Расчет пассивных мостовых регуляторов тембров
Наиболее распространенной является комбинированная схема регуляторов нижних и верхних частот. Как видно из аппроксимированной логарифмической амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) регулятора тембра (рис. 3), в области средних частот f0≈1000 Гц передаточная функция остается неизменной, а на краях частотного диапазона ее можно регулировать в некоторых пределах.
Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики регуляторов нижних и верхних частот
Обычно величины подъема и спада и их частоты регулирования делают одинаковыми. На рис. 3 приняты следующие обозначения: fнр, fвр – соответственно, нижняя и верхняя частоты регулирования, fнп, fвп – нижняя и верхняя частоты перегиба АЧХ, f0 – частота раздела. Для того чтобы регуляторы нижних и верхних частот не влияли друг на друга, необходимо выполнение условий не перекрытия зон регулирования
В практических схемах пассивных регуляторов тембра величины подъема и спада АЧХ составляют ±(8…20) дБ, нижняя частота регулирования равна fнр=(20…80) Гц, а верхняя частота регулирования fвр=(5…18) кГц. Недостатком пассивных корректоров тембра является большое собственное затухание, превышающее полный коэффициент регулирования – (16…40) дБ.
Двухтактный ламповый усилитель на 6П3С и 6Н9С
Собственно вирус лампового звука внедрился в меня посредством небольшой статьи, размещённой на этом ресурсе. Вот она, тут находится. Спасибо автору Началось изучение теории по данному вопросу, причём не эзотерическая ересь из интернетов, а книги Цыкина, Гершунского, Войшвилло и тому подобное. Радиолюбительские журналы 60-х годов тоже интересные, многие современные ноу-хау встречаю именно в них.
Сделать усилитель своими руками не получилось, хоть и покупал лампы, дроссели, трансформаторы, потому как отец приобрёл у какого-то радиолюбителя брошенный на полпути усилитель, который так и не заиграл… Пришлось изменить схему фазоинвертора и уменьшить номиналы резисторов (до справочных) в цепи управляющей сетки выходных ламп на землю, так как эти лампы со временем запирались и ток через них не шёл, сводя коэффициент усиления до нуля.
Окончательный вариант схемы привожу ниже. Регулятор громкости исключён за ненадобностью. В принципе, схема простая и в особых пояснениях не нуждается. Электролит в катоде входной лампы специально выбран с небольшой ёмкостью, дабы снизить усиление на низких частотах (не люблю я их) за счёт обратной связи по току. Пила в катодной (и анодной цепи) была сглажена установкой дросселя после диодного моста. Дольше всего боролся с самовозбуждением на частотах от 100 kHz и выше. Резисторы 4.7k перед сеткой выходной лампы и керамика, шунтирующая электролиты в анодном питании оттуда. Так же и сетку пробовал заземлять через ёмкость, и что-то вроде RC-фильтра туда же ставил — всё было бестолку. До тех пор, пока сигнальный шнур от компьютера к усилку не выдернул. Весь ультразвуковой мусор исчез, поскольку шёл со звуковой карты. Будет мне наука на будущее, что бы с ветряными мельницами не сражался.
Фон переменного тока снизился ниже порога слышимости (если не прикладывать голову к колонке) после того, как установил среднюю точку от накала входной лампы на землю, через пару резисторов на 4.7k
Честно говоря, захватившая меня идея заиметь и услышать ламповый звук, вызывала кое-какие сомнения или опасения. Волновал один вопрос, а именно — стоит ли игра свеч? Услышу ли я какую-либо разницу? Если почитать интернеты, то складывается такое впечатление, что услышу всенепременно. Но ведь там же можно почитать и про то, как у людей басы отлипают от динамиков после обматывания межблочного кабеля тремя слоями изоленты. Или же описывают чудесные изменения в звуке от замены простого акустического кабеля на волшебный по 300$ за метр (с обязательной прослушкой правильного направления подключения и с предварительным прогревом кабеля правильной музыкой, что бы электроны нарезали хорошие траектории в проводнике) и прочую мутотень.
Однако то, что я услышал, полностью оправдало и даже превзошло все мои ожидания. Звук приобрёл детальность. Акустическая гитара стала похожа на акустическую гитару, завывания ветра превратилось в завывание ветра, а чирикающие птички на заднем плане стали чирикающими птичками, а не непонятным шумом, принимаемом мною за искажения. Хотя не знаю, как можно описать это словами — это нужно услышать. Прослушав композицию с лампы, тут же повторил её усилителем Романтика 50У-220С и отдельно на Microlab Solo-3 Mk2. Звук стал мутным. Такое чувство, что высокие частоты выкрутили вниз темброблоком, однако последующий подъём высоких частот ситуацию не исправляет — только добавляется всяких щелчков, свиста и прочего шума из высокочастотных динамиков.
