управляющего напряжения: 0-10 В
Максимальное усиление: 10 дБ
Максимальное входное напряжение: 1 В RMS
Коэффициент нелинейных искажений:
- 0.54% при входном сигнале 1 В RMS
- 0.08% при входном сигнале 250 мВ RMS
Полоса пропускания: 7 Гц — 100 кГц

Особенности данной схемы VCA:

Простота конструкции и доступность компонентов
Хорошая линейность управляющей характеристики
Низкий уровень искажений при умеренных входных сигналах
Возможность регулировки максимального усиления
Наличие некоторого проникновения управляющего напряжения на выход

Сборка и настройка VCA своими руками

Процесс сборки VCA включает следующие этапы:

Подбор и проверка компонентов по схеме
Монтаж элементов на макетной плате или печатной плате
Подключение источников питания и измерительных приборов
Проверка работоспособности и настройка

При сборке следует обратить внимание на следующие моменты:

Желательно использовать согласованную пару транзисторов для Q1 и Q2
Питание VCA нужно развязать от остальной схемы
Для уменьшения наводок рекомендуется использовать экранированные провода
Настройка производится подстроечными резисторами для минимизации искажений

Возможные проблемы и способы их решения

При создании VCA своими руками могут возникнуть следующие проблемы:

Повышенный уровень шума и наводок — решается экранированием и улучшением развязки по питанию
Нелинейность характеристики управления — устраняется подбором резисторов R5-R7
Высокие искажения на больших сигналах — рекомендуется ограничить входной уровень
Проникновение управляющего напряжения на выход — можно уменьшить дополнительной балансировкой

При возникновении проблем рекомендуется внимательно проверить монтаж и номиналы компонентов. В большинстве случаев ошибки сборки легко устраняются.

Применение самодельного VCA в звуковой технике

Несмотря на относительно простую конструкцию, самодельный VCA можно успешно применять во многих устройствах звуковой техники:

Простые компрессоры и лимитеры
Модули управления громкостью
Тремоло-эффекты
Синтезаторные модули огибающей

Схемы автоматической регулировки усиления

Для более требовательных применений рекомендуется использовать специализированные микросхемы VCA. Однако для обучения и экспериментов самодельная версия вполне подойдет.

Заключение и перспективы развития конструкции

Рассмотренная схема VCA на дискретных компонентах позволяет на практике изучить принципы работы управляемых усилителей. Ее можно использовать как основу для создания более сложных устройств.

Возможные направления совершенствования конструкции:

Применение согласованных транзисторных сборок для улучшения симметрии
Добавление температурной компенсации
Использование полевых транзисторов для снижения искажений
Реализация логарифмической характеристики управления
Создание многоканальных версий

Самостоятельная разработка VCA позволяет глубже понять принципы аналоговой схемотехники и получить ценный практический опыт.

САМОДЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

01.06.201901.06.2021 от admin

Добрый день уважаемые радиолюбители. Как сделать себе недорогой и достаточно мощный усилитель с хорошими звуковыми параметрами — такой вопрос мне часто задают новички. честно говоря, этот простой самодельный усилитель был собран по одной причине — на чердаке валялся корпус от старого советского усилителя, а один друг уже надоел мне своей просьбой собрать УНЧ.

Поэтому приступаем к сборке. Трансформатор можно взять готовый на 12 вольт 5-6 ампер или же мотать самому. Фильтрационные конденсаторы — с емкостью чем побольше! В данном случае 9400 микрофарад (суммарно). При максимальной величине регулятора в динамике посторонние шумы отсутствуют, это за счет таких конденсаторов питания!

Диоды серии кд2010. Сам усилитель выполнен на дешевой микросхеме TDA2005, но это достаточно качественная микросхема, которая работает и в мостовом и в стерео режиме.

При мостовом подключении микросхема выдает свыше 20 ватт, при стерео режиме (двухканальная) мощность 12-15 ватт на канал при нагрузке 3 ом, при 4-х омной нагрузке мощность порядка 10 ватт на канал.

Звуковые параметры усилителя тоже на приличном уровне. Усилитель имеет защиту от КЗ нагрузки Защита от перегрева; Защита от бросков напряжения питания в диапазоне до 40 В. Усилитель имеет широкий диапазон питающих напряжений от 6 до 18 В.

Приведем технические характеристики самодельного УНЧ — напряжение питания 6…18 В, ток в режиме покоя 75 мА, пиковое значение выходного тока 3 А, сопротивление нагрузки 2 Ом,выходная мощность 22 Вт,коэффициент усиления по напряжению 50 Дб, диапазон воспроизводимых частот 40 … 20000 Гц, коэффициент нелинейных искажений 1%, и к тому же микросхема стоит всего один доллар.

