Предварительный усилитель (часть i)

Селектор входов

Как упоминалось ранее, каждый вход RCA переключается с помощью шины управления (разъём CON4). Для включения входа соответствующий контакт надо соединить с землей (GND). В следующих статьях мы опишем конструкцию блока дистанционного управления усилителем (только если будет интерес читателей!).

Но дешевле и проще (или хотя бы временно) для коммутации входов использовать галетный переключатель. Для этого потребуется однополюсный 5-позиционный галетный переключатель и кабель для его подключения.

Так как по кабелю аудиосигнал не передаётся, то его длина и расположение в корпусе не критичны.

Увеличение по клику

Denon AVC-X8500H

Ресивер 13.2 оснащён технологией HEOS, обеспечивающей беспроводное воспроизведение аудиосигнала. В каждом усилителе мощность может развиваться до 150 Вт на канал. Пиковая мощность фронтальных каналов достигает 280 Вт. Качество звучания обеспечивают чипы AKM AK4490EQ. Оснащён большим числом разъёмов. Кроме имеющихся у Arcam FMJ AVR390, есть дополнительно 2 триггера, Phono. Весит ещё больше – 23,3 кг.

Преимущества:

Топовая модель для настоящих ценителей.
Потрясающее звучание с любой акустической системой.
Практически нет искажений.
Простота подключения любых источников (благодаря специальной программе диагностики).
Представлен в чёрном и серебристом цветах.

Недостатки:

Некоторые эксперты отмечают незначительный избыток высоких частот.
Нет ручной корректировки (только автоматическая).

Denon AVC-X8500H за 265 тыс. рублей – первый ресивер на 13 каналов, вышедший в 2018 году. Эксперты сходятся во мнении, что эта модель — лидер 2019 года по функциональности и оснащению.

Усилитель для компьютерных колонок своими руками для чайников

При просмотре фильмов или прослушивании музыки мощности стандартных динамиков нам часто не хватает. Ниже мы подробно расскажем, как можно вручную создать усилитель динамика. При создании усилителя следует учитывать мощность внешних динамиков, которая составляет не более двух ватт, и сопротивление обмоток, равное четырем Ом.

Для сборки устройства потребуются следующие комплектующие:

печатная плата;
блок питания на 9 вольт;
микросхема серии TDA;
рамка;
конденсаторы: два неполярных по 0,2 мкФ, полярные 100 мкФ, полярные 220 мкФ, полярные 470 мкФ;
постоянный резистор. 10 Ом 4,7 Ом;
кнопка — переключатель;
входной разъем.

Инструкция по созданию

Процесс сборки усилителя для компьютера напрямую зависит от выбранной вами схемы

Важно только оставить место на корпусе для решеток радиатора. Они важны, так как позволяют воздуху из окружающей среды охлаждать микросхемы

Первым шагом будет установка радиодеталей на печатную плату, соблюдая полярность.
Собираем тело. При сборке корпуса предусмотрите место для решеток радиатора и других дополнительных деталей. Кейс может быть создан вами или приобретен в готовом виде. Также можно установить карту в корпус.
Для устранения неполадок включите устройство в тестовом режиме.
Собираем усилитель. Для этого подключитесь к источнику питания.

Собрать дома усилитель динамика любого типа — посильная задача, с которой справится любой начинающий радиолюбитель. Простота заключается в том, что для начала сборки достаточно приобрести необходимые материалы для последующей сварки. Поэтому вам просто нужно просмотреть все возможные и доступные схемы и выбрать ту, которая подходит именно вам. Главное преимущество — это экономия. Ведь покупка такого устройства в магазине обойдется намного дороже.

