УМЗЧ центрального канала или сабвуфера для стереосистемы

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Сабвуферы

Опубликовано: 19.03.2017 21:41

Просмотров: 5089

Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
Если Вы хотите дополнить маломощную двух-канальную активную компьютерную акустику третьим, мощным центральным каналом и превратить ее в систему 2.1, то можете изготовить конструкцию, которая не потребует на свое создание большого количества вашего свободного времени и денежных средств.

Принципиальная схема устройства показана на рис.1.
 
 Конструкция функционально состоит из четырех узлов:
•  источника питания;
•  предварительного двухканального усилителя 3Ч;
•  сумматора;
•  одноканального мостового УМЗЧ.
Предварительный усилитель
Сигналы звуковой частоты от источника (компьютер, flash-плеер, DVD-проигрыватель) поступают на регулятор громкости - сдвоенный переменный резистор R3 через RC-фильтр R1C1, R2C2, который предотвращает поступление на вход усилителя радиочастот. С движков регулятора громкости стереосигнал через разделительные конденсаторы СЗ, С4 поступает на сдвоенный интегральный операционный усилитель DA1 типа К157УД2. Коэффициент усиления по напряжению DA1.1, DA1.2 зависит от соотношения сопротивлений резисторов R8/R7 и R9/R6, при указанных на принципиальной схеме - около 4,5. Конденсаторы С5, С6 - внешняя частотная коррекция DA1. Операционный усилительDA1 питается стабилизированным напряжением + 10 В, получаемым с помощью параметрического стабилизатора на R23VD5. Наличие такого стабилизатора необходимо для предотвращения самовозбуждения усилителя на инфранизких звуковых частотах. Средняя точка для работы DA1 от однополярного напряжения питания формируется делителем напряжения R14R18. Конденсаторы С7, С17, С14 - блокировочные по цепи питания DA1. Усиленные сигналы звуковой частоты с выходов DA1 (выводы 13, 9) через разделительные конденсаторы С12, С13 и токоограничительные резисторы R11, R12 подаются на дополнительный стереофонический УМЗЧ. Резисторы R10, R13 необходимы для правильной поляризации обкладок конденсаторов С12, С13 и предотвращения «щелчка» при подключении работающего внешнего УМЗЧ к выходу предварительного УЗЧ стереоусилителя.
Сумматор
Сумматор сигналов стереоканалов выполнен на транзисторе VT1, включенным эмиттерным повторителем, и резисторах R15, R16. Резистор R17 - нагрузка VT1. На переменном резисторе R20 выполнен регулятор тембра. При нижнем по схеме положении движка этого резистора высокочастотные составляющие звукового сигнала поступают на вход УМЗЧ лишь с незначительным ослаблением. В таком случае устройство может быть использовано как обычный усилитель 3Ч. Если движок переменного резистора R20 перевести в верхнее по схеме положение, то ВЧ и СЧ составляющие звукового сигнала значительно ослабляются, в результате чего на вход УМЗЧ поступают в основном низкочастотные составляющие 3Ч. В таком случае конструкция может использоваться как центральный «басовый» канал (сабвуфер).
УМЗЧ
На интегральной микросхеме DA2 типа TDA2004 выполнен мостовой усилитель мощности звуковой частоты. Микросхема TDA2004 представляет собой двухканальный УМЗЧ с максимальной выходной мощностью до 10 Вт в каждом канале. Эта микросхема имеет однополярное питание, допускает мостовое включение, которое и используется в этой конструкции. Реальная выходная мощность без ограничения амплитуды выходного сигнала достигает 5...8 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом, максимальная кратковременная выходная мощность достигает 15...25 Вт на том же сопротивлении нагрузки при напряжении питания 15 В. Коэффициент усиления по напряжению DA2 зависит от сопротивлений резисторов R21, R22, R24, R25. Для уменьшения усиления DA2 нужно установить резисторы R21, R25 большего сопротивления, но обязательно одинакового. Для предотвращения самовозбуждения УМЗЧ на ультразвуковых частотах установлены демпфирующие цепочки R28C29 и R29C30. Конденсаторы С22, С23 - положительная обратная связь - вольтодобавка. С выходов DA2 (выводы 10, 8) усиленный сигнал УМЗЧ через замкнутые контакты выключателя SA1 поступает на динамическую головку ВА1. Конденсаторы С23, С25-С27 - блокировочные по цепи питания DA1.
Источник питания
Источник питания реализован на силовом понижающем трансформаторе Т1 и мостовом выпрямителе VD1-VD4. Конденсатор большой емкости С16 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Плавкие предохранители FU1, FU2 защищают сеть и элементы конструкции от перегрузки. Светодиод HL1 светится при наличии напряжения питания.
Конструкция и детали
Вид на монтаж модуля усилителя показан на рис.2.
 