В статье приведены несколько схем включения усилителя, какую схематику использовать — решайте сами, все они хороши, слышимые искажения у меня не наблюдались никогда, схемы были неоднократно перепробованы и для дешевого и достаточно качественного усилителя — эта микросхема отличный вариант!

Усилитель закреплен на небольшой теплоотвод, а сам теплоотвод прикреплен к корпусу, минус питания желательно заземлить подключая к корпусу устройства.

Усилитель был дополнен также гнёздами <тюльпанами> — все стало выглядеть как импортное!

Входной конденсатор применен с емкостью 0,22 микрофарад. Данный самодельный усилитель был собран по мостовой схеме, для питания маломощного компьютерного сабвуфера, но его можно переключить и на режим широкополосного усилителя. Если собираете навесным монтажом (как в моём случае), то советую зафиксировать места припоев силиконом, для прочности.

Данная микросхема отлично будет работать и как автомобильный усилитель, пара десятков лишних ватт в автомобиле точно вам не помешают. До новых встреч на страницах нашего сайта — Артур Касьян (АКА).

Originally posted 2019-06-01 17:42:31. Republished by Blog Post Promoter

Как зайти в настройки роутера TP-Link?

Инструкции по входу в настройки написал уже практически для всех популярных роутеров. Подготовил даже универсальную инструкцию по входу в панель управления, а вот о компании TP-Link как-то забыл. Поэтому, решил подготовить статью по входу в настройки на роутерах TP-Link. Хорошие и популярные устройства. Сам пользуюсь роутером этой компании уже много лет.

В панель управления TP-Link попасть очень просто. Точно не сложнее, чем на других устройствах. Эта статья подойдет для всех моделей маршрутизаторов TP-Link (TL-WR841N, TL-WR741N, TL-WR940N и т. д.). Так как там практически все одинаково, за что я и люблю TP-Link.

Если вы купили себе роутер, и решили его сами настроить, то без входа в настройки вам не обойтись, это понятно 🙂 Настраивать эти маршрутизаторы совсем не сложно, можете без проблем все настроить по инструкции с нашего сайта (если не найдете, пишите в комментариях). Ну и даже если вам все настроит мастер, в процессе использования роутера, вам все ровно скорее всего придется сменить какие-то настройки. Например: сменить пароль на Wi-Fi, вспомнить забытый пароль в настройках своего TP-Link, или обновить прошивку. А каждый раз вызывать мастера, это не удобно, да еще и дорого. Все можно сделать самому за пару минут, а если что-то не получится, то мы поможем!

Делаем так:

Подключаемся к Wi-Fi роутеру. Подключится можно как по Wi-Fi сети, так и по сетевому кабелю. В настройки TP-Link можно зайти даже с планшета, или смартфона, через приложение TP-Link Tether (но можно и через браузер мобильного устройства). Но я советую использовать компьютер (ноутбук).
Открываем любой браузер и переходим по адресу 192.168.1.1, или 192.168.0.1. Все зависит от модели роутера. Адрес для входа в настройки указан снизу роутера.
Появится запрос имени пользователя и пароля. По умолчанию — admin и admin. Если вы их уже сменили, то укажите свои.
Все, вы зашли в настройки роутера TP-Link.

А теперь давайте рассмотрим все более подробно и с картинками.

Подключаемся к роутеру по Wi-Fi, или кабелю. Подробнее о том, как подключится к Wi-Fi читайте тут. Если у вас роутер новый, только что с магазина, то беспроводная сеть будет иметь стандартное название. Что-то типа «TP-LINK_0919».

Или возьмите сетевой кабель, который идет в комплекте с роутером, и подключите его к компьютеру, или ноутбуку в сетевую карту. А на роутере в желтый LAN-разъем. Вот так:

Подключились, теперь запустите на компьютере любой браузер. Нам нужно узнать, по какому IP-адресу можно зайти в настройки нашего роутера. Обычно, в TP-Link это адрес 192.168.1.1, или 192.168.0.1. Сейчас уже обычно указывают не IP адрес, а домен. Как правило, это tplinklogin.net (этот адрес уже не работает, подробнее об этом писал здесь), или tplinkwifi.net. При этом, так же есть доступ к настройкам по IP-адресу.

Полезная статья: как зайти на tplinkwifi.net, и что делать, если не удается войти в настройки.

Просто посмотрите на наклейку снизу самого устройства. Там будет указан IP-адрес и стандартные логин и пароль, которые нам так же пригодятся.

Может быть указан хостнейм.