Я не буду утверждать, что транзистор фигня, убивает душу и т.д. и т.п. У меня не идеальная эталонная система для сравнения, думаю, что найдётся транзисторный или интегральный усилитель с таким же детализированным звуком (цена вопроса только будет совсем другая). Тем более, что прослушивал музыку я не на Hi-End колонках, а с СОЮЗ 50АС-012. Да и вообще, говорить про убийство звука транзистором абсурдно. Источник сигнала у меня цифровой, весь тракт до одного вольта — полупроводниковый. Да чего уж там мелочиться, уже на студии, в процессе записи музыки, сигнал мог пройти через 300-400 транзисторов (информация из какой-то статьи Лихницкого). Если звук умер уже неоднократно, то с какого перепугу он должен воскреснуть в лампе?
Ладно, отставлю в сторону болтовню и размышления. Добавлю ка ещё пару фотографий.
Обратная связь со мной возможна здесь, в моём журнале, по тегу — звук — записи данной направленности.
Монтаж и налаживание
Перед монтажом желательно провести входной контроль всех элементов. Я уже давно взял за правило попарно подбирать компоненты в каналах усилителя. Вот и для этой конструкции подобрал резисторы и конденсаторы с точностью до одного процента. Сделать это оказалось не так сложно: отбор происходил из 6 – 8 элементов каждого номинала.
Наверняка такая точность подбора не нужна, но результатом проделанной работы стало практически идеальное совпадение АЧХ по каналам предварительного усилителя.
Все детали предварительного усилителя размещены на печатной плате размером 125х45 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 13).
Рис. 13. Размещение деталей на печатной плате
Элементы, относящиеся к правому каналу предварительного усилителя, обозначены со штрихом. Такая же маркировка выполнена и в файле печатной платы (с расширением *.lay) – надпись появляется при подведении курсора к соответствующему элементу. Вначале на печатной плате устанавливают малогабаритные детали: проволочные перемычки, резисторы, конденсаторы, ферритовые «бусинки» и панельку для микросхемы. В последнюю очередь монтируют клеммники и переменные резисторы. После проверки монтажа включают питание и контролируют «ноль» на выходах операционного усилителя. Смещение составляет 2 – 4 мВ. При желании можно погонять устройство от синусоидального генератора и снять характеристики (рис. 14).
Рис. 14. Установка для снятия характеристик предварительного усилителя
Особенности модуля DY-SV8F
- Поддержка форматов MP3 и WAV.
- Поддержка частоты дискретизации (кГц): 8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48.
- 24-битный выход DAC, поддержка динамического диапазона 90 дБ, соотношение сигнал/шум 85 дБ.
- Полная поддержка файловой системы FAT16/FAT32, поддержка TF-карты 32 Гб.
- Поставляется с усилителем мощности класса D на 5 Вт, может непосредственно управлять динамиками 4 Ом, 3-5 Вт.
- Функция управления последовательным портом UART, может управлять воспроизведением, паузой, выбором песни, громкостью и т. д., самый большой выбор на 65535 аудиофайлов, скорость передачи данных 9600 бит/с.
- Поддержка функции воспроизведения пускового механизма IO, 8 портов IO триггера 8 треков или 8 портов IO для запуска 255 треков.
Версия, которую получили для тестов, имеет только флэш-память, в ней нет слота для карт памяти Micro SD. Размеры DY-SV8F 35 х 35 х 5 мм. Вот фото с реально простой схемой подключения.
На плате модуля видно DIP-переключатель для настроек конфигурации, гнездо 3,5 мм (стерео) и основа схемы – чип DY 1703A. Установленный производителем усилитель – LTK5128D и память Winbond FLASH 25Q64JVSIQ с емкостью 64 Мбит / 8 МБ.
Эти модули также доступны в урезанном виде – более дешевые с 4 МБ флэш-памяти.
Для тестов соответствующим образом подготовили модуль, установив разъемы другого типа.
Это облегчит последующее использование модуля. Далее фрагмент из даташита, показывающий конфигурацию модуля.
Видно много режимов работы, использовался простой запуск (самое простое включение), но ничто не мешает использовать UART, например, с Arduino. Это сэкономит количество GPIO, необходимое для управления модулем. После подключения к компьютеру модуль сообщает о себе как о флеш-памяти. То, что находим в памяти, это несколько пронумерованных файлов.
