Характеристики микросхемы к157уд2

↑ Высококачественный регулятор тембра

В высококачественной аппаратуре нашел применение пассивный регулятор нижних и верхних частот, показанный на рис. 4 .

Рис. 4. Высококачественный пассивный регулятор тембра

Здесь элементы R1 – R3, C1, C2 образуют пассивный частотно – зависимый корректор нижних частот; R5 – R7, C3, C4 – корректор верхних частот. Включенный между регуляторами резистор R4 является развязкой, уменьшающей влияние регуляторов друг на друга. Конденсатор C0 служит для развязки по постоянному току.

Для расчета регулятора тембра, приведенного на рис. 4, мною подготовлен файл в табличном процессоре Microsoft Excel. На рис. 5 показан скриншот рабочего листа таблицы (без прилагаемого здесь же графического материала). В ячейки, закрашенные светло – синим цветом заносятся исходные данные, в ячейках таблицы, залитых оранжевым цветом, размещены результаты расчета. В начале расчета выберем величины сопротивлений переменных резисторов R2 и R7 в килоомах, далее заносим диапазон регулировок нижних и верхних частот в децибелах. Как только запишем в оставшиеся три ячейки светло – синего цвета частоты fнр, fвр и fн, сразу увидим результаты расчета всех остальных элементов регулятора. Останется только привести их к ближайшим значениям из выбранного стандартного ряда Е24 или Е48.

Рис. 5. Расчет регулятора тембра с помощью электронной таблицы Microsoft ExcelКонтрольный пример №1 . Рассчитаем с помощью электронной таблицы пассивный регулятор тембра с пределами регулирования АЧХ ±20 дБ, рис. 11.2.3 . Исходные данные: R2=R7=100 кОм, fнр=50 Гц, fвр=10000 Гц. Получаем: R1=R5=10 кОм, R3=R6=1 кОм, R4=10 кОм, C1=0,032 мкФ, C2=0,318 мкФ, C3=0,0159 мкФ, C4=0,159 мкФ, C0=0,16 мкФ. Округляем до ближайшего номинала: R1=R5=10 кОм, R3=R6=1 кОм, R4=10 кОм, C1=0,033 мкФ, C2=0,33 мкФ, C3=0,015 мкФ, C4=0,15 мкФ, C0=0,15 мкФ.

↑ Предварительный усилитель для «студенческого» УМЗЧ

Перейдем к построению предварительного усилителя для «студенческого» УМЗЧ. Принципиальная схема одного канала усилителя для УМЗЧ Питера Смита представлена на рис. 11. Входной сигнал подается непосредственно на пассивный регулятор тембра. Дело в том, что современные источники звука (персональный компьютер, ноутбук, проигрыватель компакт-дисков, DVD – проигрыватель) имеют малое выходное сопротивление и высокий уровень сигнала, достаточный для непосредственной работы с усилителем мощности (0,5…2 В эфф.). Фильтр R1 – R3, C2, C3 производит регулировку тембра в нижней частотной области, а R5, — R7, C4, C5 – в верхней. Буферный резистор R4 служит для уменьшения влияния фильтров друг на друга. Параметры элементов фильтров выбирают таким образом, чтобы примерно в среднем положении движков резисторов регуляторов тембра R2 и R6 АЧХ была горизонтальной; при этом коэффициент передачи регулятора тембра меньше единицы.

Выход на наушники

Если вы установили схему переключения усилителя для наушников (RLY6, RLY7 и соответствующие элементы) и собрали подходящий усилитель, подключите выход (CON6) ко входу усилителя для наушников с помощью двухжильного экранированного кабеля. Кроме того, контакты переключателя гнезда для наушников должны быть подключены к разъёму CON7.

Лучше использовать разъём с изолированными контактами переключателя, тогда все, что вам нужно сделать это подключить нормально замкнутые контакты одного из каналов.

