Разработка усилителя мощности звуковой частоты (стр. 3 из 6)
Основное усиление обеспечивает каскад на транзисторе VT6, в котором, чтобы получить максимальное усиление при минимальных искажениях, применяется источник тока на транзисторе VT7. Выходной эмиттерный повторитель на транзисторе VT8 с активной нагрузкой на транзисторе VT9 устраняет влияние нагрузки на параметры нормирующего усилителя. Для улучшения температурной стабильности узла в качестве образцов источников напряжения используются светодиоды HL1 и HL2. Диод VDI защищает конденсатор С6 от положительного напряжения. Цепь ООС С6, R10, R11, охватывающая усилитель, обеспечивает его необходимый коэффициент усиления. Конденсаторы С7 и С8 предотвращают самовозбуждение нормирующего усилителя.
Налаживание усилителя заключается в установке необходимого коэффициента усиления подбором резистора R10.
Рис. 5
ГЛАВА 5 РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИДля наиболее комфортного прослушивания, АЧХ регулятора громкости должна иметь вид, представленный на рисунке 6.
Рис. 6 АЧХ при трех положениях регуляторах громкости, a – максимальную, b – среднюю, c – минимальную.
Реализовать такие кривые электронно довольно сложно. При снижении уровня громкости, хуже воспринимаются НЧ и ВЧ составляющие звука (по кривым равной громкости). Частотно – зависимые регуляторы громкости выравнивают громкость звучания звуковой картины в соответствии с субъективными особенностями слуха человека.
Тон компенсацию почти во всех устройствах можно исключить, т.к. её применение не всегда оправдано, по причинам:
1. Для данного положения регулятора громкости и заданного им уровня тонкомпенсации, реальные уровни входного сигнала могут меняться.
2. Практическая реализация АЧХ отличается от желаемой по экономическим параметрам.
3. Нелинейные характеристики чувствительного слуха, теоретически требуют дополнительного сжатия сигнала, зависящего от его уровня.
4. Вносятся дополнительные фазовые искажения в сигнал
5. Для многих инструментов тембральная окраска меняется с уровнем громкости на них.
Пассивный цифровой регулятор громкости изображен на рисунке 7.
Регулятор используют совместно с селектором входных сигналов. Регулятор громкости состоит из электронного переключателя на 32 положения и цифрового узла управления им. Достоинством этого регулятора также является большая точность совпадения каналов, определяемая допуском резисторов делителя.
Цифровой регулятор громкости имеет следующие основные технические характеристики: | Номинальное входное напряжение. | 200 мВ |
| Номинальное выходное напряжение. | 200 мВ |
| Максимальное входное напряжение. | 6 В |
| Глубина регулировки громкости. | 64 дБ |
| Напряжение питания. | 15 и 7,5 В |
| Ток потребления. | 30 мА |
Рис. 7. Принципиальная схема цифрового регулятора громкостиСобственно электронный переключатель выполнен на микросхемах DD1, DD2 и DA1. Управляется он цифровой частью на микросхемах DD3 — DD9. Переключатель состоит из двух секций: одной (на микросхеме DD2 и резисторах R13 — R16) на четыре положения с шагом 2 дБ, второй (на микросхеме DD1 и резисторах R3 — R10) на восемь положений с шагом 8 дБ.
Между ним» установлен развязывающий усилитель на микросхеме DA1.1 с коэффициентом передачи около 1. Такое построение позволяет создать переключатель на 32 положения, используя всего 12 резисторов делителя. Состояние секций переключателя определяется пятиразрядным кодом, вырабатываемым цифровым узлом управления, собранным на микросхемах DD3 — DD9.
Узел управления содержит задающий генератор (на элементах DD 3,3, DD 3.4, DD 5.2), вырабатывающий сигнал с частотой около 4 Гц, и реверсивный счетчик (DD4.1, DD9), вырабатывающий пятиразрядный код управления.Элементы DD6.2, DD6.3, DD8.1, DD 8.2, DD5.3, DD3.5, DD3.6, DD7.1 — DD 7.3 обеспечивают реверсирование счетчика и ограничение счета снизу и сверху. Элементы DD6.1, DD 3.2, DD5.1, DD 5.2 необходимы, чтобы задающий генератор работал при нажатии любой из кнопок SB1 или SB2. Триггер DD4.2 устраняет дребезг их контактов. С помощью кнопок SB3 — SB6 делают предварительную установку счетчика DD9 и тем самым задают любой начальный уровень громкости. Элемент DD 3.1 совместно с резисторами Rl, R2 и конденсатором С1 формирует импульс установки счетчика в нулевое состояние.
