Основные параметры усилителей низкой частоты и акустики. Что нужно знать, чтобы не попасться на удочку маркетологов

Усилитель натали домашняя версия

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах. По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Пожалуй, основную роль в решении этого вопроса сыграет выбор усилителя. Функция

Усилитель отвечает за качество и мощь воспроизведения звука. При этом при покупке стоит обратить внимание на следующие обозначения, знаменующие внедрение высоких технологий в производство аудио — аппаратуры:

• Hi-fi. Обеспечивает максимальную чистоту и точность звука, освобождая его от посторонних шумов и искажений.
• Hi-end. Выбор перфекциониста, готового немало заплатить за удовольствие различать мельчайшие нюансы любимых музыкальных композиций. Нередко к этой категории относят аппаратуру ручной сборки.

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание:

• Входная и выходная мощность. Решающее значение имеет номинальный показатель выходной мощности, т.к. краевые значения часто недостоверны.
• Частотный диапазон. Варьируется от 20 до 20000 Гц.
• Коэффициент нелинейных искажений. Здесь все просто — чем меньше, тем лучше. Идеальное значение, согласно мнению экспертов — 0,1%.
• Соотношение сигнала и шума. Современная техника предполагает значение этого показателя свыше 100 дБ, что сводит к минимуму посторонние шумы при прослушивании.
• Демпинг-фактор. Отражает выходное сопротивление усилителя в его соотношении с номинальным сопротивлением нагрузки. Иными словами, достаточный показатель демпинг-фактора (более 100) уменьшает возникновение ненужных вибраций аппаратуры и т.п.

Следует помнить: изготовление качественных усилителей — трудоемкий и высокотехнологичный процесс, соответственно, слишком низкая цена при достойных характеристиках должна Вас насторожить.

Классификация

Чтобы разобраться во всем многообразии предложений рынка, необходимо различать продукт по различным критериям. Усилители можно классифицировать:

• По мощности. Предварительный — своеобразное промежуточное звено между источником звука и конечным усилителем мощности. Усилитель мощности, в свою очередь, отвечает за силу и громкость сигнала на выходе. Вместе они образуют полный усилитель.

Важно: первичное преобразование и обработка сигнала происходит именно в предварительных усилителях.

• По элементной базе различают ламповые, транзисторные и интегральные УМ. Последние возникли с целью объединить достоинства и минимизировать недостатки первых двух, например, качество звука ламповых усилителей и компактность транзисторных.
• По режиму работы усилители подразделяются на классы. Основные классы — А, В, АВ. Если усилители класса А используют много энергии, но выдают высококачественный звук, класса B с точностью до наоборот, класс AB представляется оптимальным выбором, представляя собой компромиссное соотношение качества сигнала и достаточно высокого КПД. Также различают классы C, D, H и G, возникшие с применением цифровых технологий. Также различают однотактные и двухтактные режимы работы выходного каскада.
• По количеству каналов усилители могут быть одно-, двух- и многоканальными. Последние активно применяются в домашних кинотеатрах для формирования объемности и реалистичности звука. Чаще всего встречаются двухканальные соответственно для правой и левой аудиосистем.

Внимание: изучение технических составляющих покупки, конечно, необходимо, но зачастую решающим фактором является элементарное прослушивание аппаратуры по принципу звучит-не звучит.

Применение

Выбор усилителя в большей степени обоснован целями, для которых он приобретается. Перечислим основные сферы использования усилителей звуковой частоты:

1. В составе домашнего аудиокомплекса. Очевидно, что лучшим выбором является ламповый двухканальный однотакт в классе А, также оптимальный выбор может составить трехканальный класса АВ, где один канал определен для сабвуфера, с функцией Hi — fi.
2. Для акустической системы в автомобиле. Наиболее популярны четырехканальные усилители АВ или D класса, в соответствии с финансовыми возможностями покупателя. В автомобилях также востребована функция кроссовер для плавной регулировки частот, позволяющей по мере необходимости срезать частоты в высоком или низком диапазоне.
3. В концертной аппаратуре. К качеству и возможностям профессиональной аппаратуры обоснованно предъявляются более высокие требования в силу большого пространства распространения звуковых сигналов, а также высокой потребности в интенсивности и длительности использования. Таким образом, рекомендуется приобретение усилителя классом не ниже D, способного работать почти на пределе своей мощности (70-80% от заявленной), желательно в корпусе из высокотехнологичных материалов, защищающем от негативных погодных условий и механических воздействий.
4. В студийной аппаратуре. Все вышеизложенное справедливо и для студийной аппаратуры. Можно добавить о наибольшем диапазоне воспроизведения частот — от 10 Гц до 100 кГц в сравнении с таковым от 20 Гц до 20 кГц в бытовом усилителе. Примечательна также возможность раздельной регулировки громкости на различных каналах.

Таким образом, чтобы долгое время наслаждаться чистым и качественным звуком, целесообразно заранее изучить все многообразие предложений и подобрать вариант аудио аппаратуры, максимально отвечающий Вашим запросам.

Высококачественный предварительный усилитель NATALY

Принципиальная схема, описание, печатная плата

Данный предварительный усилитель служит для тембровой коррекции и тонкомпенсации при регулировании громкости. Возможно использование для подключения наушников.