Какого бы типа разъём вы не применили, важно: если штекер наушников не подключен, тогда контакты разъёма CON7 должны быть замкнуты. Иначе сигнала на выходе предварительного усилителя не будет!

Файл:Радио 1985 г. №03.djvu

Предлагаю радиолюбителям попробовать свои силы в давно забытой области — сборке лампового усилителя выходной каскад работает в режиме А. Какие же плюсы и минусы у ламповых усилителей? Основной недостаток — это сложности с изготовлением трансформаторов. Да, они имеют много обмоток и их тяжело мотать. Но больше ничего трудного в изготовлении лампового усилителя нет. Достаточно посмотреть на его схему, чтобы понять, что по сравнению с аналогичным го параметрам транзисторным усилителем — это просто детское по сложности устройство.

Радиоконструктор «УНЧ предварительный». Этот радиоконструктор (другое его название «Старт ») входит в серию наборов.

↑ Высококачественный регулятор тембра

В высококачественной аппаратуре нашел применение пассивный регулятор нижних и верхних частот, показанный на рис. 4 .

Рис. 4. Высококачественный пассивный регулятор тембра

Здесь элементы R1 – R3, C1, C2 образуют пассивный частотно – зависимый корректор нижних частот; R5 – R7, C3, C4 – корректор верхних частот. Включенный между регуляторами резистор R4 является развязкой, уменьшающей влияние регуляторов друг на друга. Конденсатор C0 служит для развязки по постоянному току.

Для расчета регулятора тембра, приведенного на рис. 4, мною подготовлен файл в табличном процессоре Microsoft Excel. На рис. 5 показан скриншот рабочего листа таблицы (без прилагаемого здесь же графического материала). В ячейки, закрашенные светло – синим цветом заносятся исходные данные, в ячейках таблицы, залитых оранжевым цветом, размещены результаты расчета. В начале расчета выберем величины сопротивлений переменных резисторов R2 и R7 в килоомах, далее заносим диапазон регулировок нижних и верхних частот в децибелах. Как только запишем в оставшиеся три ячейки светло – синего цвета частоты fнр, fвр и fн, сразу увидим результаты расчета всех остальных элементов регулятора. Останется только привести их к ближайшим значениям из выбранного стандартного ряда Е24 или Е48.

Рис. 5. Расчет регулятора тембра с помощью электронной таблицы Microsoft ExcelКонтрольный пример №1 . Рассчитаем с помощью электронной таблицы пассивный регулятор тембра с пределами регулирования АЧХ ±20 дБ, рис. 11.2.3 . Исходные данные: R2=R7=100 кОм, fнр=50 Гц, fвр=10000 Гц. Получаем: R1=R5=10 кОм, R3=R6=1 кОм, R4=10 кОм, C1=0,032 мкФ, C2=0,318 мкФ, C3=0,0159 мкФ, C4=0,159 мкФ, C0=0,16 мкФ. Округляем до ближайшего номинала: R1=R5=10 кОм, R3=R6=1 кОм, R4=10 кОм, C1=0,033 мкФ, C2=0,33 мкФ, C3=0,015 мкФ, C4=0,15 мкФ, C0=0,15 мкФ.

Линейный вход и регулятор баланса.

Для снижения шумов и помех непосредственно на входе усилителя установлен фильтр R1C1 и R2C2 . Буферные каскады IC1A и IC1B обеспечивают входное сопротивление порядка 50кОм и улучшают подавление синфазных помех. Непосредственно усилительный каскад собран на LM4562 (IC2A), коэффициент усиления которого регулируется потенциометром P1A. Этот же потенциометр в правом канале включен «противофазно» левому, за счет чего получается регулировка баланса. Обратная связь в каскаде реализована через два параллельных буфера IC3A и IC3b, за счёт чего достигается неизменность коэффициента усиления каскада независимо от изменения нагрузки. Кроме того, такое решение снижает уровень шума и обеспечивает низкое выходное сопротивление.

