Если взяться за постройку
такого усилителя самому, можно получить универсальный
прибор, сэкономив немалые деньги. Усилитель с регулировкой
входной чувствительности, многополосным регулятором тембра
и достаточно большой выходной мощностью (70 Вт) не будет
устаревшим и через пару лет.
Регулировка входной чувствительности
усилителя нужна обязательно. Выходной сигнал микрофонов
имеет величину в несколько милливольт, гитар — несколько
десятков милливольт, а синтезаторов — несколько сот милливольт.
Все эти сигналы должны усиливаться одинаково. Кроме того,
многополосный регулятор тембра лучше согласуется с разнообразным
музыкальным репертуаром, чем обычный двухполосный с регулировкой
по низким и высоким частотам. А его выходная мощность
должна иметь определенный "запас", иначе раньше
или позже окажется, что ее не хватает.
Описываемый усилитель мощности состоит из
трех основных блоков:
- предусилителя + многополосного
регулятора тембра;
- усилителя мощности;
- блока питания + схемы "Пауза"
(Mute) + индикатора выхода.
Предусилитель (рис.1) построен на
малошумящей интегральной микросхеме (NE5532), в цепи отрицательной
обратной связи которой имеется регулятор чувствительности,
С помощью потенциометра (220 кОм) коэффициент усиления
можно регулировать в пределах 1...100. Конденсатор емкостью
15 пФ предотвращает самовозбуждение на высоких частотах.
С выхода микросхемы сигнал поступает также на линейный
выход для подключения микшерс-кого пульта или магнитофона.
На второй половине входной микросхемы
построен эквалайзер. Между инвертирующим и неинвертирующим
входами операционного усилителя (ОУ) подключены параллельно
восемь потенциометров. Использован следующий принцип регулировки.
Между движками потенциометров и землей подключены C-R-L-цепочки,
причем индуктивности формируются электрическим путем.
Такая схема известна под названием "ги-ратор".
Поясню детальнее. С1 —конденсатор "С" последовательного
колебательного контура; С2, резисторы 330 Ом, 100 кОм
и половина цА747 имитируют цепочку "R-L". Резистор
330 Ом (R1) представляет последовательные потери индуктивности,
а 100 кОм (R2) — параллельные. Эквивалентную индуктивность
можно вычислить по формуле L = R1 х R2 х С
где R1, R2 — два сопротивления потерь
(в омах); С — емкость С2 (в фарадах). Индуктивность L
получается в генри. Резонансная частота колебательного
контура определяется по формуле:
f=
_____1_____
2ПИVLC
Значения емкостей для восьми полос
и центральные частоты этих полос приведены в таблице,
а полученная компьютерным моделированием характеристика
регулятора тембра показана на рис.2. Максимальное значение
подъема/завала частот равно 20 дБ. Каскад заканчивается
регулятором громкости.
Конденсаторы 8 полосного регулятора
тембра
Частота, Гц
50
100
250
500
1к
2,2к
5к
12к
С1, мкФ
4,7
2,2
0,68
0,33
0,15
0,068
0,033
0,01
С2, нанФ
68
33
18
10
5,1
2,2
1
0,51
Печатная плата предусилителя (без
повторяющихся частей) приведена на рис.3, а сборочный
чертеж — на рис.4.
Усилитель мощности
имеет традиционную конструкцию (рис.5). Во входном каскаде
— дифференциальный усилитель с генератором тока (ТЗ) в
цепи эмиттера. Второй генератор тока (Т6) вместе с фазовращателем
(Т4) управляют комплементарным каскадом Дарлингтона, температурную
компенсацию которого обеспечивает Т5. Естественно, Т5
и транзисторы Т7...Т12 должны иметь тепловой контакт друг
с другом. Для получения большой выходной мощности я использовал
параллельное включение оконечных транзисторов. Их базы
и коллекторы соединяются вместе, а эмиттеры подключаются
через резисторы (0,33 Ом), которые, во-первых, уравнивают
токи этих транзисторов, а во-вторых, симметрируют эмиттерные
сопротивления каскада. На схеме имеются два резистора,
отмеченные звездочкой. Величина резистора 2,7 кОм в коллекторной
цепи Т1 влияет на постоянное выходное напряжение оконечного
усилителя, а величина резистора 1,5 кОм в базовой цепи
транзистора Т5 определяет ток покоя оконечных транзисторов.
Печатная плата усилителя мощности
показана на рис.6, а сборочный чертеж— на рис.7.
Схема блока питания, цепи "Пауза"
(Mute) и выходного индикатора приведена на рис.8. Блок
питания очень простой — диодный мост с конденсаторами
фильтра большой емкости и стабилизацией напряжения ±15
В с помощью диодов Зенера (стабилитронов). Цепь ±50 В
должна обеспечивать ток 3 А, а цепь ±15 В — ток 20 мА.
Ток диодов Зенера — около 10 мА.
Схема "Пауза" выполняет
две функции — предотвращает "стук" в динамиках
и отслеживает нулевую точку УМЗЧ. При включении блока
питания, реле подключает оконечный усилитель к звуковым
колонкам через несколько секунд, отключение же происходит
сразу. Таким способом удается избежать неприятных скрипов
и тресков в громкоговорителях. Кроме того, если в результате
неисправности оконечного каскада на выход попадает постоянное
напряжение, реле размыкается, предотвращая выход из строя
акустической системы. Рассмотрим работу схемы подробнее.