Пошаговое руководство по изготовлению

Работы по изготовлению звукового усилителя ведутся в соответствии со следующей инструкцией. Как сделать усилитель динамика:

Если в работе будет использоваться не покупная макетная плата, а самодельный модуль, в первую очередь следует позаботиться о его конструкции. С помощью обычной кисти и краски на плате рисуются следы, соответствующие топологии выбранной схемы. Учтите, что в выкройке не должно быть пересекающихся бороздок.
Картон сушат, а затем погружают в предварительно разбавленный раствор хлорида железа. Форма должна быть гравирована долго, от нескольких часов до суток. В том случае, если раствор хлорного железа нагреть, время травления займет намного меньше, но качество защитного слоя также снизится.
На плате при помощи дрели просверливаются отверстия под выбранные радиоэлементы.
Пазы на плате залиты припоем. Далее следует установка радиодеталей, установку которых необходимо проводить в строгом соответствии с выбранной схемой. После предварительной сборки все детали герметизируются.
Радиатор устанавливается на плоскости подложки платы.
Паяльная станция соединяет провода, ведущие к аудиовыходу.
Колонки подключены к практически собранному усилителю.
Сигнал вводится с помощью обычного плеера или смартфона.
Подается питание и выполняется финальное испытание собранного усилителя.

Согласование импеданса

Как уже упоминалось, второй ОУ IC1b сконфигурирован для единичного усиления, поэтому его выход (вывод 7) должен быть подключен к его инвертирующему входу (вывод 6). Тем не менее в цепи ООС показан резистор R1. Для уменьшения искажений “видимое” сопротивление по инвертирующему и неинвертирующему входам должны быть равны. Однако, к одному входу подключен регулятор громкости, сопротивление которого меняется.

Если вместо R1 установить перемычку, то уровень искажения будет всё равно очень низкий, см. графики характеристик. Если есть желание предельно минимизировать искажения, замерьте сопротивление регулятора громкости в том положении, в котором вы слушаете музыку чаще всего и именно такого номинала установите резисторы R1 (R2).

Конечно, для этого сначала потребуется установить перемычки и провести несколько тестовых прослушиваний на вашем тракте и после этого… есть подозрение, что вы не захотите менять перемычки на сопротивления.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 — 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 — вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 — 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

↑ Схема преампа

Итак на входе — четыре двойных геркона, китайского производства, типа TRR-2A-05-D-00 в корпусе DIP, с двумя группами контактов.

Они выбраны благодаря своей доступности и сравнительной дешевизне. Получаем, с одной стороны, надежный герметичный (т.е. не подверженный окислению) контакт, с другой стороны — малую мощность переключения, — всего 5 Вольт питания при 140-омной управляющей катушке. То есть можно использовать выпрямленное напряжение накальной обмотки силового трансформатора для коммутации источников сигнала и индикации

Ну и что тоже немаловажно — всего один подводящий экранированный проводок, соединяющий коммутатор со входом предусилителя

Далее идет тонкомпенсированный (в «меру») регулятор громкости на резисторе 50к с логарифмической зависимостью от угла поворота оси. Их в самой конструкции 2-е штуки, громкость, как и обещано, регулируем раздельно по каналам.

В принципе, я думаю, что сама схема в особых комментариях не нуждается. Хочу отметить, что реализованный на лампе 6Н23П повторитель Уайта способен работать на весьма низкоомную нагрузку, ну, например, головные телефоны сопротивлением 30 ом и даже меньше. А сам пассивный темброблок Баксандала рассчитан по программе Е. А. Москатова. Программа очень удобна и функциональна, проста в использовании и позволяет получить быстрый результат в расчете величин резисторов и конденсаторов на основании имеющихся в наличии радиолюбителя потенциометров.

Заканчивая со схемой самого предусилителя, упомяну, что стоящий на выходе классический УН на той-же 6Н23П имеет ток покоя около 10 мА, выходное сопротивление порядка 2.5 кОм и позволяет настойчивым экспериментаторам и любителям не только покрутить разные ручки, но и подогнать под нужное звучание «заветный» компонент аудиотракта, поигравшись вволю с различными межблочными кабелями.