Типовая реализация регулятора баланса обычно негативно влияет на сцену и «виртуальное» расположение инструментов, из-за чего довольно редко встречается в Hi-End аппаратуре. Решение данного узла, предложенное Дугласом Селфом, не имеет этого недостатка.

Уровень шума этой части предусилителя составляет всего -109 дБ в среднем положении регулятора баланса, -106 дБ при максимальном и -116 дБ при минимальном положениях регулятора (в полосе частот 22 Гц до 22 кГц).

↑ 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).

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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

Основные параметры

Если внимательно посмотреть на электрические характеристики К157УД2, то можно заметить, что по быстродействию данная микросхема не для использования в аудиоустройствах. Так, наибольшая скорость нарастания напряжения на её выходе 0,5 В/мкс, что сопоставимо выходному сигналу на уровне примерно до 10 В/8 кГц. В реальной жизни он будет еще ниже. Но для своего времени это был тоже неплохой показатель.

Максимальные значения

Приведём основные предельные значения параметров:

• максимальное питание (Uпит) до ±18 В;
• выходное напряжение (Uвых макс.) до ± 13 В (при Uпит = ± 15 В);
• напряжение смещения нуля (U см) до ± 13 В;
• ток потребления (I пот) до 7 мА;
• ток короткого замыкания (I кз) до 45 мА;
• частота среза (f срз) от 1 МГц;
• коэффициент усиления (KуU): не менее 50000 (при f =0… 50 Гц) и 800 (при f =20 кГц);
• скорость нарастания на выходе (VUвых) не менее 0,5 В/мкс.

Типовая величина напряжения шумов, используемых на входе данного ОУ (в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц) составляет не более 1,6 мкВ.

Аналоги

Считается, что импортный аналог у К157УД2 — это LM301. Но, во первых, у данной микросхемы 8 выводов, вместо 14. Поэтому для замены придётся искать два таких устройства. Во вторых, их будет очень трудно найти в наших магазинах.

Чем еще можно заменить К157УД2 ? Хорошей альтернативой для этого устройства можно cчитать новые микросхемы серии LME49XXX. Если точнее, то в большинстве случаев подойдут: LME49720, LME49860 и LM4562. Они очень похожи по своим характеристикам с рассматриваемой, имеют неплохую линейность и полосу пропускания (до 90 Гц), не только при коэффициенте усиления 1, но и значительно более высоком (1000 и выше).

Типовое напряжение шумов в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц находится в пределах 0,4 мкВ. Отечественные аналоги: КР1434УД1А и обновленная модификация К157У Д3. Проблема в том, что сейчас их трудно найти на российских прилавках и они более дорогие.

Применение

Данную микросхему широко использовали в различных генераторах сигналов (синусоида, пила и др.), микшерах, эквалайзерах, темброблоках, слуховых аппаратах, переговорных устройствах и даже блоках питания. Она распространёна в предварительных каскадах усиления звуковой частоты (20-20000 Гц), стереофонической бытовой и студийной аппаратуре записи и воспроизведения, магнитных головках магнитофонов и др. Широко известна и популярна схема металлоискателя «Пират», где также применяется NE555, транзистор irfs630 или irf740. Но несмотря на все плюсы, по заявленным характеристикам она все равно уступает современным ОУ.

Советуем Вам проверить информацию о содержании драгоценных металлов в К157УД2, так как некоторые модели могут иметь ценность даже в нерабочем состоянии, особенно продукция старого образца.

Налаживание

Налаживания правильно собранный блок регулировки громкости и тембра не требует. Печатные платы темброблока поставляются кооперативом «Маяк» (см. «Радио» 1990, № 7, с. 80).

Н. СУХОВ. г. Киев, Украина.