Особенностью регулятора является то, что при разомкнутых контактах кнопок SB1 и SB2 весь электронный переключатель находится в статическом положении и не вносит в усиливаемый аналоговый сигнал дополнительных помех. Это позволяет монтировать аналоговую и цифровую части регулятора на одной плате.
Узел управления общий для двух каналов. Стереобаланса добиваются изменением усиления выходного каскада в селекторе входных сигналов. Если сделать цифровое управление раздельным для левого и правого каналов, то баланс устанавливают раздельной регулировкой громкости.
Регулятор смонтирован на унифицированной монтажной плате с применением переходных панелей для микросхем серии К564. В устройстве использованы резисторы МЛТ-0,25 (с точностью 5% в делителе и 10% — остальные) и конденсаторы КМ-4, КМ-5, К53-1. В качестве кнопок SB1, SB2 можно применять переключатели без фиксации любого типа (например МП-3), вместо SB3 — SB6 — переключатели любого типа с фиксацией.
Учитывая сложность устройства, необходимо обратить внимание на правильность монтажа. Для проверки работоспособности регулятора необходим стабилизированный источник питания с напряжением 15 В и током не менее 30 мА. Напряжение 7,5 В берется с селектора входных сигналов. Налаживание устройства состоит в попарном подборе резисторов делителя R3 — R10 и R13 — R16.
Регулятор тембра является, как правило, обязательным узлом современного высококачественного устройства звуковоспроизведения. Основное его назначение — обеспечить такое регулирование АЧХ усилительного устройства, чтобы компенсировать частотные искажения, вызванные несовершенством акустических систем, или сформировать АЧХ под конкретную фонограмму с учетом акустических свойств помещения и дефектов записи фонограммы и тем самым восстановить естественный тембр звучания. Регулировка тембра звучания основана на изменении АЧХ усилителя в определенной области частот. Коррекция АЧХ усилителя 34 достигается в основном с помощью цепей, содержащих конденсаторы и переменные резисторы и влияющих на АЧХ на краях рабочего диапазона частот.
В последнее время для регулировки АЧХ усилителя все чаще используют многополосные регуляторы тембра — эквалайзеры с LCR-элементами, которые позволяют изменить АЧХ на нескольких участках частотного диапазона. Точность коррекции АЧХ усилителя обычно повышается при увеличении числа частотных полос, в которых происходит раздельная коррекция.
Для повышения плавности и глубины регулирования тембра , все чаще используют активные элементы — транзисторы и ОУ, а также включают регулирующие элементы в цепь ООС. В отличие от пассивных регуляторов (имеющих только цепи формирования АЧХ и согласующие каскады) активные регуляторы обеспечивают большее отношение сигнал — шум и больший диапазон регулировки тембров примерно при том же количестве элементов.
 |
Регулятор тембра на ОУ К153УД2 имеет следующие основные технические характеристики:
| Номинальное входное напряжение. | 0,15 В |
| Коэффициент передачи на частоте | 1 кГц - 15 дБ |
| Пределы регулирования тембра на частоте, Гц: | |
| 100. | ±12 дБ |
| 10000. | ±13 дБ |
| Перегрузочная способность (относительно уровня 12 дБ), | не менее 10 дБ |
| Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20... 20 000 Гц | не более 0,1% |
| Отношение сигнал-шум (невзвешенное), | не менее 70 дБ |
| Входное сопротивление. | 100 кОм |
| Выходное сопротивление. | 1 кОм |
| Напряжение питания. | ±15 В |
| Ток потребления. | 10 мА |
Такой активный регулятор тембра с RC мостом в цепи ООС (рис. 8), несмотря на простоту, обеспечивает достаточную глубину изменения АЧХ усилителя в области низших и высших частот. Пределы регулировки АЧХ на частотах 50 Гц и 15 кГц составляют около ±16 дБ. Наличие ОУ DA1 позволяет получить коэффициент передачи напряжения регулятора больше единицы.