Для высококачественного тракта, имеющего в своём составе УМЗЧ с нелинейными и интермодуляционными искажениями порядка 0,001% становятся важны и остальные ступени, которые должны позволять полностью реализовать заложенный потенциал. В настоящее время известны много вариантов реализации высоких параметров, в том числе и на ОУ. Причиной разработки своего варианта предварительного усилителя стали следующие факторы:

При сборке предусилителя на ОУ порог его выходного напряжения, а следовательно — перегрузочная способность – целиком определяются напряжением питания ОУ, и в случае питания от +\-15В не может быть выше этого напряжения. Результаты субъективных экспертиз предусилителей на ОУ в чистом виде (без выходных повторителей) и с таковыми, например, на основе параллельного усилителя – показывают предпочтение слушателей схеме ОУ+повторитель, при практически идентичных параметрах «с точки зрения Кг», это объясняется сужением спектра искажений ОУ при работе на высокоомную нагрузку и работе его выходного каскада без захода в режим АВ, дающий коммутационные искажения, практически ниже уровня чувствительности приборов (Кг ОУ ОРА134, например – 0,00008%), но хорошо заметных при прослушивании. Именно поэтому, а также по ряду других причин слушатели чётко выделяют предусилитель с выходным каскадом на транзисторах. Известное схемное решение, содержащее интегральный повторитель на основе параллельного усилителя BUF634 довольно дорогостояще (цена буфера не менее 500 руб), хотя внутренняя схема буфера может быть легко реализована на дискрете – за гораздо более вменяемую сумму. Усилители, в которых ОУ работает в малосигнальном режиме, показывают высокие характеристики, но по результатам прослушиваний проигрывают. Кроме того, они очень критичны к настройке и требуют как минимум, генератора меандра и широкополосного осциллографа. И всё это при явно худших субъективных результатах.

Недостаток выходного напряжения при схеме ПУ (ОУ + буфер) может быть устранён при реализации в буфере усиления по напряжению, а глубокая местная ООС устраняет искажения. Достаточно высокий начальный ток покоя в выходных транзисторах буфера гарантирует его работу без характерных для двухтактных структур в режиме АВ искажений. Наличие всего двукратного усиления напряжения позволяет добиться повышения перегрузочной способности на 6 дБ, а при трёхкратном – эта цифра становится равной 9 дБ. При работе буфера от источника питания +\-30В размах его выходного напряжения получается 58 вольт от пика до пика. Если же буфер запитать от +\-45В – то выходное напряжение от пика до пика может составить порядка 87В. Такой запас благоприятно отразится при прослушивании виниловых дисков, имеющих характерные особенности в виде щелчков от пыли. Двухкаскадная реализация предварительного усилителя связана с тем, что темброблок вносит ослабление в сигнал до 10…12 дБ. Конечно, можно компенсировать это путём увеличения усиления второго каскада, но, как показывает практика, на темброблок лучше подавать как можно большее напряжение – это увеличивает отношение сигнал\шум. Кроме того, довольно часто встречаются диски, записанные с большим пик-фактором (громкие пики и довольно низкая средняя громкость). Это не недостаток сведения, скорее, наоборот, потому как звукорежиссёры зачастую злоупотребляют компрессором, пытаясь уместить в диапазон компакт-диска все ступени громкости звука. Но нельзя делать вид, что таких записей не существует. Слушатель при этом добавляет громкость. Таким образом, и второй каскад должен обладать не меньшей перегрузочной способностью, кроме того, он должен обладать малым собственным шумом, высоким входным сопротивлением и способностью без искажений пропускать реальный сигнал после темброблока, в котором крайние частоты звукового диапазона идут с наибольшим подъемом. Дополнительным требованием является линейная АЧХ при отключении темброблока, ровная ПХ при тестировании меандром и субъективная незаметность ПУ в тракте.

В качестве темброблока использован хорошо себя зарекомендовавший темброблок Матюшкина. Он имеет 4хступенчатую регулировку НЧ и плавную регулировку ВЧ, а его АЧХ хорошо соответствует слуховому восприятию, во всяком случае, классический мостовой ТБ, (который тоже может быть применён), слушателями оценивается ниже. Реле позволяет при необходимости отключить всякую частотную коррекцию в тракте, уровень выходного сигнала настраивается подстроечным резистором по равенству усиления на частоте 1000 Гц в режиме с ТБ и при обходе. Регулятор баланса встроен в ООС второго каскада и особенностей не имеет. Малое напряжение смещения у ОРА134 (в практике автора на выходе второго каскада не более 1 мВ) позволяет исключить переходные конденсаторы в тракте, оставив лишь один – на входе ПУ, потому как неизвестен уровень постоянного напряжения на выходе источника сигнала. И, хотя на выходе второго каскада на схеме указаны конденсаторы 4,7мкФ+2200 пФ – при уровне смещения нуля около милливольта и менее – их можно смело исключить, закоротив. Это положит конец спорам о влиянии конденсаторов в тракте на звук – наиболее радикальным методом.

Расчётные характеристики:

Кг в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц — менее 0,001% (типовое значение порядка 0,0005%) Номинальное входное напряжение, В 0,775 Перегрузочная способность в режиме обхода темброблока — не менее 20 дБ. Минимальное сопротивление нагрузки, при котором гарантируется работа выходного каскада в режиме А — при максимальном размахе выходного напряжения «от пика до пика» 58В 1,5 кОм.

При использовании предварительного усилителя только с проигрывателями СД допустимо снижение напряжения питания буфера до +\-15В потому как диапазон выходного напряжения таких источников сигнала заведомо ограничен сверху, на параметрах это не отразится. Налаживание предварительного усилителя следует начинать с проверки режимов по постоянному току выходных транзисторов буферов. По падению напряжения в цепях их эмиттеров устанавливают ток покоя – для первого каскада около 20 мА, для второго – 20..25 мА. При использовании небольших теплоотводов, которые при +\-30В становятся обязательными – можно, ориентируясь по ситуации с температурой — ток покоя увеличить еще немного. Подбор тока покоя лучше всего выполнять резисторами в эмиттерах первых двух транзисторов буфера. При малом токе-увеличить сопротивления, при большом – уменьшить. Изменять нужно одинаково оба резистора. При установленном токе покоя далее ставим регуляторы ТБ в положение, соответствующее максимально плоской АЧХ, и, подав на вход сигнал 1000 Гц с номинальным напряжением 0,775В – замеряем напряжение на выходе второго буфера. Затем включаем режим обхода и подстроечным резистором добиваемся той же амплитуды, что и с ТБ. На завершающей стадии подключаем регулятор стереобаланса, проверяем на отсутствие разных форм неустойчивости (автор с такой проблемой не столкнулся) и проводим прослушивание. Настройка ТБ Матюшкина хорошо освещена в статье автора и здесь не рассматривается. Для питания предусилителя рекомендуется стабилизированный источник питания, с независимыми обмотками для ПУ и релейной коммутации. Технически требования к питанию ничего нового не представляют. Основное – малый уровень СЧ и ВЧ шумов, с подавлением по питанию которых ситуация у ОУ известна. Про уровень пульсаций — он не должен превышать 0,5 – 1мВ.