Набираем в браузере адрес своего роутера, и переходим по нему. Должно появится окно, в котором нужно указать имя пользователя и пароль. Здесь все просто: стандартный пароль — admin, имя пользователя тоже admin. Если вы меняли эти данные, то укажите свои. Если же вы их забыли, то скорее всего придется делать сброс настроек роутера, что бы снова можно было использовать стандартные данные для входа в панель управления.

Откроется панель управления.

Или такая:

Вот и все, мы зашли в настройки маршрутизатора. Если у вас не получается зайти в настройки роутера, то смотрите эту статью. В ней я писал о решении самых популярных проблем, которые могут возникнуть.

Комментируйте, спрашивайте, делитесь советами! Всего хорошего!

Усилитель с управлением по напряжению своими руками

Эллиот Саунд Продактс

Проект 213

Основной индекс Индекс проектов

Введение

VCA (управляемые напряжением усилители/аттенюаторы) представляют собой особый случай в электронике. Есть несколько возможных способов их создания, но большинство из них не являются линейными. Это относится либо к самому управлению напряжением, либо к искажению, создаваемому простыми схемами (или к тому и другому). Одним из лучших решений является оптрон LED/LDR, который может обеспечить очень хорошие показатели искажений, но его характеристики управления в лучшем случае представляют собой лотерею. Система управления непредсказуема из-за того, что светодиод и LDR (светозависимый резистор). Может быть возможно сопоставить отдельные единицы, чтобы получить полезный результат, но в большинстве случаев это почти невозможно.

Прежде чем идти дальше, я предлагаю вам прочитать статью VCA Techniques. Существует множество различных способов изготовления VCA, но большинство из них не подходят для сборки своими руками, поскольку требуют тщательно подобранных компонентов. Версии IC особенно сложны — ходят слухи, что люди делали блоки VCA Blackmer с дискретными частями, но я нигде не видел ни одного опубликованного. BJT (биполярные переходные транзисторы) работают на удивление хорошо, при условии, что уровень входного сигнала поддерживается «разумным» (что в данном контексте означает не более 500 мВ RMS).

Версия, показанная в статье VCA Techniques, использует текущее зеркало в качестве нагрузки для длинной пары (LTP). Вместо этого я решил использовать простую резистивную нагрузку не только для снижения стоимости деталей, но и для упрощения схемы. Токовая зеркальная нагрузка требует точно согласованных транзисторов, что усложняет конструкцию. Зеркало также нуждается в некоторой коррекции смещения, что является необязательным для резисторных нагрузок.

Описанная здесь схема не претендует на «превосходное качество звука», она практична, и с ней довольно весело собирать и играть. Это было моей целью — не пытаться представить что-то, что никто не может собрать, а образовательную схему, которую также можно использовать. Это было смоделировано, но, что более важно, оно также было полностью испытано на стенде. Я совершенно сознательно не подбирал транзисторы для V _BE или β (бета-gain, он же h _FE), но установил их сразу, как достали из сумки. Я создал стереоверсию, чтобы увидеть, сколько различий существует между ними, без какой-либо обрезки. Я был приятно удивлен как характеристиками искажения, так и шумом и трекингом между ними.

Раньше существовало несколько различных «OTA» (операционных усилителей на крутизне), наиболее распространенными из которых были CA3280 и LM13600/LM13700, но большинство из них исчезло несколько лет назад. Интересно, что LM13700 в настоящее время указан как активный и доступен у нескольких поставщиков. Пара перечисляет это как «конец жизни», и вы можете получить его только в корпусе SOIC (SMD). У меня их нет, поэтому я не могу сравнивать с представленным здесь дизайном. Я ожидаю, что они будут довольно похожи, но версия DIY может быть немного лучше.

Описание цепи

Схема очень похожа на показанную в статье «VCA Techniques», но немного проще. В каждом канале используются четыре транзистора и один операционный усилитель, плюс, конечно, обязательные резисторы и конденсаторы. Неудивительно, что я использовал Veroboard для того, что я построил, и он был протестирован с музыкой и генератором аудиосигнала для тестов искажения и частотной характеристики. Частота хорошая, по крайней мере, до 100 кГц, а нижний предел на 3 дБ ниже на 7 Гц со значениями, которые я использовал.

Чтобы обеспечить правильную работу операционного усилителя, секция VCA питается от отдельного источника питания +5 В. Это должно быть тихо, иначе в LTP (пара с длинным хвостом) будет введен шум. Теоретически он будет компенсирован дифференциальным входом операционного усилителя, но реальность (и закон Мерфи) свидетельствует об обратном. Мой прототип не включает фильтр, так как мне нужен тестовый модуль для «наихудшего случая». Он оказался на удивление тихим даже на максимальном усилении.