При включении питания заряженный
через, два диода, до величины выпрямленного напряжения
конденсатор 100мкФ начинает через резистор 33кОм медленно
заряжать второй конденсатор на 100мкФ. Когда напряжение
на нем достигает определенного значения (около 25,2 В),
стабилитрон пробивается и открывает ключ на транзисторах
ТЗ и Т4. Срабатывает реле J и оконечный каскад подключается
к звуковым колонкам. При выключении второй конденсатор
100мкФ разряжается через первый диод, 1N4148 и резистор
1,5кОм в течение нескольких десятых долей секунды. Вследствие
этого транзисторы ТЗ и Т4 закрываются, реле J oтпускает
еще до того как разрядятся конденсаторы фильтра, и "стук"
в громкого ворителях не появляется.
Выходной сигнал оконечного усилителя
через резистор 10кОм подводится к двум последовательно
включенным конденсаторам по 100мкФ каждый. Резистор и
"биполярный" конденсатор, образуя для переменного
тока интегрирующую цепочку, не пропускеют звуковые частоты.
Однако, при появлении на выходе УМЗЧ постоянного напряжения,
напряжение на конденсаторе начинает увеличиваться. Под
воздействием сигнала величиной примерно в 0,6 В открывается
какой-либо из транзисторов (Т1 или Т2) и шунтируе ток
базы ключа ТЗ, Т4. Реле отпускает и усилитель мощности
отключается с громкоговорителя. Поскольку на эмиттере
Т2 имеется напряжение +1,2 В, два диода в цепи его базы
осуществляют сдвиг уровня.
Цепь выходного индикатора очень проста
— резистор, четыре каких-либо германиевых диода (например
ОА1160) и микроамперметр.
Монтаж, настройка.
Длинная и узкая плата предусилителя
имеет специальные отверстия для установки десяти потенциометров,
что позволяет избежать большого количества соединительных
проводов. Плата вырезается из двустороннего фольгированного
стеклотекстолита, причем фольга для заземления (со стороны
деталей) остается сплошной. Естественно, во избежание
замыканий, около выводов деталей необходимо сделать
зенковки.
При подключении напряжения питания
±15 В потребление тока должно быть около 20 мА. На входах
и выходах операционных усилителей должен быть уровень
напряжения, близкий к О В. Наличие постоянного напряжения
указывает на дефект схемы. В качестве IC1 можно использовать
ИМС типа TL072, однако это несколько уменьшает отношение
сигнал/шум. На фольге нет никакой связи между выводом
1 операционного усилителя IC1 и подключенным к регулятору
громкости конденсатором 2,2 мкФ. Эта связь осуществляется
куском экранированного кабеля с одним заземленным концом.
Если при очень большом усилении возникает самовозбуждение,
проверьте подключенный параллельно к потенциометру 220
кОм конденсатор 15 пФ и, в случае необходимости, увеличьте
его емкость.
В коллекторной цепи транзистора
Т1 оконечного усилителя вместо резистора 2,7 кОм припаяйте
потенциометр на 4,7 кОм; установите его в среднее положение.
В делителе цепи базы Т5 вместо постоянного резистора
1,5 кОм понадобится подстроечный на 2,2 кОм. Лучше установить
его вместо меньшего резистора (680 Ом).
Рисунок 5 Принципиальная схема усилителя
Рисунок 6
Рисунок 7
Установите
регулировкой резистора в коллекторе Т1 выходной уровень
постоянного напряжения на ноль, а резистором в цепи базы
Т5 — ток покоя оконечных транзисторов. Он должен быть
порядка 50... 100 мА. При токе через выходной транзистор
50 мА, на эмиттерном резисторе 0,33 Ом должно падать 16,5
мВ. Увеличение тока покоя ветвях до 100 мА не приводит
к слышимому улучшению качества. В случае необходимости
еще раз установите выходной уровень на ноль и после этого
замените потенциометры на постоянными резисторы.
Для мощных транзисторов желательно
подобрать образцы с одинаковыми коэффициентами усиления
по току - это улучшит выходные параметры усилителя.
Hobby Elektronika, NN 7-8/9 Перевод
А.Бельского
От редакции: микросхему IC1 можно заменить КФ1053УД2,
IC2 -КР140УД20. В качестве Т1...ТЗ можно использовать транзисторы
КТ503В (Г Т4, Т8 —КТ851В; Т5 — КТ815; Т6, 1
— КТ850В; Т9, Т10 — КТ864А; Т11,
Т1
— КТ865А. При изготовлении только одного усилителя мощности обязательно используйте либо предлагаемую защиту АС от постоянного тока, либо какую то другую - в момент включения усилитель ОЧЕНЬ сильно "хлюпает".
Рисунок 8
Не
хочу показаться слишком умным, однако объявленная выходная
мощность в начале статьи (70Вт) скорее всего была получена
на нагрузку 8Ом, поскольку напряжение питания составляет
±50В, а на выходе используются по 2 сто ваттных транзистора
в параллель, это наводит на мысль, что подобный усилитель
обеспечит на нагрузке 4 Ома не менее 150Вт... Вероятнее
всего автор и положил эту мощность на "запас"...
большой выходной мощностью многополосным регулятором тембра усилителя мощности Предусилитель построен на малошумящей интегральной микросхеме Печатная плата усилителя мощности показана Принципиальная схема усилителя мощности на выходе используются по 2 сто ваттных транзистора в параллель