Полный комплект плат состоит из двух каналов ПУ, РТ Матюшкина (одна плата на оба канала) и блока питания. Печатные платы разработаны Владимиром Лепёхиным.

Двухсторонняя печатная плата Предварительного усилителя:

УВЕЛИЧИТЬ

Печатная плата для ТБ Матюшкина с релейным переключением:

УВЕЛИЧИТЬ Схема стабильна.Пульсаций напряжения на выходе не заметно, измерения проводил на осциллографе в режиме 0,01дел./вольт(у моего это минимальный предел).

УВЕЛИЧИТЬ

Результаты измерений:

На ОРА134 (только первое звено из двух), питание — одноступенчатое, +\-15В:

Кни(1 кГц)…………………….. -98дБ (около 0.0003%) Ким(50Гц+7кГц)……………..менее -98дБ (около 0,0003%)

На ОРА132 (оба звена), полная версия, питание двухступенчатое:

Кни (1кГц)…………………….. -100дБ (около 0,00025%) Ким (19кГц+20кГц)………………. -96дБ (около 0,0003%)

В случае самовозбуждения каскадов на ВЧ следует параллельно резисторам R28, R88 и комплементарным им в другом канале запаять слюдяные корректирующие конденсаторы ёмкостью от 100 до 470пФ. Такое было обнаружено при использовании транзисторов ВС546\ВС556 + 2SA1837\2SC4793.

Во вложениях можно скачать все файлы схем и печатных плат в форматах SPlan 6.0 и SL 5.0 соответственно,

Предыстория проекта такая, примерно в 2008 года, тогда малоизвестный waso (Вадим Могильный) выложил на радиолюбительских форумах Веголаб и Паяльник на обсуждение свой проект — схему усилителя собственной разработки. Авторское название проекта было УНЧ Натали. Схема усилителя разрабатывалась за долго до выкладывания на форумах, еще в 1996-м году. Первые модели УНЧ Натали собирались на отечественных деталях, по причине, что в г. Новокузнецке в середине 90-х с импортом было туго. Даже на отечественной комплектации УНЧ звучал достаточно неплохо, шумы были еле различимы только в непосредственной близости от АС. Сейчас то конечно УНЧ Натали и вся последующая линейка модификаций переведены на импорт. Первые модели УНЧ прошли проверку в нещадном режиме на дискотеках и озвучке разных мероприятий.

В обсуждении проекта, в т.ч. высказывая критические замечания участвовало много форумчан. Но самую большую и непосредственную помощь автору в развитии проекта оказали tsf54 (Сергей) и Shurika (Вадим). Проведена огромная работа: на макетах делалась подгонка режимов, замеры, подбор элементной базы, потом прослушка, отбраковка … и все по новой.

Результатом такой работы стал УНЧ Натали ЭА. Режим работы выходного каскада — SuperA (экономичный А) при токе покоя от 80 до 120 мА.

Технические параметры УМЗЧ:

Номинальная выходная мощность, Вт (про_версия — четыре пары выходных транзисторов) — 300 Вт\ 4 Ом Урезанная версия, Вт (домашняя_версия — две пары выходных транзисторов) — 150 Вт\4 Ом. Кг (THD) на номинальной выходной мощности на частоте 1 кГц, не более 0,0008% (типовое значение — не более 0,0006%) Коэффициент интермодуляционных искажений, не более 0,002% (типовое значение-менее 0,0015%)

Для домашней версии была разведена односторонняя ПП, для компактности монтажа диоды VD18, 19 крепятся со стороны пайки.

УНЧ Nataly ЭА монтаж на радиаторе

Монтаж выходного каскада в один ряд на радиатор не получил широкого распространения, но в макете был опробован:

Собрали УНЧ Натали ЭА домашнюю и про_версии не меньше сотни раз, но особенно хочется выделить из этого потока сборку dimon

(Дмитрий г. СПб). В УНЧ все должно быть прекрасно: звук, детали, корпус… Попробуйте сделать подобный корпус дома.

В усилителе нет привычного термотранзистора, как и в других УНЧ с ЭА от waso. Покрутить многооборотник, чтобы выставить ток покоя не получится, его просто нету. Настройка ЭА требует определенного уровня понимания «что и как делать» и даже при хорошей теоретической подготовке обязательное прочтение FAQ (см. внизу страницы) по настройке до просветления. Тогда значительно сократится число повторяющихся вопросов в теме. Пока из ЭА-2012 делали ЭА-2014, добавляли — удаляли элементы из схемы, особо за порядковыми номерами не следили. Для наведения порядка -приведение к стандарту в маркировке схемы и устранение местами не соответствия порядковых номеров элементов на платах и схемы из первого поста, была открыта тема «ЭА-2014 Продолжение» .

Платы под эту схему сделаны:

Кроме обновления маркировки, для снижения возможности образования земельных петель при сборке УНЧ, внес изменения в разводку GND. GND1 около выходной клеммы соединяется с GND1 (входная земля) шлейфом из проводов.

Т.к. на плате защиты АС цепь Цобеля есть, то на плате УНЧ дублировать не стал. Обращаю внимание, что при настройке обязательно

вешать навесом цепочку, например, как на картинке.