Обратите внимание, что управляющее напряжение 0–10 В является ориентировочным. Его можно изменить по желанию, и во время некоторых тестов я использовал 0-12 В. Более высокое управляющее напряжение даст соответственно более высокий коэффициент усиления с ограничительным резистором CV (R7), оставленным на 10 кОм. Аналогичным образом, уменьшение сопротивления резистора R7 увеличивает максимальное усиление, но при этом значительно увеличивается сквозное прохождение управляющего напряжения. Где-то между 0-10В и 0-12В при рекомендованном сопротивлении близко к оптимальному. Существует «мертвая зона» при самых низких напряжениях. Ток не может протекать до тех пор, пока напряжение на базе транзисторов Q3/Q4 не достигнет 500 мВ, а входной ток Q3/Q4 находится в диапазоне от 10 мкА до 930 мкА в рабочем диапазоне.

Рисунок 1. Схема VCA

Управляющее напряжение составляет от нуля до +10 В, что обеспечивает минимальное усиление, равное нулю (максимальное ослабление), и максимальное значение, равное 3,18 (10 дБ) при указанных значениях. Максимальное рекомендуемое входное напряжение составляет 1 В RMS, но искажения уменьшаются при более низких уровнях. Перед самим VCA вход ослабляется на 100 (точнее, на 101), поэтому входное напряжение 1 В уменьшается до 10 мВ. Очень жаль, что входной уровень такой низкий, но искажения быстро растут с увеличением. Согласно симулятору, искажение при входном напряжении 1 В составляет около 0,54%, что намного больше, чем обычно считается приемлемым. Уменьшение искажений требует гораздо большей сложности, и становится почти невозможным подобрать транзисторы достаточно точно, чтобы получить хороший результат.

Теоретически добавление эмиттерных резисторов к двум LTP-транзисторам может улучшить линейность, но на практике это практически не имеет значения. Можно использовать примерно до 22 Ом, что уменьшит искажения, но за счет линейности управления. В тестовой версии, которую я построил, я не включал резисторы, и измеренные искажения составили около 0,08% при входном напряжении 250 мВ RMS. Даже при согласовании транзисторов ноль два VCA отслеживаются с точностью до 1 дБ, и это можно улучшить, добавив подстроечный резистор последовательно с входом управляющего напряжения. Как только усиление согласовано с номинальным выходным уровнем (скажем, 500 мВ RMS), два VCA отслеживаются почти идеально (в пределах 0,5 дБ по всему диапазону). Характеристики искажения показаны на рис. 8.

Есть некоторое просачивание управляющего напряжения (CV), так что никуда не годится быстрое изменение коэффициента усиления. Для управления громкостью (например) это не будет проблемой, но может вызвать проблемы с быстродействующими лимитерами или где-либо еще, где быстро меняется усиление. Потенциометр (около 100 Ом) можно использовать для балансировки Q1 и Q2, а контактор подключается к источнику питания +5 В, одним концом к R5, а другим к R6. Горшок отрегулирован для минимального прохода CV. Я не включил это в свой прототип, но полная схема показана на рис. 3.

Рис. 2. Сравнение выхода VCA. Управляющее напряжение

На приведенном выше графике виден сдвиг уровня. Положительные пики достигают +1,3 В, а отрицательные пики достигают -1,645, что указывает на смещение около -144 мВ. Выходной конденсатор, конечно, устраняет это, но любой быстрый переход будет слышен и потенциально слышен (в зависимости от того, как используется VCA). Вы можете использовать версию, показанную на рисунке 3 (с диодами или без них), если хотите улучшить подавление CV. После первоначальных тестов я добавил балансировочные горшки для Q1 и Q2. Они помогли, но не имели оглушительного успеха, потому что я не подобрал транзисторы.

Линейность выходного сигнала по отношению к управляющему напряжению очень хорошая, что является важным фактором для отслеживания нескольких устройств. Как показано, в качестве управляющего напряжения используется идеально линейный линейный генератор (в симуляторе), изменяющийся от нуля до 10 В. Таким образом, ток управления составляет от нуля до ~ 935 мкА, и это отражает Q4, управляющий хвостовым током LTP. Они никогда не будут равны, даже если транзисторы идеально подобраны, поскольку текущее зеркало является лишь базовым. Для этого приложения нет смысла усложнять его.