↑ Кратко о блоке питания

Вместо обычно используемого способа подачи «поднимающего» потенциала в цепь накала ламп от резистивного делителя напряжения (для защиты от пробоя накал-катод и устранения фона), здесь применен часто используемый за рубежом способ соединения шины накала после стабилизатора на землю, через высоковольтный конденсатор С11.

Обмотки трансформатора питания скоммутированы соответствующим образом, чтобы получить нужные напряжения и токи. У стандартного ТАН-1, две накальные обмотки по 6.3 вольта соединены параллельно (что несколько маловато, но что поделаешь), для получения рабочего напряжения накала (6.1 в) использован транзистор (КТ819) с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер и коэффициентом усиления по току h21э около 80. На плате он установлен на небольшой радиатор, под который предусмотрены крепежные отверстия.

↑ Селектор входов

Переключатель-селектор входов можно использовать практически любой, ну, например, галетный. Он не влияет на прохождение звукового сигнала, а лишь коммутирует соответствующие катушки герконов и цепи индикации включения выбранного источника. У меня под рукой оказался какой-то 2-х секционный импортный галетник, на 5-ть позиций, т. к. количество входов равно четырем, то 5-е пары контактов не используются.

Индикаторные светодиоды выбраны синего цвета, диаметром 3 мм и хорошо вписываются в «интерьер». На их месте могут работать практически любые светодиоды, в том числе и лампочки накаливания, — кому что нравится.

Схема УНЧ на TDA8425 и ATTiny2313

Цифровой предусилитель на МК attiny — схема

Базой схемы является микроконтроллер U1 (ATTiny2313) вместе с кварцевым резонатором X1 (16 МГц) и конденсаторами C1 (22pF), C2 (22pF). Резисторы R1 (3,3 k) и R2 (3,3 k) подтягивают потенциал линии SCL и SDA шины I2C к плюсу питания, обеспечивая правильные условия работы МК. Обработкой сигнала звука занимается микросхема звуковой процессор U2 (TDA8425). Аудио сигнал подается на разъемы IN1 и IN2 через конденсаторы C13 — C15 (470nF). На выход предусилителя (разъем OUT) сигнал тоже попадает проходя конденсаторы C17 (2,2 мкф) и C18 (2,2 мкф). Остальные конденсаторы C6 — C12 были применены в соответствии с рекомендациями производителя на основе официального даташита.

Улучшеные усилители для чувствительных микрофонов

Применение в выходных каскадах УНЧ низкоскоростных ОУ и эксплуатация кремниевых транзисторов в усилителях мощности в режиме без начального смещения (ток покоя равен нулю — режим В) может, как это уже отмечалось выше, привести к переходным искажениям типа “ступенька”. В этом случае для исключения данных искажений целесообразно изменить структуру выходного каскада таким образом, чтобы выходные транзисторы работали с небольшим начальным током (режим АВ).

На рисунке 4 представлен пример подобной модернизации приведенной схемы усилителя с дифференциальным входом (рисунок 3).

Рис.4. Схема УНЧ на ОУ с дифференциальным входом и с низким уровнем искажений выходного каскада.

Элементы для схемы на рисунка 4 :

R1=R2=20к (равно или немного выше максимального сопротивления источника в рабочем диапазоне частот),
RЗ=R4=1м-2м; R5=2к-10к, R6=1к-Зк,
R7=47к-300к (подстройка усиления, К=1+R7/R6),
R8=10, R10=10к-20к,R11=10к-20к;
С1 =0.1-0.22, С2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
ОУ — К140УД8, КР1407УД2, КР140УД12, КР140УД20, КР1401УД2Б или другие ОУ в типовом включении и желательно с внутренней коррекцией;
Т1, Т2 — КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные;
D2, D3 — КД523 или аналогичные;
М — МД64, МД200, МЭК-3 или аналогичный (в),
Т — ТМ-2А .