Немного о комплектации. Самая бюджетная пара транзисторов в выходном каскаде (далее ВК) производства TOSHIBA 2SA1943 / 2SC5200. Дороже обойдутся транзисторы фирм SANKEN или ONS (Motorola), но в компенсацию затрат их отмечают, как более музыкальные в сравнении с TOSHIBA. Дорогие, поэтому не так часто применяемые микросхемы LM318H / LM118H от фирм Thomson или NSC в металлическом корпусе, собравшие V2014ЭА ставят на первое место. Очень хорошие отзывы о м/с LT318AN (Linear), по структуре LT-шка — это та же самая LM-ка, но фирма Linear запомнилась (их скупила TI) высококачественной продукцией в частности для усилостроителей. Казалось бы, что м/с с одним название, но разных производителей должны работать одинаково или хотя бы близко, внутренняя структура одна. Но практика показала, что в V2014ЭА, да и других УНЧ, использовать LM318 от TI не рекомендуется, звук блеклый, а от UTC вообще не стоит, звук никакой и возбуд с трудом «лечится». Неплохо себя показали м/с LME49710NA NSC (TI) в пластмассовом корпусе и особенно LME49710HA в металлическом TO-99. Металлический корпус дороже, иногда в разах, но ранее собиравшие на «пластмассе», уверенные «ну-у, куда еще лучше по звуку, все, предел», о с м/с в металле. Пробовали LME49990MA, выпускается только в корпусе SO8, тут видимо кому и как везло от партии м/с. Кто-то писал «выставил режимы и наслаждаюсь», у других «зае… коррекцию подбирать». В общем м/с показала себя несколько «капризной», не с любым набором транзисторов в УН-е была готова работать.

По применению электролитов можно сказать одно, все по возможности «кармана». Для бюджетного варианта вполне подойдет Samwha

В коррекции используется высоковольтная керамика. У высоковольтной керамики толстые пластинки, что гарантирует избежать пьезоэффект. Рекомендую попробовать отечественную керамику К10-43А. Начнем перечислять достоинства: они состоят из двух чипов, один с положительным, другой с отрицательным ТКЕ (изменении емкости при изменении температуры), т.е. изменении емкости в одном чипе, компенсируется другим. Все К10-43А NP0 1% и ОС (особо стабильные), при этом корпус в пластике, т.е. вибростойкие. Еще хорошими параметрами обладают К10-47А, пикушечные конденсаторы все на напряжение 250 — 500В, т.е. пластинки керамики толстые, пьезоэффект исключается.

Некоторые технические моменты по сборке на примере применения микросхем LM318N и OPA134-х:

Обращаю внимание на два момента: 1. у LM318N коррекция C5, а у OPA134-х Rкор-C5. Поэтому на плате предусмотрено в зависимости от типа м/с ставить С или RC, в случаи, когда в коррекции только С, то R ставим перемычку 1206-0. См. картинку:

2. Это балансировка микросхемы, установка «0» на выходе УНЧ с помощью многооборотного подстроечника. На картинках видим, что LM318-я балансируется по ногам 1 и 5, средняя нога СП идет на плюс питания, а у OPA134-х по ногам 1 и 8, средняя так же на плюс питания. В зависимости от типа м/с, предусмотрено включение СП балансировки по выбору 1 и 5 или 1 и 8, для этого достаточно каплей олова закоротить нужные площадки. См. картинку:

Не думал, что возникнут заморочки с монтажом R66, R67. Рекомендуемые автором для установки номиналы в пределах 0R3 — 0R43. Для уменьшения габарита ПП использовал чип резисторы 2512 монтажом с нижней стороны. Обычно паяется 2512-1R по 3 шт. в параллель 1R/3= примерно 0R333. И тут вопрос-нежданчик «а почему четыре посадочных места под чипы 2512?». А если нет в наличии 2512-1R, закончились на планете Земля…, тогда берем в пределах 2512-1R2 — 2512-1R6 и паяем по четыре штуки в параллель. Теперь понятно)?

Монтажка верхнего слоя

:

Монтажка нижнего слоя

:

Архив схем, монтажек и сверловки. Бывают «конфликты» принтера и pdf-ки — это о файле в архиве «сверловка», не печатается 1:1. Контролируйте линейкой или приложите на распечатанный лист плату. Размер ПП 198,12 х 66,55 мм («кривые» размеры, т.к. сетка разводки дюймовая). ПП специально делалась узкой, минимальная ширина по крайним точкам установленных транзисторов ВК 85 мм — это позволяет разместить УНЧ в корпусах типа Амфитон (100 мм высотой).

Архив описания работы и настройки линейки УНЧ ЭА от waso .

Сборка на заказ

: Если для кого-то отладка этого УНЧ сложна, а послушать очень хочется, то по вопросу сборки можете обратиться к
Спиридонов
(Вячеслав).

Платы УНЧ V2014ЭА в сборе

:

Плата блока питания для двойного моно, электролиты d=30мм:

Плата блока питания для желающих нарастить емкость в фильтре при раздельном питании УН-а и выходного каскада (ВК), электролиты d до 25мм:

При двухуровневом питании для желающих, чтобы VT27/28 были запитаны через фильтр, см. «порезать/соединить» на примере плюсового плеча, с минусовым те же манипуляции:

При одноуровневом питании соединить перемычкой (капнуть припой). Но, чтобы VT27/28 были запитаны через фильтр, см. рекомендации выше:

Во второй

ревизии ПП V2014ЭА были исправлены неточности разводки, отпала необходимость резать дорожки. Как и планировалось ранее, питание УНЧ может быть одно или двухуровневое. При одноуровневом питании надо капнуть оловом на контактные площадки (см. стрелки), т.е. восстановить проводники в плечах +/-U питания, при двухуровневом этого делать не надо. В обоих вариантах питание УН-а идет строго через RC фильтр.

На фото: предусилитель «Натали» в корпусе спутникового ресивера

В статье речь пойдет о моём варианте сборки предварительного усилителя «Натали» с удачным решением проблемы корпуса.

Этот проект стал очередным долгостроем в моем списке и побил все сроки по выполнению. Дело в том, что мысль о сборке предусилителя появилась больше года назад, а вместе с мыслью в моем ящичке для деталей поселились почти все необходимые для этой схемы компоненты.

И, как это часто бывает, весь энтузиазм внезапно куда-то испарился, так что пришлось свернуть все начатое на неопределенное время. Хотя почему неопределенное… очень даже определенное – до наступления осенних холодов, когда все летние дела, которых было очень много в этом году, будут завершены и появится свободное время для паяния.