Уровень входного сигнала составлял 500 мВ RMS (707 мВ пик), что приводило к искажению около 0,18%. Максимальное усиление составляет чуть более двух (6 дБ), но его можно увеличить, увеличив значение резисторов R10 и R11. Это не влияет на искажения, но увеличивает максимальное прохождение управляющего напряжения. Обратите внимание, что выходной конденсатор (C4) подключен таким образом, чтобы обеспечить небольшое отрицательное выходное напряжение при максимальном усилении. Если эти резисторы заменить на 22k, максимальное усиление будет около 4,6 (чуть более 13 дБ). Вы также можете изменить диапазон усиления, изменяя резистор ограничения управляющего напряжения (R7, который действует как преобразователь напряжения в ток). См. ниже подходящие предупреждения по этому поводу — показанное значение близко к идеальному.

Рис. 3. «Расширенная» схема VCA

Версия, показанная выше, включает доступные методы балансировки управляющего напряжения и уменьшения искажений. Два диода действуют как устройства «предварительного искажения» и помогают снизить искажения, особенно при более высоких входных (сигнальных) напряжениях. Диоды могут уменьшить искажения примерно с 0,54% до 0,34% при входном напряжении 1 В RMS или с 0,057% до 0,04% при входном напряжении 250 мВ. Конструктор должен решить, принесет ли это пользу приложению. Обратите внимание, что эти результаты были смоделированы, но симуляция схемы на Рисунке 1 почти полностью согласовывалась с построенным мной устройством, поэтому результаты, вероятно, заслуживают доверия.

Значение R3 может потребоваться изменить в зависимости от диодов (которые должны быть согласованы, если вы согласовали Q1 и Q2). Это то, с чем может играть конструктор, но показанное значение (15k) кажется правильным. Обратите внимание, что значения R2, R4 и R9 также изменены, а максимальное усиление немного ниже. Лично я не думаю, что это стоит дополнительных частей, но я оставляю это вам.

Конечно, один из вопросов, который неизбежно возникнет: «Как это работает?». Коэффициент усиления LTP определяется «хвостовым» током. Когда он низкий (скажем, 50 мкА), очевидно, что ток через Q1 и Q2 составляет всего 25 мкА. Увеличьте хвостовой ток до 500 мкА, и каждый транзистор будет иметь ток коллектора 250 мкА. Управление усилением использует тот факт, что усиление сигнала транзистора можно изменять, изменяя ток эмиттера. Это во многом связано с собственным (внутренним) сопротивлением эмиттера, широко известным (буквально) как «маленькое r-e» (r _и). Принятое значение определяется . ..

r _e = 26 / I _e (в миллиамперах)

При токе эмиттера 25 мкА сопротивление r _и составит около 1 МОм, упав до 104 кОм при 250 мкА. Естественно, при изменении значения r _e изменяется и коэффициент усиления транзистора. Поскольку ток через каждый транзистор изменяется лишь на небольшую величину из-за сигнала, искажения довольно низкие и в основном второго порядка. Поскольку операционный усилитель подключен дифференциально, большая часть 2 9Гармонические искажения 0102 и компенсируются. При CV-сигнале 1 В транзисторы имеют коэффициент усиления 0,38 (т. е. потери), а при 5 В коэффициент усиления равен 3,94. Таким образом, изменяя хвостовой ток, крутизна транзисторов Q1 и Q2 изменяется, что приводит к изменению коэффициента усиления. Хотя некоторым читателям может понравиться полный анализ, я ожидаю, что большинство будет достаточно удовлетворено показанной очень упрощенной версией — она быстро спускается к серьезной математике, чтобы копнуть глубже. Операционный усилитель используется для суммирования двух выходов в дифференциальном режиме, поэтому используется выход обоих транзисторов.

Два транзистора в LTP «разговаривают» друг с другом через свои эмиттеры (обратите внимание, что база Q2 заземлена для переменного тока). Импеданс источника тока очень высок (не совсем бесконечен, но по крайней мере несколько МОм), и сигнал эмиттера практически не «теряется» через источник тока. Если внутреннее сопротивление эмиттера изменяется, то же самое происходит и с сигналом коллектора для обоих транзисторов. Информация, доступная в Сети, не особенно полезна в этом вопросе, хотя этот метод существует уже давно. Все распространенные усилительные устройства (BJT, JFET, MOSFET и лампы [вакуумные лампы]) показывают одинаковый эффект.

Были смоделированы все устройства (BJT, JFET, MOSFET и 12AU7), и все они обеспечивали переменный коэффициент усиления. Интересно, что BJT — это единственное устройство, способное обеспечить почти идеально линейную амплитудную характеристику при изменении управляющего (хвостового) тока, как показано на рис. 2. Все остальные устройства быстрее увеличивали свое усиление при низких токах хвоста, и оно уменьшалось. по мере приближения к максимуму.