Литература:

1. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 6, с. 55— 57.
2. Сухов Н., Бать С., Колосов В., Чупаков А. Техника высококачественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 27, рис. 2.8. 6.
3. Newcomb A., Young R. Practical loudness: ап active circuit design approach.— Journal of the Audio Engineering Society, 1976, Vol. 24, N I, pp. 32—35, fig. 1.
4. Сухов H., Бать С., Колосов В., Чупаков А. Техника высоко-качественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 35, рис. 2.17.
5. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 7, с. 59, рис. 7.

Печатная плата была разработана в формате SprintLayout 6 и предоставлена пользователем с форума сайта Паяльник — Sanya110. Скачать печатную плату можно здесь: nick_suchov_hiquality_regulator_layout_by_sanya110.zip (320Кб).

↑ 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

fнп < f0 < fвп 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.

Схема темброблока

Схема содержит только пассивные элементы (конденсаторы, резисторы). Два переменных резистора служат для регулировки уровня высоких и низких частот. Конденсаторы желательно применить плёночные, однако, если таких под рукой нет, подойдут и керамические. На каждый канал нужно собрать по одной такой схеме, а для того, чтобы регулировка была одинаковой в обоих каналах – использовать сдвоенные переменные резисторы. Печатная плата, выложенная в этой статье, уже содержит эту схему в двойном экземпляре, т.е. имеет вход и под левый, и под правый канал. Скачать плату: (cкачиваний: 742)

Регулировка громкости

Малую разницу уровней громкостей можно также получить, применяя переменные сопротивления с отводами (рис. 2), к которым подключаются постоянные сопротивления с таким расчетом, чтобы создать фиксированные точки точного баланса.

Важно, чтобы отводы на обоих переменных сопротивлениях были сделаны в одних и тех же местах и к одинаковым отводам были присоединены сопротивления равной величины. Применение дополнительных сопротивлений может быть совмещено со схемой тоикоррекции, обычно применяемой в высококачественных усилителях

Применение дополнительных сопротивлений может быть совмещено со схемой тоикоррекции, обычно применяемой в высококачественных усилителях.

Рис. 2. Малую разницу уровней громкостей можно также получить, применяя переменные сопротивления.

Некоторое ухудшение баланса на самых низших частотах, получающееся при этом, несущественно. В схеме рис. 2 рекомендуемые емкости конденсаторов тонкоррекции следующие: 4700 пф последовательно с R2 и 0,15 мкф последовательно с R3.

Наконец еще одним способом, позволяющим легко получить равенство уровней громкости, является переход от плавного регулятора громкости к ступенчатому. Однако этот способ почти не нашел применения.