Это простые звуковые эффекты, которые напоминают системные звуки Windows. Производитель помещает их в память ещё на заводе, нумерация файлов назначает их отдельным входам, которые запускают воспроизведение IO1-IO8 в режиме простого запуска. Теперь вы должны подключить внешний компьютер 5 В или зарядное устройство USB вместо компьютера – именно так запустился модуль.
Вот ещё некоторые из наиболее важных параметров модуля:
В целом, модуль работает довольно хорошо и является интересной альтернативой семейству ISDXXXX и другим аналогичным. Простое включение и простая загрузка файлов через USB может быть интересным вариантом для расширения существующих устройств под голосовые / звуковые сообщения. Только помните, что файлы в качестве имен должны быть пронумерованы, как описано в документации.
В простейшем случае они могут служить программируемым дверным звонком, в более сложном случае можно использовать в качестве индикатора рабочего состояния устройства или для установки в автомобиле для голосовой сигнализации активированных функций. В общем все зависит от изобретательности.
Краткий алгоритм обработки аудиосигнала.
- Дифференциальный вход. Стерео аудиосигнал поступает на встроенный АЦП, а затем на систему автоматической регулировки уровня ALC. Время включения ALC – 384мс, время удержания ALC 6 сек. Включение цифрового шумоподавления настроено на уровне -52Дб в течении 250мс. Далее аудисигнал поступает на цифровой аудиопроцессор в котором реализованы регулировки громкости и баланс. Затем сигнал на частоте 80 Гц разделяется на два потока – стерео широкополосный и моно низкочастотный. В широкополосном потоке реализован трехполосный эквалайзер. А в низкочастотном включается/выключается функция SuperBass. Далее низкочастотный и высокочастотный поток поступают на свои компрессоры, практически исключающие перегрузку выходного сигнала (клип). После компрессоров низкочастотный поток подмешивается к высокочастотному стерео потоку и вновь собранный сигнал одновременно подается на стерео выход драйвера головных телефонов и дифференциальный выход.
- Линейный вход AUX. С этого входа стерео аудиосигнал после обработки в АЦП поступает сразу на цифровой аудиопроцессор, минуя алгоритм ALC. В процессоре также как и в случае с дифференциальными входами реализованы регулировки громкости и баланс. Затем на частоте 80 Гц аудиосигнал разделяется на два потока – стерео широкополосный и моно низкочастотный. В широкополосном потоке реализован трехполосный эквалайзер. А в низкочастотном включается/выключается функция SuperBass. Далее низкочастотный и высокочастотный поток поступают на компрессоры исключающие перегрузку выходного сигнала (clipping). После компрессоров низкочастотный поток подмешивается к высокочастотному стерео потоку и через встроенный ЦАП подается на выход драйвера головных телефонов и дифференциальный выход.
- Цифровой I2S вход. На цифровой вход с любого I2S источника цифрового звука должны подаваться синхроимпульсы MCLK, LR, BCLK и аудио поток DATA. Цифровой аудиосигнал поступает в аудиопроцессоре в котором также как и в случае с аналоговыми входами реализованы регулировки громкости и баланс. Затем на частоте 80 Гц аудиосигнал разделяется на два потока – стерео широкополосный и моно низкочастотный. В широкополосном потоке реализован трехполосный эквалайзер. А в низкочастотном включается/выключается функция SuperBass. Далее низкочастотный и высокочастотный поток поступают на компрессоры практически исключающие перегрузку выходного сигнала (клип, clipping). После компрессоров низкочастотный поток подмешивается к высокочастотному стерео потоку и через встроенный ЦАП подается на выход драйвера головных телефонов и дифференциальный выход.
Схема однотактного УНЧ на транзисторе
Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная – с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.
С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм – наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.
биполярные транзисторы.
На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения – это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле – сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 – 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.
Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21
Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера
Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.
Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах
Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.
Лабораторный блок питания 30 В / 10 А
Подробнее
Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.
Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.
Детали
Переменные резисторы RP1-RP3 сдвоенные импортные, такие как применяются в аналоговой автомобильной аудиотехнике. Практически, можно использовать любые сдвоенные переменные резисторы, номинальные сопротивления которых не отличаются от указанных на схеме более чем на 30%.
Переменные резисторы RP4 и RP5 -одинарные, с логарифмическим законом изменения сопротивления, такие как применяются в аналоговой аудиотехнике.
Практически, можно использовать любые одинарные переменные резисторы, номинальные сопротивления которых лежат в пределах от 10 до 50 кОм. При этом, нужно учесть что RP4 и RP5 должны быть абсолютно одинаковыми. ОУ TL082 можно заменить другим сдвоенным или сделать схему на двух одинарных ОУ.
Горчук Н. В. РК-06-16.