О схеме и деталях

Схему выбирал долго, очень долго! Путь к этому предварительному усилителю начинался с использования в качестве ПУ с регулятором тембра специализированных микросхем вроде LM1036 или TDA1524, но меня от этого греха благополучно отговорили местные форумчане. Далее была схема, взятая с какого-то иностранно сайта на трех ОУ типа TL072 с регулировкой ВЧ и НЧ. Даже вытравил ПП и собрал, и слушал некоторое время этот пред, но не легла душа к нему.
Потом обратил внимание на схему знаменитого предусилителя Солнцева, и уже во время поиска информации по ПУ Солнцева наткнулся на схему, напоминающую солнцевскую в связке с пассивным РТ Матюшкина. Это была . Это было как раз то, что мне надо!

Немного упростив схему предусилителя и, доработав ее под себя, получил вот такой результат. Переход на одноэтажное питание и удаление «лишних» деталей позволило несколько упростить разводку платы, сделать ее односторонней и главное немного уменьшить размеры ПП. В схеме ничего существенного не менял, что могло бы ухудшить качество звука, только убрал ненужные мне функции обхода регулятора тембра, баланса и блок тонкомпенсации.

В схему регулятора тембра

ничего своего не вносил, но все равно понадобилось разводить плату заново, т.к. не нашел в интернете готовую одностороннюю печатку нужного мне размера. Коммутация режимов темброблока сделана на отечественных реле РЭС-47.

Для того, чтобы сделать нужное мне управление регулятором тембра и предусилителем на несколько дней погрузился в теорию принципов работы счетчиков и триггеров отечественных микросхем. Для предусилителя выбрал корпус от спутникового ресивера, отжившего свое, в котором имелось довольно большое окошко, и его нужно было заполнить чем-то красивым и полезным. Так вот, захотелось мне сделать так, чтобы была визуальная информация о режимах регулятора тембра, и лучше, если это будут не светодиоды, а привычные глазу и мозгу цифры. В результате нарисовалась такая схема из трех МС.

К561ЛЕ5 задает импульсы, которые поступают на входы К174ИЕ4 и К561ИЕ9А. Счетчик на ИЕ9 управляет 4-мя ключами, переключающими реле на РТ Матюшкина. Одновременно с этим счетчик на ИЕ4 меняет показания на семисегментном индикаторе АЛС335Б1, указывая, в каком режиме находится регулятор тембра в данный момент. Цифра «0» соответствует режиму с минимальным уровнем низких частот, цифра «3» – максимальным. Еще один простой электронный переключатель выполнен на МС К155ТМ2. Одна половина микросхемы управляет релюшкой, переключающей режимы индикатора уровня сигнала, вторая половина отвечает за реле селектора входов. Ну, и типовая схема индикатора уровня сигнала на МС LM3915 отдельно для каждого канала.

Блок питания

сделан на базе трансформатора ТП-30, разумеется с перемотанной под нужные напряжения вторичной обмоткой.

Все напряжения стабилизированные: +/- 15В — на / LM337 для питания платы предусилителя +9В на 7805 для питания реле и блока управления +5В опять же на для питания USB звуковой карты

Собираем простейшую схему на одном транзисторе

Далее рассмотрим простейшую конструкцию УНЧ, состоящую из одного полупроводника. Обратите внимание, данная схема является одноканальным усилителем. Приведем принципиальную схему такого усилителя.

В качестве примера соберем простейшее звуковое устройство на одном транзисторе.

Сначала следует подготовить необходимые компоненты и оборудование. Для сборки потребуются:

• · Кремниевый транзистор n-p-n типа, например, КТ805, или его аналог.
• · Конденсатор электролитический с емкостью 100 мкФ напряжение у него должно быть 16 или более вольт.
• · Резистор переменный, с сопротивлением примерно 5 кОм.
• · Плата монтажная, если есть. Если нет, можно собрать устройство и навесным монтажом.
• · Радиатор, это обязательно, без него транзистор быстро перегреется и выйдет из строя.
• · Провода для соединения компонентов.
• · Разъем типа мини джек для подключения источника звука. Это может быть компьютер или другой устройство с наличием аудиовыхода, например, возможно использование смартфона.
• · Источник питания постоянного тока 5-12 вольт, это может блок питания или батарейка типа «крона».
• · Паяльник для спаивания элементов, а также припой и канифоль или любой другой флюс.

Будем собирать наш усилитель из уже повидавших жизнь компонентов.

Итак, когда все компоненты подобраны, начинаем сборку. Для начала размещаем компоненты на монтажной плате.

Далее к базе транзистора необходимо припаять минусовой вывод конденсатора и центральный контакт переменного резистора.

Согласно схеме, ко второму контакту переменного резистора присоединяем плюс питания и плюс динамика. Для этого выведем контакт при помощи провода на монтажную плату. Центральный контакт транзистора (коллектор) — это минусовой вывод динамика, его также выведем на плату.

Затем к оставшемуся контакту транзистора (эмиттер) необходимо подключить минусовое питание, а также контакт для отрицательного входного сигнала. Положительным контактом входного сигнала является плюсовая ножка конденсатора.

Сборка практически готова, для начала тестирования осталось впаять три пары провода. Слева направо на фотографии: вход, выход, питание. А также обязательно установить на транзистор радиатор.

Затем приступаем к настройке нашего усилителя. Для этого подключаем все компоненты, обязательно строгое соблюдение полярности. Также перед подключением необходимо убедиться в отсутствии короткого замыкания, особенно при навесной сборке.

Настройка производится путем регулировки переменного резистора, таким образом происходит согласование работы сопротивления динамика и транзистора.

Вот и все, сборка и настройка простейшего усилителя низких частот завершена. Соответственно такой УНЧ является моноусилителем, т.е. одноканальным. Чтобы добиться стереозвучания, необходимо собрать два аналогичных устройства. Следует обратить внимание, такие устройства, собранные по простейшей схеме, нигде не используется ввиду своей нецелесообразности. Для бытовых нужд необходимы более сложные устройства.