Усилители

	УНЧ,  который  был  собран  ранее,  может  только  уменьшать  или  увеличивать громкость,  а  тембровая  окраска  остается  за  пределами  слуха.  Чтобы  решить  эту проблему  можно  собрать  высококачественный  электронный  регулятор  громкости, баланса и тембра. УНЧ,  который  был  собран  ранее,  может  только  уменьшать  или  увеличивать громкость,  а  тембровая  окраска  остается  за  пределами  слуха.  Чтобы  решить  эту проблему  можно  собрать  высококачественный  электронный  регулятор  громкости, баланса и тембра. С помощью него можно будет добавлять басы или сделать по громче звук тарелок ударной установки, поэтому его чаще называют темброблоком. Регулятор выполнен  на  специализированной  микросхеме  TDA1524A.  Я  не  стал  изменять  фирме Philips, хотя вы можете легко заменить микросхему на полный ее аналог от фирмы RFT — А1524А.  Микросхема  представляет  собой  двухканальный  (стереофонический) регулятор  громкости, баланса  и  тембра  низких  и  высоких частот. Также  есть loudnes (частотная  компенсация).  Loudnes  компенсирует  низкие  частоты  при  малом  уровне звука. Вы замечали, как при уменьшении громкости в некоторых музыкальных центрах или  усилителях  очень  резко  пропадали  басы?  Это  происходит  из-за  отсутствия частотной компенсации. Рис.1. a — принципиальная схема регулятора громкости, баланса и тембра на TDA1524A;   б — внешний вид микросхемы TDA1524A и ее распиновка        Регулятор  громкости,  баланса  и  тембра  представлен  на  Рис.1.  Переменные резисторы  R1,  R2, R3, R4 можно  использовать  любые, т.к. все регулировки в  данной микросхеме  осуществляется  электронным  способом.  Подстрочными  резисторами  R7  и R8 устанавливается  усиление выходного сигнала,  кнопка S1, включающая  частотную компенсацию регулятора громкости (на схеме выключена), должна быть с фиксацией. Для  тех,  кто  хочет  постоянно  использовать частотную  компенсацию  без  возможности отключения, могут исключить из схемы элементы S1 и R9. Технические характеристики регулятора громкости, баланса и тембра на TDA1524A                          На Рис.2 показана принципиальная схема регулятора громкости, баланса и тембра вместе  с  УНЧ,  собранного  нами  ранее.  Тут  же  представлен  блок  питания,  который может подпитывать оба устройства. Рис.2. a — принципиальная схема темброблока вместе с УНЧ; б — принципиальная схема блока питания для темброблока и УНЧ        Темброблок  и  усилитель  собраны  на  печатной  плате  (см.  Рис.3).  Сопротивление R10 расположено со стороны печатных проводников.                                   Рис.3. Внешний вид печатной платы темброблока и УМЗЧ        Не забудьте  прикрепить к радиатору микросхему U2. Кроме этого, рекомендуется приклеить  (например,  клеем  «Момент»)  к  микросхеме  U1  небольшой  П-образный радиатор  из  алюминия,  т.к.  этот  чип  тоже  иногда  греется.  Это  повысит  надежность работы микросхемы и срок ее службы. Хотя, если вы этого не сделаете, это совсем не означает, что микросхема сгорит в скором времени. Сделаю  небольшое  отступление  по  поводу  распиновки  чипов.  Каждая микросхема  имеет  метку,  обозначающую  первый  вывод.  Меткой  может  быть  так называемый  ключ  (см.  Рис.1б),  точка  или  скошенный  угол  корпуса.  Расположите микросхемы так, чтобы метка была слева, в случае со скошенным углом — он должен быть внизу. Левый нижний вывод будет первым, а далее отсчет идет против часовой стрелки. Такая маркировка выводов используется для большинства микросхем. Дригалкин В.В. Школа начинающего радиолюбителя с учетом современной электроники (2-е издание)  2011                                               Здесь Ваше мнение имеет значение  —  поставьте вашу оценку (оценили — 4 раз)   51
	Смотри также:
	Простой усилитель низкой частоты (УНЧ) Мощный УНЧ на одной микросхеме Двухламповый усилитель (2 Вт) Одноламповые усилители (1,0 — 1,5 Вт) Лабораторный блок питания Простые УНЧ для компьютера Радиоприемник ЧМ на микросхеме К174ХА26 Усилитель на TA8215 Простой стереофонический усилитель с выходной мощностью каждого канала 4 вт Регулирующие и корректирующие каскады усилителей нч Усилитель ЗЧ мощностью 4 Вт на интегральной микросхеме Простой двухтактный усилитель на лампах 6П14П Высококачественный двухламповый усилитель Усилитель на микросхеме К2УС245 Простой усилитель низкой частоты

Список элементов:

Резисторы: (1% точность; металло-плёночные; 0.25W) R1,R2,R39,R40 = 100Ohm R3-R6,R41-R44,R78,R79 = 100kOhm R7-R12,R16,R17,R21-R24,R33,R34, R45-R50,R54,R55,R59-R62,R71,R72 = 1kOhm R13,R51 = 470Ohm R14,R15,R52,R53 = 430Ohm R18,R35,R36,R56,R73,R74 = 22kOhm R19,R20,R57,R58 = 20Ohm R25-R28,R63-R66 = 3.3kOhm R29-R32,R67-R70 = 10Ohm R37,R38,R75,R76 = 47Ohm R77 = 120Ohm P1,P2,P3,P4 = 1kOhm, 10%, 1W, stereo potentiometer, линейный, например Vishay Spectrol cermet type 14920F0GJSX13102KA. или, Vishay Spectrol conductive plastic type 148DXG56S102SP.