На рисунке 5 представлен пример УНЧ на транзисторах. В первых каскадах транзисторы работают в режиме микротоков, что обеспечивает минимизацию шумов УНЧ. Схема во многом аналогична схеме на рисунке 2. Для увеличения доли полезного сигнала низкого уровня на фоне неизбежных помех в схему УНЧ включен полосовой фильтр, обеспечивающий выделение частот в полосе 300 Гц -3.5 кГц.

Рис.5. Схема УНЧ на транзисторах с полосовым фильтром и варианты подключения микрофонов: а — УНЧ с полосовым фильтром, б — подключение динамического микрофона, в — подключение электретного микрофона.

Элементы для схемы на рисунке 5 :

R1=43к-51к, R2=510к (подстройка, Uкт2=1.2В-1,8В),
R3=5.6к-6.8к (регулятор громкости), R4=3к, R5=8.2к,
R6=8.2к, R7=180, R8=750; R9=150к, R10=150к, R11=33к,
R12=620, R13=820-1,2к, R14=200-330,
R15=100к (подстройка, Uэт5=Uэт6=1.5В), R16=1 к (подстройка тока покоя Т5 и Т6, 1-2мА);
С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15-0.33, С3=1800,
С4=10мкФ-20мкФ, С5=0.022, С6=0.022,
С7=0.022, С8=1мкФ, С9=10мкФ-20мкФ, С10=100мкФ-500мкФ;
Т1, Т2, Т3 -159НТ1 В, КТ3102Е или аналогичные;
Т4, Т5 — КТ3102, КТ315 или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП38А,
Т6 — КТ3107 (если Т5 — КТ3102), КТ361 (если Т5 — КТ315) или аналогичные, но можно и устаревшие, германиевые транзисторы, например, МП42Б (если Т5 — МП38А);
М — МД64, МД200 (б), МЭК-3 или аналогичный (в),
Т — ТМ-2А .

В данной схеме также целесообразно использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления, но малым обратным током коллектора (Iк0), например, 159НТ1В (Iк0=20нА) или КТ3102 (Iк0=50нА), или аналогичные. Выходные транзисторы могут использоваться как кремниевые (КТ315 и КТ361, КТ3102 и КТ3107, и т.п.), так и германиевые (устаревшие транзисторы МП38А и МП42Б и т.п.).

Настройка схемы, как и в случае схемы УНЧ на рис.11.2, сводится к установке резистором R2 и резистором RЗ соответствующих напряжений на транзисторах Т2 и Т5, Т6: 1,5В — на коллекторе Т2 и 1,5В — на эмиттерах Т5 и Т6.

Элементарная база

Современная элементная база позволяет создавать качественные УНЧ на основе малошумящих операционных усилителей (ОУ), например, К548УН1, К548УН2, К548УНЗ, КР140УД12, КР140УД20 и т.д.

Однако, несмотря широкую номенклатуру специализированных микросхем и ОУ, и их высокие параметры, УНЧ на транзисторах в настоящее время не потеряли своего значения. Использование современных, малошумящих транзисторов, особенно в первом каскаде, позволяет создать оптимальные по параметрам и сложности усилители : малошумящие, компактные, экономичные, рассчитанные на низковольтное питание. Поэтому транзисторные УНЧ часто оказываются хорошей альтернативой усилителям на интегральных микросхемах.

Для минимизации уровня шумов в усилителях, особенно в первых каскадах, целесообразно использовать высококачественные элементы. К таким элементам относятся малошумящие биполярные транзисторы с высоким коэффициентом усиления, например, КТ3102, КТ3107. Однако в зависимости от назначения УНЧ используются и полевые транзисторы.

Большое значение играют и параметры остальных элементов. В малошумящих каскадах электронных схем используют оксидные конденсаторы К53-1, К53-14, К50-35 и т. п., неполярные — КМ6, МБМ и т. п., резисторы — не хуже традиционных 5% МЛТ-0.25 и МЛ Т-0.125, лучший вариант резисторов — проволочные, безиндуктивные резисторы.