О настройке и возможных проблемах

Несмотря на всю кажущуюся сложность схемы и множество деталей, при правильной сборке и применении заведомо исправных и рекомендованных для этой схемы компонентов, можно с большой долей вероятности отгородить себя от неприятных сюрпризов, которые могут возникнуть при сборке данного ПУ. Единственная часть всей этой схемы, которая нуждается в настройке – это собственно сама плата предусилителя. Нужно установить ток покоя, проверить уровень постоянки не выходе, и форму сигнала.
Рекомендованный ток покоя для этого ПУ 20-22 мА, и рассчитывается он по падению напряжения на 15-ти омных резисторах R20, R21, R40, R42. Для тока 20-22 мА на этих резисторах должно падать 300-350 мВ (300:15=20, 350:15=22). Падение напряжения, а соответственно и ток можно регулировать в ту или иную сторону изменением номинала резисторов R9, R10, R30, R31 (в оригинале схемы 51 Ом). Большему току покоя соответствует большее сопротивление резистора и наоборот. В своем варианте, вместо постоянных резисторов 51 Ом, я впаял многооборотные подстроечные номиналом 100 Ом, что позволило без лишних усилий и с высокой точностью выставлять нужный ток покоя.

Две неприятности

, с которыми может столкнуться человек, решивший повторить данный предусилитель — это возбуд, и постоянка на выходе. Причем, как правило, первая проблема порождает вторую. Сначала нужно убедиться в наличии или отсутствии постоянной составляющей на выходе каждого буфера и каждого ОУ. Допускается небольшое количество постоянки, но именно небольшое, грубо говоря не более нескольких мВ.

Если постоянки нет, я вас поздравляю! Если есть – ищем в чем причина, а причин не так уж и много. Это либо ошибка в монтаже, либо «не та» деталь, либо где-то есть возбуд. Первым делом нужно внимательно осмотреть плату на предмет непропая или наоборот – слипшихся дорожек, перепроверить все ли детали нужного номинала вы используете, и если все правильно остается третий вариант, т.е. возбуд. Для его поиска вам понадобится осциллограф.

Сам я столкнулся с этой проблемой. Во всех четырех буферах была постоянка на выходе в размере 100-150 мВ. И причиной ее возникновения оказалась как раз-таки «не та» деталь. Дело в том, что вместо операционных усилителей OPA134 у меня были установлены NE5534, которые не совсем подходят для применения в этой схеме. Долго и безуспешно я боролся с этой проблемой, а проблема исчезла сама собой после замены ОУ на OPA134.

«А вообче-то говоря, TDA ругают зря TDA, если с подходом Не хужее ХайфаЯ»

Автор данной статьи не претендует называться стихотворным гением, но суть заявленного соответствует действительности. Несмотря на относительную простоту и неприхотливость данной микросхемы, правильно собранный и настроенный усилитель обеспечивает высокие выходные характеристики. Настолько высокие, что не уступает брендовой Хай-Фай аппаратуре среднего ценового сегмента. Если Вам нужны студийные «мониторы», либо усилитель высокой верности, то стоит обратить внимание на транзисторные усилители на «рассыпухе», поскольку интегральные усилители имеют некоторые ограничения и не справятся с возложенной на них задачей. А если Вы хотите собрать (да ещё и за пару часов) мощный, надёжный и высокого качества УНЧ — почему бы и нет!

Итоговое качество работы усилителя зависит от ряда условий. В 99% случаев именно несоблюдение некоторых или даже всех этих условий приводит к тому, что усилитель звучит некачественно. А именно:

1. Качественный источник питания, обладающий минимальным уровнем пульсаций напряжения и имеющий высокий уровень перегрузочной способности.
2. Грамотная трассировка печатной платы, сделанная с учётом всех рекомендаций к разводке плат для мощных УНЧ.
3. Минимальное отступление от принципиальной схемы, рекомендованной производителем микросхемы. Здесь допустимы лишь некоторые отступления и улучшения, о которых мы поговорим чуть позже.

Итак, теперь подробнее о каждом из пунктов. Схема включения:

Входная цепь R1C1 является фильтром ВЧ, то есть не пропускает на вход частоты ниже 10 Гц (примерно). Чтобы ещё сильнее обрезать НЧ на входе, ёмкость С1 можно снизить. Но не стоит снижать менее чем до 0.33 мкФ, иначе можно остаться совсем без «басов».

Резистор R2 задаёт входное сопротивление усилителя. Можно ставить любое сопротивление из диапазона 22 — 100 кОм. Слишком низкое сопротивление будет влиять на источник входного сигнала, а слишком высокое может снизить общую помехоустойчивость и стабильность усилителя.

Резисторы R3, R2 формируют цепь отрицательной обратной связи. От их соотношения зависит коэффициент усиления. Увеличивая R3 либо уменьшая R2, мы увеличиваем коэффициент усиления. Номиналы резисторов, указанных на схеме, обеспечивают усиление порядка 30 раз, что вполне соответствует рекомендованному.

Конденсатор С5 — это конденсатор вольтодобавки. Часть напряжения из него «перекачивается» обратно в предоконечный каскад усилителя и складывается с напряжением питания. Это нужно для того, чтобы компенсировать падение напряжения на выходных транзисторах относительно напряжения питания и поднять выходную мощность (точнее, компенсировать её потери).

Конденсаторы С6-С9 — фильтры по питания. Их наличие является обязательным условием качественной работы усилителя. Уменьшать ёмкости или исключать конденсаторы не стоит даже при условии использования хорошего блока питания и минимальной длины соединительных проводов.

Добавления к схеме из даташита, рекомендованные автором данной статьи.