Конденсаторы: C1,C2,C10-C14,C26,C27,C35-C39 = 100pF 630V, 1%, polystyrene, axial C3,C4,C28,C29 = 47µF 35V, 20%, неполярный, диаметром 8mm, расстояние между выводами 3.5mm, например Multicomp p/n NP35V476M8X11.5 C5,C6,C30,C31 = 470pF 630V, 1%, polystyrene, axial C7,C32 = 1µF 250V, 5%, polypropylene, расстояние между выводами 15mm C8,C9,C33,C34 = 100nF 250V, 5%, polypropylene, lead spacing 10mm C15,C16,C40,C41 = 220µF 35V, 20%, неполярные, диаметром 13mm,расстояние между выводами 5mm, например Multicomp p/n NP35V227M13X20 C17-C25,C42-C50 = 100nF 100V, 10%, расстояние между выводами 7.5mm C51 = 470nF 100V, 10%, расстояние между выводами 7.5mm C52,C53 = 100µF 25V, 20%, диаметр 6.3mm, расстояние между выводами 2.5mm

Микросхемы: IC1,IC3,IC5-IC10,IC12,IC14-IC18 = NE5532, например ON Semiconductor type NE5532ANG IC2,IC4,IC11,IC13 = LM4562, например National Semiconductor type LM4562NA/NOPB

Разное: K1-K4 = 4-х контактный разъём, шаг 0.1’’ (2.54mm) K5,K6,K7 = 2-х контактный разъём, шаг 0.1’’ (2.54mm) JP1 = 2-х контактный джампер, шаг 0.1’’ (2.54mm) K8 = 3-х контактный винтовой блок, шаг 5mm RE1,RE2 = реле, 12V/960Ohm, 230VAC/3A, DPDT, TE Connectivity/Axicom type V23105-A5003-A201

Продолжение следует…

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор» (Германия)

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты»

Какие преимущества у электронных регуляторов по сравнению с механическими?

Главное преимущество применения блока электронных регуляторов в отсутствии необходимости поиска потенциометров с разными передаточными характеристиками, но одинаковыми типоразмерами.

Сдвоенные потенциометры.

1. Потенциометр типа СП3-4.
2. Потенциометр импортного производства.
3. Потенциометр СП3-33-24 с выводом тонкомпенсации.

Например, для регулятора громкости потребовался бы сдвоенный потенциометр с характеристикой обратной логарифмической, а для регулятора стереобазы – с линейной характеристикой.

Поиск же сдвоенного потенциометра с отводами, для организации тонкомпенсации, и вовсе мог бы не увенчаться успехом.

А при электронной регулировке сигнала, для всех регуляторов можно использовать переменные резисторы с линейной зависимостью. Микросхема сама сформирует нужную передаточную характеристику необходимую для каждого регулятора.

Электронные регуляторы не только упрощают поиск и подбор компонентов, но и снимает проблему, так называемого, «шуршания» потенциометров.

Тестирование темброблока.

На картинке схема включения блока регуляторов при снятии Амплитудно-Частотных Характеристик (АЧХ).

Я использовал для снятия АЧХ программу «SpectraLAB», как в качестве Генератора Качающейся Частоты (ГКЧ), так и в качестве анализатора спектра.

Правда, пришлось запустить сразу две копии программы. ГКЧ на одном компьютере, а анализатор на другом.

При запуске генератора и анализатора на одном и том же компьютере, из-за малого затухания между входами и выходами моей встроенной аудио карты, погрешность измерения была неприемлемой.