Искажение всегда был важным параметром, поэтому я провел некоторые измерения. Я измерил выходной сигнал измерителя искажений, а также запустил функцию БПФ (быстрое преобразование Фурье), чтобы посмотреть на выходные частоты. Нет смысла показывать сам сигнал, так как ни один осциллограф не имеет разрешения, позволяющего увидеть искажения менее 1% или около того (и даже это может быть сложно во многих случаях).

Рис. 4. Форма волны искажения (среднеквадратичное значение 1 В при входной частоте 400 Гц)

Так как это из выхода моего измерителя искажений, поэтому основная частота (400 Гц) удаляется, оставляя только искажение и шум. Искажение интересное. В отличие от большинства схем, искажения ограничены второй и третьей гармониками, и почти ничего кроме них. При входной частоте 400 Гц есть пик на частоте 800 Гц (2 ^{-я гармоника 90 103) и еще один пик на частоте 1 200 Гц (3 ^{-я гармоника 90 103), а то, что остается, скрыто в шуме. Это соответствует симуляции почти идеально. Форма волны примечательна тем, что она довольно гладкая, что указывает на отсутствие гармоник более высокого порядка вообще (они проявляются в виде резких разрывов поверх более низких частот, которые вы можете видеть).}}

Рис. 5. Спектр искажений (среднеквадратичное значение 1 В при входной частоте 400 Гц)

Используя функцию БПФ осциллографа, вы можете увидеть две гармоники, и они имеют почти одинаковую амплитуду. Если используется «балансный» потенциометр с коллекторными резисторами для Q1 и Q2, гармоники 2 ^и подавляются немного больше, но не настолько, чтобы быть значительным (измеренный THD изменяется очень мало).

Обратите внимание, что показанная схема имеет температурную компенсацию , а не , поэтому коэффициент усиления немного зависит от температуры. Он не предназначен для точной схемы, и дополнительная сложность выведет его из области «простого» DIY. При обычном использовании температура транзистора будет почти одинаковой (при комнатной температуре), так как рассеяние очень низкое, поэтому самонагревание отсутствует. Максимальное рассеивание на любом из транзисторов будет менее 2 мВт при любых настройках.

С другой стороны, вы можете получить хороший результат от JFET, и хотя искажения ниже, общий коэффициент усиления также ниже, а управление не является линейным. JFET также имеют широкий разброс параметров, поэтому может быть трудно получить хорошо согласованную пару. Хотя согласованные пары доступны от Linear Systems (например, LSK389), они недешевы. Версия JFET показана ниже и была смоделирована, но не тестировалась на стенде.

Рис. 6. VCA с использованием JFET

Использование JFET означает, что общий коэффициент усиления снижается примерно вдвое по сравнению с BJT. Кривая контроля также нелинейна, и хотя можно изменить «закон» контрольного горшка, вы, вероятно, не будете беспокоиться. Вполне вероятно, что вы сможете уменьшить искажения до уровня менее 0,01%, используя согласованные полевые транзисторы JFET, но стоимость может быть такой, что будет дешевле использовать THAT2181 или аналогичный, что в целом даст лучшую производительность. Тем не менее, эти VCA имеют логарифмическая функция управления (обычно около 6 мВ/дБ), и это может не подходить для некоторых цепей.

Строительство

Это больше образовательный проект, чем что-либо еще, но его можно использовать в относительно нетребовательных приложениях. Искажения слишком велики, чтобы их можно было квалифицировать как hi-if, хотя они намного лучше, чем некоторые ламповые (ламповые) усилители, которые, кажется, нравятся некоторым людям. Искажения низкого порядка, показывающие только вторую и третью гармоники на любом уровне выше -100 дБ относительно 1 В. Используя только дешевые детали, это простой способ поиграть с «настоящим» VCA с минимальными затратами.

Как уже отмечалось, Q1 и Q2 идеально совпадают. Раньше было обычным делом получать двойные согласованные пары в одном корпусе, но сейчас большинство доступных только SMD, что затрудняет самостоятельную работу. Это особенно актуально, если вы используете Veroboard, так как нет простого способа соединения SMD-деталей. Несмотря на то, что некоторые типы сквозных отверстий все еще доступны, «ужасающе дорого» при обсуждении стоимости ничего не стоит. Это неприемлемый путь для дешевого «забавного» проекта «сделай сам» !

Шум на удивление низок, и его не было слышно в моей мастерской, пока я не оказался всего в 100 мм от динамика. Я был приятно удивлен, тем более, что я не включал никакой фильтрации после стабилизатора 78L05, который я использовал для подачи 5В на LTP.