Собственно, их всего несколько. А точнее, всего 4. Первое — производитель не всегда учитывает, в каких условиях будет эксплуатироваться собранный по его схеме усилитель. И если условия эти — огромный уровень всевозможных высокочастотных помех (импульсные блоки питания, компьютеры, радиопередатчики и многое другое), то совсем не помешает защитить вход усилителя таким простейшим фильтром, как показан на рисунке:

Резистор R выбирается из диапазона 1-1.5 кОм, конденсатор С — 1000…1500 пФ

Второе — конденсатор вольтодобавки С5 можно смело увеличивать до 100 мкФ, на пиках громкости усилитель будет отдавать максимум мощности и в целом чувствовать себя лучше.

Третье — несмотря на высокую стабильность усилителя, встречаются экземпляры микросхемы, склонные к самовозбуждению и работающие нестабильно без цепочки Цобеля на выходе. Сильного удорожания и усложнения схемы она в себе не таит, поэтому её можно использовать «по умолчанию».

И четвёртое — это разделение на печатной плате силовой и сигнальной земли. Силовую землю можно назвать землёй, по которой обратно к источнику питания стекают выходные токи усилителя (через нагрузку). Сигнальной зёмлей — землю, по которой к источнику питания стекают токи от источника входного сигнала. И в том случае, когда оба таких тока стекают по одному и тому же участку/дорожке на плате, появляется паразитная обратная связь — сигнал с выхода усилителя попадает на вход. Всё дело в том, что сопротивление этого участка дорожки на плате хоть и мало, но всё же не равно нулю, и по закону Ома протекающий через этот участок ток вызовет некоторое падение напряжения, которое и сложится в итоге со входным сигналом. Если силовую землю соединить с сигнальной через резистор в несколько Ом, то его сопротивление окажется на несколько порядков выше, чем сопротивление рассматриваемого участка платы, и во входную цепь из выходной попадёт на много порядков меньший ток, чем попал бы при отсутствии разделительного резистора. Схематически это можно изобразить так:

Трассировка и изготовление печатной платы.

Здесь начинается самое сложное. Многие говорят, что TDA7294 никогда не сравнится с хорошим транзисторным усилителем на «рассыпухе». И правда это лишь отчасти, так как если не соблюдать правила трассировки печатной платы, сколь угодно крутой усилитель на рассыпухе будет звучать хуже, чем усилитель на самой дешёвой интегральной микросхеме. Итак, рассмотрим основные правила, обязательные к исполнению при разводке качественного усилителя:

— разделение силовых и сигнальных земель. В идеальном случае разводка земель должна выполняться так называемой «звездой», когда все земельные проводники соединяются только в одной точке, например на земляном разъёме питания усилителя. Соединив земли хаотично, когда по одному и тому же проводнику будут течь и силовые, и сигнальные токи, Вы обрекаете Ваш усилитель на некачественную и нестабильную работу. И здесь уже не имеет значение, на базе чего этот усилитель собирается.

— Для исключения, или хотя бы уменьшения взаимного влияния разъёмы входа и выхода желательно разнести на плате максимально далеко друг от друга.

— Шины питания должны сначала проходить через выводы фильтрующих конденсаторов, и только потом идти далее по плате до TDA7294, иначе эффективность этих конденсаторов сильно снижается.

— Печатные проводники должны проходить по самым коротким «маршрутам» от компонента к компоненту. Не всегда физически возможно выполнить данное требование, но и пренебрегать им вовсе не стоит. Также желательно, чтобы дорожки проходили прямо через выводы компонентов, всевозможных ответвлений лучше избегать.

— Печатный проводник должен подходить к деталям в том порядке, в каком к ним должно подходить электричество с физической точки зрения. Конденсаторы высокочастотных фильтров должны располагаться как можно ближе к соответствующим выводам микросхемы.

Пример качественной разводки платы для усилителя на TDA7294:

Скачать файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0 можно ЗДЕСЬ

Плата разведена с учётом всех требований, добавлений и изменений, описанных выше. Собранный из исправных деталей и без ошибок в монтаже усилитель в настройке как таковой не нуждается.

Широкие дорожки не только меньше отслаиваются при перегреве в процессе пайки, но и обладают меньшим сопротивлением и индуктивностью — меньше высокочастотных «звонов», меньше искажений!

Все резисторы применены мощностью 0.25 Вт. Конденсаторы электролитические — любого типа, металлоплёночные конденсаторы — типа к73-17.

Ознакомиться и приобрести полный набор электронных компонентов для самостоятельного изготовления усилителя на TDA7294 можно здесь: https://ampero.ru/a-set-of-electronic-components-for-the-amplifier-on-tda7294.html

Комментарии ()

1. Телекот 02 сентября 2020, 21:01 0
   Сколько ват реально получить с усилка. И как увеличить мощность максимально

   ответить

2. Менеджер 19 сентября 2020, 10:35 0

   70 Вт при Кги = 10%

   ответить

Написать комментарий

О расположении и соединении

Из-за того, что имеющийся корпус был не очень большого размера, пришлось рисовать все платы заново, чтобы хоть на пару сантиметров сделать их компактнее. Размещение плат в корпусе получилось очень плотным, но к счастью все вместилось. Все – это плата предусилителя, регулятора тембра, сдвоенная плата блока управления и индикации, USB звуковая карта, трансформатор блока питания и плата выпрямителей-стабилизаторов, и две маленькие платы селектора входов и регулятора громкости и ВЧ. Все общие провода соединил в одной точке, на плате регулятора громкости и высоких частот. Это избавило от пугающей меня проблемы гула и фона, которые возможны при неправильно разведенной земле. Опять же из-за стесненных условий, плату управления и индикации пришлось сделать составной, состоящей из одной большой и одной маленькой платы. Соединяются они между собой через штырьковый разъем. Все платы крепил к шасси корпуса через вот такие пластиковые изолирующие проставки. Это позволило полностью изолировать платы от контакта, как с металлическим корпусом, так и друг от друга, в местах, где этого не нужно.

Блок питания

На рисунке далее представлена схема блока питания — источника нескольких вспомогательных напряжений. Он не требуется для работы самого усилители мощности, но очень полезен для питания остальных блоков полного аудио-комплекса, таких как: предусилитель, вентиляторы, индикатор уровня, система мягкого старта или защита динамиков. Все эти модули интегрированы в один общий усилитель в большом корпусе.