На графике АЧХ блока регуляторов при включённой тонкомпенсации и среднем положении регуляторов ВЧ и НЧ.

АЧХ темброблока, снятая при максимальном подъёме (верхняя кривая) и максимальном завале (нижнаяя кривая) ВЧ и НЧ.

Конструкция и детали

Блок регулировки питается от стабилизаторов напряжения, выполненных на транзисторах VT2, VTЗ и стабилитронах VD2, VD3 и подключенных непосредственно к шинам нестабилизированного источника питания УМЗЧ.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, сдвоенные переменные проволочные прецизионные резисторы СП5-21А-2 (R7, R13, R14) и СП5-21Б (R21). С несколько худшими результатами можно применять СПЗ-30г (R7, R13, R14) и СПЗ-30а (R21). В этом случае разбаланс громкости и АЧХ не будет превышать 2 дБ. В качестве оксидных конденсаторов используются К50-16, остальные КМ-4, КМ-5, КМ-6, К73-11.

Номиналы всех постоянных резисторов и конденсаторов C3-С6, С9, С15-С18, С21 не должны отличаться от указанных на принципиальной схеме более чем на 5 %, конденсаторов С8, С10, С20, С23 — более чем на 10 %, остальных — на 20…80 %.

Замена ОУ К157УД2 на другие нежелательна ввиду их хороших шумовых свойств и высокой линейности, а также возможности работать на сравнительно низкоомную нагрузку.

Оба канала устройства собраны на печатной плате из стеклотекстолита. Рисунок печатных дорожек показан на рис. 7, а, а расположение деталей — на рис. 7, 6.

При пониженных требованиях к разбалансу громкости АЧХ и ФЧХ пределы регулирования громкости и тембра могут быть расширены.

Так, чтобы довести глубину регулирования громкости до 60 дБ, следует изменить номиналы четырех резисторов (R6 = R27 = 470 Ом, R9—R30= 1 кОм) и двух конденсаторов (С4 = С16 = 1 мкф), а чтобы увеличить пределы регулирования тембра до ±16 дБ, нужно уменьшить сопротивления восьми резисторов (R15 = R16 = R33 = R34 =300 Ом, R12—R17 = R32 = R36 = 2,7 кОм).

Печатная плата для высококачественного регулятора громкости, баланса и тембра.

↑ 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.

↑ Характеристики предварительного усилителя:

Напряжение питания, В=±15 Ток потребления, мА=8…10 Номинальное входное напряжение, В=0,775 Номинальное выходное напряжение, В=0,775 Полоса частот по уровню -0,5 дБ, Гц=25…100000 Диапазон регулировки тембра, дБ на частоте 40 Гц=±7 , на частоте 10 кГц=±7 Коэффициент гармоник при входном напряжении 1 В, % на частоте 1 кГц=0,0001 , на частоте 20 кГц=0,002 Отношение сигнал/шум (невзвешенное), дБ=89 Входное сопротивление, кОм=20 Выходное сопротивление источника сигнала, кОм, не более=1,8 Можно включить устройство с усилителем мощности и послушать музыку. Об этом в следующей части проекта.

↑ Предварительный усилитель для «студенческого» УМЗЧ

Перейдем к построению предварительного усилителя для «студенческого» УМЗЧ. Принципиальная схема одного канала усилителя для УМЗЧ Питера Смита представлена на рис. 11. Входной сигнал подается непосредственно на пассивный регулятор тембра. Дело в том, что современные источники звука (персональный компьютер, ноутбук, проигрыватель компакт-дисков, DVD – проигрыватель) имеют малое выходное сопротивление и высокий уровень сигнала, достаточный для непосредственной работы с усилителем мощности (0,5…2 В эфф.). Фильтр R1 – R3, C2, C3 производит регулировку тембра в нижней частотной области, а R5, — R7, C4, C5 – в верхней. Буферный резистор R4 служит для уменьшения влияния фильтров друг на друга. Параметры элементов фильтров выбирают таким образом, чтобы примерно в среднем положении движков резисторов регуляторов тембра R2 и R6 АЧХ была горизонтальной; при этом коэффициент передачи регулятора тембра меньше единицы.