В конструкции нет ничего критичного, и большая часть схем имеет низкое сопротивление и минимальные помехи.

Рис. 7. Фотография прототипа Dual VCA (наведите курсор мыши, чтобы увидеть полный размер)

На фото также показано расположение входов, выходов, постоянного тока и земли. Кусок Veroboard, который я использовал, был обрезком, который оказался достаточно большим, чтобы все поместилось (я изменил фотографию, чтобы удалить «мертвое пространство» справа от операционного усилителя). VCA являются зеркальными отражениями, с двойным операционным усилителем между ними. Регулятор 5 В питает оба набора транзисторов. Различные части схемы должны быть легко узнаваемы на схеме. Разъемы питания постоянного тока находятся справа от операционного усилителя, так как изначально я планировал сделать только один VCA. Второй был добавлен, чтобы я мог сравнить их для отслеживания. Ни у одного из них не было возможности балансировки LTP, но это было добавлено позже (два синих триммера). Я схитрил с ними, так как они являются подстроечными резисторами на 1 кОм, поэтому сопротивление коллекторных резисторов составляет 1500 Ом. Это почти не влияет на работу схемы.

На плате отсутствуют только выходные конденсаторы операционных усилителей и резисторы (C4 и R13). Во всех тестах, которые я проводил, использовалась схема, связанная по постоянному току с выходов, с использованием выводов резистора от контактов 1 и 7 в качестве точек подключения. Резисторные выводы также использовались для ввода сигнала (вверху слева и справа) и управляющего напряжения (внизу слева и справа).

Рис. 8. Гармоники и шум, измеренные с помощью Project 232

Я использовал систему измерения искажений Project 232, чтобы лучше понять характеристики схемы. Система говорит, что THD + N (искажения плюс шум) составляет 0,28%, а шум -82 дБ (достаточно близко). Учитывая, что входной сигнал ослабляется в 100 раз, прежде чем он даже достигает VCA, это указывает на то, что сама схема на удивление тихая. Это не так хорошо, как операционный усилитель среднего уровня, но для простого (и очень дешевого) VCA это намного лучше, чем я ожидал.

Выводы

Помимо очевидного удовольствия от сборки чего-то подобного и игры с ним, VCA идеально подходит для гитарного тремоло (амплитудной модуляции). В отличие от комбинации LED/LDR, глубина тремоло не зависит от частоты и очень линейна. Обратите внимание, что амплитудная модуляция — тремоло , а частотная модуляция — вибрато . «Ручка тремоло» на гитарах Fender названа неправильно — она вызывает вибрато , а не тремоло. Точно так же усилители Fender, заявляющие о «вибрато», обеспечивают тремоло. Максимальная частота тремоло, используемая большинством гитаристов, составляет около 15 Гц (после этого она начинает звучать действительно странно, ), но схема будет работать с любой частотой до 100 Гц — почти наверняка бесполезно, но может быть «интересно». Естественно, модулирующий сигнал должен иметь подходящее смещение по постоянному току, чтобы обеспечить некоторое усиление. Например, близкая к 100% модуляция достигается при наложении пиковой синусоиды 4 В на уровень постоянного тока 5 В. Прохождение CV становится слышимым выше 30 Гц, но это слишком высоко для цепей тремоло.

Существует множество приложений для VCA, но если вы хотите использовать их для управления громкостью Hi-Fi, вам лучше подойдет что-то вроде предусилителя Project 141 VCA. Схемы, описанные здесь, предназначены в первую очередь для развлечения (и да, мне было весело играть с различными эффектами). Что еще более важно, собрать что-то подобное вместе и посмотреть, как это работает, познавательно.

Если кто-то вздумает пожаловаться на то, что я недостаточно далеко продвинулся с улучшениями, то это вполне сознательно. Как сказано во введении, любая самодельная схема должна быть достаточно простой (и дешевой), чтобы каждый мог ее построить и повозиться с результатом, чтобы посмотреть, что получится. Его можно использовать в реальной схеме, если вы не ожидаете чудес. Я, конечно, не стал бы использовать его для hi-if, но как модулятор гитарного тремоло или как простой VCA, предназначенный для поддержания заданного уровня фонового звука (с выпрямителем и фильтром для генерации управляющего напряжения), он должен работать очень хорошо.

Как видно из характеристик искажения, показанных на рис. 8, они намного лучше, чем можно было бы ожидать от чего-то, что стоит менее 5 долларов по частям. Это не привет-если, но это более чем приемлемо для случайного прослушивания, и я ожидаю, что

Каталожные номера

В Сети есть немало -подобных -схем VCA, но большинство из них (ну, ни одна из тех, что я видел) используют текущее зеркало для управления хвостовым током LTP. Эта схема была разработана с использованием основных принципов, и никаких конкретных ссылок не показано, так как они не использовались для создания схемы.