Усилитель по схеме Манакова EL34/6П3С
Эта широко известная схема двухтактного лампового усилителя на 6П3С и 6Н9С была разработана Анатолием Манаковым. Оригинал смотрите здесь. Она довольно проста и при внимательной сборке заработала сразу без танцев с бубном.
Отмечу сразу, что некоторые установленные мной номиналы отличаются от предложенных автором. Но сделано так не потому, что я проводил длительные слуховые эксперименты с кучей пластинок Pink Floyd и Led Zeppelin, а просто по причине отсутствия у меня в закромах некоторых емкостей и переменных резисторов, рекомендованных разработчиком. Не мудрствуя лукаво, я не столь дотошен к погрешности радиодеталей.
Я применил триодное включение выходных ламп, поскольку тороидальный выходной трансформатор не имеет дополнительных отводов. Любителям серьезного и громкого звука лучше реализовать пентодное включение выходных ламп или найти рекомендуемые трансформаторы. Понятно дело: выходные лампы желательно подобрать в пару. В оригинальной схеме есть фильтрующий конденсатор С8, которого нет в моей интерпретации. Я решил его перенести на плату блока питания.
В выпрямителе напряжения я применил «электронный дроссель» на полевом транзисторе 12NK90Z и не стал упражняться с катушками индуктивности в виде «железных дросселей». Схема смещения и накальные цепи сделаны идентичными авторскому варианту.
Я запитал каждую лампу моноусилителя от независимой обмотки, благо тороидальный транс имеет три накальные обмотки. Большое значение в плане подавления нежелательных шумов играет заземление накальных обмоток через сопротивления 100-150 Ом на землю с каждого плеча.
Нужное напряжение БП выставляется подбором резистора Rk. Я использовал корпус усилителя в качестве радиатора охлаждения для стабилизирующего транзистора VT1, поскольку греется он весьма прилично.
Монтаж печатных плат в металлическом корпусе
При монтаже нужно уделить особое внимание схеме смещения, которое должно быть отрицательным по отношению к земле. Следует соответствующим образом впаять банки электролитов и диодный мост
В противном случае, думаю, вы сами знаете последствия неправильно впаянных электролитов в блоке питания. Я смонтировал элементы схемы на двух функциональных платах: звуковой и БП.
Вся конструкция свободно поместилась в стандартном алюминиевом корпусе BO19 размерами 275/175/65. Печатные платы монтируются на столбики к нижней крышке. Все отверстия корпуса, через которые ведутся провода к траснформаторам, обязательно изолируются резиновыми вставками. Под трансформаторы подкладываются изолирующие прокладки, чтобы исключить замыкания обмотки на корпус в случае продавливания изоляции. Входной разъем на джеке 6.3, регулятор громкости и кнопку включения питания я разместил на верхней панели – для удобства использования при размещении на полу. Вокруг отверстий под выходные лампы и драйвер 6н9с лучше сделать много вентилирующих отверстий, чтобы тепло от керамических панелек тоже выходило наверх.
Есть один нюанс в закрытии трансформаторов металлическими колпаками. Дело в том, то при замыкании колпака на корпус через центральный болт образовывается короткозамкнутый виток. В таком случае корпус усилителя будет очень сильно нагреваться и мешать работе трансформатора. Следовательно, нужно использовать изолирующие прокладки для крепления колпаков через болт, либо изобретать другие варианты установки без контакта с корпусом.
Настройка напряжения смещения и анодного напряжения для драйвера
Настройка моноблока делается в режиме молчания по рекомендациям Манакова. Само собой, ко вторичной обмотке транса должна быть подключена активная нагрузка в виде проволочного резистора 4-8 Ом достаточной мощности (5-10 Вт).
Далее настраивается входной каскад установкой напряжения 1.8…2 вольта на катодах драйвера 6н9с. Для этого нужно подобрать сопротивление резистора R4.
Затем производим регулировку напряжение смещения для выходного каскада. С помощью переменных резисторов R10 и R12 устанавливаем на катодах выходных ламп напряжение 0,035…0,04 вольта. После чего подаем на сетку первого триода V1 сигнал с частотой около 3 кГц и напряжением 0,5 вольта. Регулируя переменный резистор R7, выставляем одинаковое переменное напряжение на анодах V1.
После настройки усилитель продемонстрировал замечательное качество звучания и полное отсутствие посторонних шумов. Данный двухтакт выдает насыщенный и прозрачный звук с замечательными низами. Триодная схема включения может обеспечить приемлемую громкость для небольшой комнаты 4×4 метра. Самое главное, такой воздушный звук хочется слушать бесконечно, а громкость здесь отходит на второй план.