При перемещении движка резистора R2 в верхнее (по схеме рис. 11) положение получаем подъем АЧХ на нижних частотах; смещая движок в нижнее положение – завал. Аналогичным образом работает регулятор тембра R6, который осуществляет регулировку АЧХ в области высоких частот.

Регулятор тембра нагружен на регулятор уровня сигнала R8.1, далее следует усилительный каскад на малошумящем операционном усилителе OPA2134, включенном по неинвертирующей схеме. Его назначение – компенсировать затухание, вносимое регулятором тембра и обеспечить низкое выходное сопротивление, необходимое для работы усилителя мощности.

На выходе предварительного усилителя установлена индуктивность L1 – «бусинка» из феррита, применяемая в телевизорах и компьютерной технике (материнских платах, платах ввода-вывода, мониторах и т.п.). В результате принятых мер коэффициент гармоник предварительного усилителя на частоте 1 кГц не превышает одной десятитысячной доли процента!

↑ Пассивный упрощенный регулятор тембра

На практике, пожалуй, большее распространение получила еще одна схема пассивного регулятора тембра, с упрощенным регулятором верхних частот (рис. 6) .

Рис. 6. Схема упрощенного пассивного мостового регулятора тембра

Расчет такого регулятора с помощью таблиц и номограмм предложен Л. Ривкиным . Я переложил методику Л. Ривкина на язык табличного процессора Microsoft Excel, позволившего обойтись без номограмм, не совсем удобных в использовании и снижающих оперативность расчетов. Скриншот листа таблицы Excel с примером расчета показан на рис. 7. Здесь действуют все соглашения, приведенные выше.

Рис. 7. Расчет упрощенного пассивного мостового регулятора тембраКонтрольный пример №2. Рассчитаем регулятор тембра с пределами регулировок ±17 дБ, R2=R5=47 кОм, fнр=30 Гц, fвр=18000 Гц. Получаем: R1=4,673 кОм, R3=470 Ом, R4=4,7 кОм, C1=0,114 мкФ, C2=1,133 мкФ, C3=1916 пФ, C4=0,019 мкФ. Выбираем из стандартного ряда Е24: R1=4,7 кОм, R3=470 Ом, R4=4,7 кОм, C1=0,1 мкФ, C2=1,0 мкФ, C3=2000 пФ, C4=0,022 мкФ.

Следует напомнить, что для обеспечения расчетной глубины регулировки тембра необходимо, чтобы сопротивление нагрузки регулятора тембра было намного больше его выходного сопротивления Rнрт≥(5…10)Rвыхрт≈(5…10)[R1R3/(R1+R3)+R4], а внутреннее сопротивление источника сигнала намного меньше входного сопротивления регулятора: Rвыхис≤(0,1…0,2)Rвхрт≈(0,1…0,2)(R1+R3).

Источник питания

Источник питания трансформаторный, на низкочастотном силовом трансформаторе Т1 типа 109-01AF11-01. У него первичная обмотка на 220V, а вторичная на 26V и ток 2,2А с отводом от средней части. Отвод образует среднюю точку (GND).

Поскольку есть отвод от центра вторичной обмотки, схему выпрямителя решено было сделать по двухполупериодной схеме на двух диодах VD1 и VD2.

Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя НЧ на TDA2003.

Источник не стабилизированный. Можно использовать другой трансформатор с аналогичными параметрами. Если будет одна обмотка на 11-13V, схему выпрямителя нужно будет сделать мостовой на четырех диодах. Можно питать и от готового источника, постоянным напряжением 12-18V при токе не ниже 2 А, например, от блока питания какой-то компьютерной периферии или оргтехники.