Один полезный сайт (найденный, когда эта статья была почти закончена, и который включает все формулы) находится на веб-сайте Analog Devices — см. главу 12: Дифференциальные усилители, которая является частью серии AD ‘University’. Хотя объяснения в основном довольно хорошие, я считаю, что в представленных формулах есть ошибки (я также могу ошибаться).

Основной индекс Индекс проектов

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2021. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве.

Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Как собрать небольшой простой аудиоусилитель с помощью IC LM386

IC LM 386 Технические характеристики

Как создать небольшой простой аудиоусилитель с…

Пожалуйста, включите JavaScript LM386

Я объяснил множество схем усилителей в Bright Hub, причем некоторые из них были умеренно мощными, а другие — очень мощными. Тем не менее, для новых энтузиастов электроники создание крошечных версий больших схем в большинстве случаев становится более интригующим и забавным. Схемы усилителей с меньшими выходами могут выглядеть незначительными, но на самом деле они больше популярны и находят более широкое применение во многих электронных гаджетах, таких как радиоприемники, плееры iPod, телефоны, передатчики и т. д. Кроме того, эти конфигурации легче понять, их сборка дома становится проще, и поэтому схему можно попробовать и собрать даже в школе студенты.

Здесь предлагается одна такая простая аудиосхема с использованием микросхемы LM386, для работы которой требуется очень мало других внешних пассивных компонентов. Прежде чем перейти к деталям схемы, давайте взглянем на некоторые технические характеристики микросхемы:

IC LM386 — это усилитель мощности, используемый для усиления слабых аудиосигналов при низком напряжении питания. Хотя коэффициент усиления этой ИС установлен на уровне 20, его можно увеличить почти в 10 раз, то есть до 200, просто установив резистор и конденсатор между выводами 1 и 8.

Входы ИС работают относительно земли, при этом выход автоматически смещается на половину напряжения питания.

ИС доступна в четырех версиях, а именно: LM386 N-1, N-2, N-3, которые обычно демонстрируют очень низкие характеристики искажений и хорошо работают с напряжениями в диапазоне от 4 до 12 вольт постоянного тока. Четвертый тип, LM386 N-4, рассчитан на рабочие напряжения от 5 до 18 В постоянного тока, которые являются окончательными безопасными порогами, выше которых устройства либо перестают работать, либо перегреваются и выходят из строя.

Потребляемый ток (потребляемый ток, когда микросхема находится в режиме ожидания) составляет всего около 4 мА.

Максимальная выходная мощность этой ИС будет составлять около 1,25 Вт для громкоговорителей сопротивлением 8 Ом.

Коэффициент усиления по напряжению ИС составляет от 20 до 200 при 26 дБ и 46 дБ соответственно.

Полоса пропускания также достаточно хороша на частоте 300 кГц при работе от источника питания 6 В.

В следующем разделе давайте посмотрим, как описанную выше микросхему можно использовать для создания различных схем небольших аудиоусилителей.

Описание схемы

На приведенной ниже схеме показан основной формат подключения микросхемы в качестве усилителя. Здесь, как обсуждалось в предыдущем разделе, усиление схемы ограничено до 20 за счет размыкания контактов 1 и 8. Внутреннее подключение резистора 1,35 кОм к этим выводам шунтирует микросхему с вышеуказанным коэффициентом усиления. Выход подключается к громкоговорителю через конденсатор фильтра, что обычно наблюдается во всех схемах линейных усилителей на ИС. Потенциометр VR1 на входе функционирует как регулятор громкости, позволяющий настроить выход на желаемые уровни.

Вторая схема показывает, как коэффициент усиления вышеприведенной базовой конструкции можно увеличить почти до 200, добавив конденсатор между контактами 1 и 8 микросхемы. Однако емкость конденсатора не должна превышать 10 мкФ.

Коэффициент усиления можно регулировать от 20 до 200, включив переменный резистор 4K7 последовательно с вышеуказанным конденсатором. Условия избыточного смещения можно уменьшить, подключив неиспользуемый вход к резистору от земли. Однако все проблемы со смещением отменяются, если активный вход подключен через конденсатор. Когда схема настроена на усиление 200, становится необходимым шунтировать неиспользуемый контакт № 7 через конденсатор 0,1 мк на землю, чтобы сохранить стабильность схемы и избежать ненужных колебаний или клиппирования.