Входное сопротивление УНЧ должно соответствовать сопротивлению источника сигнала — микрофона или заменяющего его датчика. Обычно входное сопротивление УНЧ стараются сделать равным (или немного больше) сопротивлению источника-преобразователя сигнала на основных частотах.

Для минимизации электрических помех целесообразно для подключения микрофона к УНЧ использовать экранированные провода минимальной длины. Электретный микрофон МЭК-3 рекомендуется монтировать непосредственно на плате первого каскада микрофонного усилителя.

При необходимости значительного удаления микрофона от УНЧ следует использовать усилитель с дифференциальным входом, а подключение осуществлять витой парой проводов в экране. Экран подключается к схеме в одной точке общего провода максимально близко к первому ОУ. Это обеспечивает минимизацию уровня наведенных в проводах электрических помех.

Регулятор громкости и тембра

Схема регулятора громкости и тембра с использованием показанного на рис.3 усилителя представлена на рис.4, где А1, А2 — два таких усилителя; ФРТ — физиологический регулятор тембра ; ТКРГ — тонкомпенсированный регулятор громкости, выход которого подключается к УМЗЧ.

Инфразвуковые частоты срезаются в каждом из усилителей А1 и А2 как на входе (ФВЧ R1-R3C1 и R4-R5-R6-C2, рис.3), так и в цепи ООС (R10-R13-C3 и R11-R14-C4), что дает в итоге ФВЧ 4-го порядка (а вместе с входным ФВЧ УМЗЧ — 5-го порядка), этого достаточно для эффективного подавления низкочастотных помех с частотой меньше 20 Гц, таких, например, как от коробленных грампластинок.

В обходе ФРТ нет острой необходимости, так как его органами регулировки легко получить строго горизонтальную АЧХ. Однако эту функцию несложно осуществить, как показано на рис.4, с помощью переключателя S1 и делителя R1R2.

Рис. 4. Схема регулятора громкости и тембра.

В качестве R12 (рис.3) использован сдвоенный переменный резистор, «половинки» которого включают в разные каналы стереотракта. В каскадах А1 они включены «синфазно» (сопротивление реостата R12 в обоих каналах изменяется в одну сторону при перемещении движка регулятора) и выполняют роль дополнительного регулятора уровня, повышая тем самым перегрузочную способность ПУЗЧ до 26 дБ и обеспечивая согласование АЧХ ТКРГ с уровнем сигнала. В каскадах А2 они включены «противофазно» (сопротивление R12 в одном канале увеличивается, в другом уменьшается) и играют роль регулятора стереобаланса.

На рис.5 изображена принципиальная схема ТКРГ, выполненного на сдвоенном переменном резисторе с двумя отводами типа СП3-30В. Часто в схемах ТКРГ применяется подключение цепей частотной коррекции к движку потенциометра.

Рис. 5. Принципиальная схема тонкомпенсированныого регулятора громкости.

Движущиеся контакты движка не могут быть идеальными, и при регулировании громкости их сопротивления изменяются от почти нулевого до весьма заметного, особенно после продолжительной эксплуатации.

В простом (не тонкомпенсированном) регуляторе это почти не ощущается, особенно если последующий каскад имеет достаточно большое входное сопротивление, и может проявляться незначительными шорохами при регулировании.

В ТКРГ с подключением цепей коррекции к движку дела обстоят значительно хуже, АЧХ при ухудшениях контакта может искажаться очень сильно и становиться полностью неприемлемой, временами оглушая слушателя резким звуком неестественной окраски.

Искажениями АЧХ страдают и ТКРГ, цепи коррекции которых подключают как к отводам, так и к движку. В таких ТКРГ даже при идеальном постоянном контакте движка хорошо заметны на слух раздражающие изменения АЧХ при проходе движка мимо отвода.

Предлагаемый ТКРГ лишен этих недостатков, так как в нем к движку потенциометра цепи частотной коррекции не подключаются. Его АЧХ представлены на рис.6. Они являются хорошим приближением к требуемым, благодаря детальной проработке частотно-зависимых звеньев.