Блок питания на вспомогательные напряжения УНЧ — схема

Блок питания разделен на несколько отдельных секций, каждая из которых имеет свой отдельный контур массы. Первая секция представляет собой симметричный блок питания 2×15 В, он используется для питания предварительного усилителя. Разъем A4 служит для подключения двухполярной обмотки трансформатора. Напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста Br2 (1 A) и фильтруется стабилизаторами U2 (LM317), U6 (LM337) с помощью C1 (100nF), C7 (100nF) и C24-C25 (4700uF). Выходной фильтр представляют собой конденсаторы C8-C9 (100nF) и C19-C20 (100uF). Выходное напряжение этого блока устанавливается с помощью резисторов R2-R3 (220R) и R9-R10 (2,4 к). Транзисторы T1 (BC546), T2 (BC556); резисторы R4-R5 (10k) и R7-R8 (3,3 k) представляют собой цепь отключения питания, а точнее, они снижают напряжения питания до 2×1.25 V, что позволит выполнить отключение предусилителя. Во время нормальной работы, короткое замыкание разъема GP8 обеспечивает правильную работу предусилителя.

Полезное: Усилитель для домашнего сабвуфера своими руками

Печатная плата БП — рисунок

Два следующих модуля — блоки питания 12 В, собранные с помощью стабилизаторов U4 (7812) и U5 (7812) и предназначенные для питания других элементов схемы. Два отдельных источника необходимы из-за того, что усилитель оснащен двумя парами индикаторов уровня, каждый на отдельной массе. Одна пара работает на входе, контролируя входной уровень сигнала, а вторая пара подключена к выходу и позволяет определить текущий уровень мощности УМЗЧ.

Печатная плата источников питания — после травления и сверления

Оба блока питания очень просты, первый состоит из диодного моста Br3 (1A), фильтрующих конденсаторов C5-C6 (100nF), C18 (100uF) и C22 (1000uF) и стабилизатора U4. Обмотки трансформатора должны быть подключены к разъему А2, а выходом блока питания будут разъемы GP6 и GP7.

Второй канал 12 В работает точно так же, и состоит из элементов: Br4 (1A), C10-C11 (100nF), C23 (1000uF), C21 (100uF) и U5.

Последний модуль системы БП — цепи питания других устройств усилителя и вентиляторов охлаждения. К разъему А1 следует подключить трансформатор. Напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста Br1 (5А) и фильтруется конденсаторами C27 (4700uF), C12 (4700uF) и C2 (100nF). В роли стабилизатора работает здесь микросхема U1 (LM317), которой устанавливают необходимое напряжение с помощью резисторов R1 (220R) и R6 (2,7 k).

Конденсаторы C3 (100nF) и C16 (100uF) фильтруют напряжение на выходе стабилизатора, которое через разъемы GP1 и GP2 попадает в систему управления работой вентиляторов. Это же напряжение поступает через диод D1 (1N5819), на стабилизатор U3 (7812), задачей которого является обеспечение питания для других устройств усилителя, подключенных к разъемам GP3-GP5. Конденсаторы C28 (4700uF), C13 (4700uF), C4 (100nF) и C17 (100uF) фильтруют напряжение перед стабилизатором.

Печатная плата УНЧ — рисунок

Печатная плата доступна для свободной загрузки всем посетителям портала 2shemi.ru. На плате есть две перемычки, с чего это на выходе усилителя должна быть сделана прочной проволокой. Порядок сборки произвольный, но, как обычно, стоит начать с маленьких резисторов и конденсаторов. В самом конце следует подпаять силовые транзисторы и большие конденсаторы фильтра.

Готовая печатная плата УНЧ — осталось впаять детали

Силовые транзисторы должны быть оборудованы фланцами под болты для крепления через изоляционные прокладки вместе с T7 на общем радиаторе. При этом необходимо соблюдать особую осторожность и проверить омметром, что ни один из транзисторов не имеет замыкания на радиатор. Радиатор должен быть подключен к массе усилителя. Дорожки на прохождение больших токов стоит усилить снизу толстым медным проводом. Усилитель лучше питать от трансформатора 600VA 2×55В, что после выпрямления и фильтрации даст на конденсаторах напряжение порядка +/-80В.

Удобный корпус

Расскажу немного и о самом корпусе. Как я уже упоминал – в качестве корпуса для предусилителя используется корпус от спутникового ресивера. Старичок верой и правдой служил много лет, несколько раз ремонтировался и после очередной поездки в мастерскую был переправлен мне с диагнозом «труп».
Хорошие были раньше корпуса, большие! Именно по причине своих размеров и большого окна я и выбрал этот корпус. На лицевой панели кроме надписей не оказалось ничего лишнего. Остались, конечно 3 незадействованный кнопки, но это не страшно. Закрасил надписи матовой краской из балончика, купленного в автомагазине. Краска процентов на 98 совпала по цвету с той, которой был покрашен корпус изначально. Разницу можно заметить, только если очень присмотреться.

В качестве ручек для этих регуляторов установил , которые кстати . Они отлично (на мой взгляд) вписались в общий дизайн предусилителя, который выдержан в серебристо-черном цвете.

О звуке и впечатлениях

И настало время рассказать о самом интересном, о том что же получилось в итоге. А в итоге получилась еще одна хорошая игрушка в моей коллекции звуковоспроизводящей аппаратуры.
Схема несомненно заслуживает внимания и того, чтобы ее повторяли. Звучание готового устройства понравилось, оно вносит какой-то свой окрас в музыку. Несмотря на всего лишь 4 ступени в регуляторе тембра Матюшкина, не могу сказать, что регулировок низких частот не хватает. Четырех позиций регулятора НЧ вполне достаточно для того, чтобы подобрать нужный уровень низких частот для конкретного стиля музыки и своих предпочтений. Любите взрывной бас? Переключаем темброблок в четвертое положение и пусть колонки рвутся! Диапазона регулировок по высоким тоже хватает с избытком при положении ручки максимально вправо, количество высоких начинает резать слух.