Рис. 6. АЧХ тонкомпенсированныого регулятора громкости.

В схеме ТКРГ (и в ФРТ) нельзя использовать электролитические конденсаторы, так как постоянная составляющая напряжения на их обкладках при работе данных схем равна нулю.

Следует использовать те же типы неэлектролитических конденсаторов, какие указаны в схеме усилителя. Описанный предварительный усилитель и блок регулировки громкости и тембра при работе вместе с УМЗЧ , укомплектованым хорошими акустическими системами, обеспечивают превосходное звучание.

Литература:

Матюшкин В.П. Сверхлинейный УМЗЧ класса Hgh-End на транзисторах // Радіоаматор.-1998.-№8.-С.10-11; №9.-С. 10-11.
Матюшкин В.П. Параллельные петли обратной связи и их применение в УЗЧ // Радіоаматор.-2000.-№12.-2001; №1-3.

↑ Расчет регулятора тембра с помощью программы Е. Москатова

Для частного случая глубины регулировок ±20 дБ, частот регулировки fнр=72 Гц, fвр=16000 Гц Евгением Москатовым из города Таганрога разработана программа «Timbreblock 4.0.0.0» (рис. 8).

Рис. 8. Вид окна программы Е. Москатова «Timbreblock 4.0.0.0»

Результаты расчета для различных значений сопротивлений переменных резисторов регулятора тембра сведены в табл. 1. ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Расчет выполнен по следующим соотношениям: R1 = R3; R2 = 0,1R1; R4 = 0,01R1; R5 = 0,06R1; C1 = 105/R3; C2 = 15C1; C3 = 22C1; C4 = 220C1. При R1=R3=100 кОм темброблок будет вносить затухание около 20 дБ на частоте 1 кГц. Можно взять переменные резисторы R1 и R3 другого номинала, пусть, для определенности, в наличии оказались резисторы сопротивлением 68 кОм. Несложно пересчитать номиналы постоянных резисторов и конденсаторов мостового регулятора тембра без обращения к программе или табл. 1: уменьшаем величины сопротивлений резисторов в 68/100=0,68 раза и увеличиваем емкости конденсаторов в 1/0,68=1,47 раза. Получаем R1=6,8 кОм; R3=680 Ом; R4=3,9 кОм; С2=0,033 мкФ; С3=0,33 мкФ; С4=1500 пФ; С5=0,022 мкФ.

Для плавной регулировки тембра необходимы переменные резисторы с обратной логарифмической зависимостью (кривая В). Наглядно просмотреть работу спроектированного регулятора тембра позволяет программа Tone Stack Calculator 1.3

(рис. 9).

Рис. 9. Моделирование регуляторов тембра для схемы, изображенной на рис. 8

ПрограммаTone Stack Calculator предназначена для анализа семи типовых схем пассивных регуляторов тембра и позволяет сразу показать АЧХ при изменении положения виртуальных регуляторов.

Простой усилитель для электретного микрофона своими руками

Данный предусилитель для микрофона может понадобится если Вас не устраивает уровень громкости Вашего микрофона при записи звука на компьютере.

Часто чтобы усилить звук с микрофонной петлички делают программное усиление в какой-либо программе для записи звука или видео редакторе но при этом сам звук становится зашумлённым и искажённым.

Чтобы этого избежать нужно усилить звук предусилителем, для этого давайте спаяем усилитель для электретного микрофона своими руками, это делается очень просто.

Какие детали нам понадобятся для микрофонного усилителя:

Транзистор BC547 или КТ3102;
Два резистора – 1 кОм;
Один резистор от 150 Ом до 1 кОм, подбирается позже на слух;
Керамический конденсатор от 100 до 300 пФ;
Электролитический конденсатор 47 мкФ (от 6,3 В и выше но желательно не более 25В);
Электретный микрофон (микрофон петличка).