 Вид на компоновку узлов в корпусе АС показан на рис.3.
 

 Постоянные резисторы могут быть применены типов С1-4, С1-14, С2-23, МЛТ, МОН, РПМ. Для минимизации уровня собственных шумов усилителя резисторы R4-R9, R15-R17, R21, R22, R24, R25 желательно установить одного типа и мощностью 0,5 Вт (более мощные резисторы обычно меньше шумят). Переменный сдвоенный резистор R3 типа СПЗ-33-2 сопротивлением 10...33 кОм. Переменный резистор R20 типа СПЗ-33-32 или СПЗ-4 сопротивлением 47... 100 кОм. Сдвоенный переменный резистор перед установкой необходимо тщательно проверить на идентичность сопротивлений его половин при обоих крайних положениях подвижных контактов. Одинаковость сопротивлений особенно актуальна в положении минимальной громкости, иначе будет сильно заметен разбаланс громкости в стереоканалах. Если будут применены бывшие в употреблении и / или старые переменные резисторы, то внутрь их корпусов нужно впрыснуть немного очистителя WD-40, после чего сделать сотню-другую полных оборотов (до ограничителей) их оси. Можно применить и соответствующие импортные переменные резисторы. Металлические экраны переменных резистором соединяют с «сигнальным» общим проводом. Сигнальные провода, идущие к переменным резисторам, должны быть с экранирующей оплеткой.
Оксидные конденсаторы типов К50-68, К50-24, К50-29, К53-19, К53-30 или аналоги. Обратите внимание на полярность подключения С18, она обратная по сравнению с типовыми схемами включения ИМС DA2. Конденсаторы С8-С11, С29, СЗ0 пленочные типа К73-9, К73-17, К73-24 или импортные аналоги. Такими же конденсаторами можно заменить оксидные конденсаторы СЗ, С4, С18. Остальные конденсаторы - керамические К10-17, К10-50, КМ-5 или аналоги. Конденсаторы С1, С2 и резисторы R1, R2 для упрощения монтажа установлены на соответствующих выводах переменного резистора R3.
Выпрямительные диоды КД202Д можно заменить любыми из серий КД202, КД213, КД257, 1 N5400-1 N5408. Вместо четырех диодов можно
применить готовый выпрямительный мост, например, КЦ410А, KBL402, RBV-406. Стабилитрон КС510А можно заменить 2С510А, 1N4740A. Свето-диод RL30N-YG414S зеленого цвета свечения можно заменить любым аналогичным, например, из серии КИПД66.
Вместо транзистора КТ3102Е подойдет любой из серий КТ3102, КТ6111, КТ6113, SS9014, ВС547, 2SC1845. Интегральную микросхему К157УД2 можно заменить К157УДЗ. Возможно также применение других двухканальных малошумящих ОУ, используя соответствующие схемы включения, например, популярные LM158, LM258, LM358.
Интегральный УМЗЧ типа TDA2004 можно заменить TDA2004A, TDA2005S, TDA2005M, LM2005. Микросхема TDA2005M специально разработана для применения в мостовых УМЗЧ, поэтому, если у вас нет в запасе ни одной из таких микросхем, то приобретать желательно именно TDA2005M. Микросхему усилителя мощности устанавливают на дюралюминиевый ребристый теплоотвод с общей площадью охлаждения 300 см2 (одна сторона). Силовой трансформатор - любой с габаритной мощностью от 40 Вт, вторичная обмотка которого рассчитана на напряжение 14... 16 В и ток нагрузки не менее 3 А. Следует заметить, что микросхемы УМЗЧ TDA2004, TDA2005 в целях защиты от повышенного напряжения питания отключаются при напряжении питания выше 19 В.
Предварительный УЗЧ, сумматор каналов, УМЗЧ для получения высокого качества звучания требуют очень тщательной разводки общего провода сигнальных и силовых цепей. Например, к общей точке соединения «минусов» конденсаторов С25-С27 отдельными проводниками или дорожками должны быть подключены вывод 6 DA2, соответствующие выводы конденсаторов С29, СЗ0, С17. Конденсатор С24 припаян непосредственно к выводам питания DA2. Конденсатор С7 припаян непосредственно к выводам питания DA1. Нижние выводы резисторов R17, R20 должны быть подключены к минусу С17. Неудачная разводка силовых и сигнальных цепей может привести к росту искажений УМЗЧ и / или его самовозбуждению. Наличие самовозбуждения УМЗЧ на ультразвуковых частотах определяется по нагреву теплоотвода DA2 в отсутствии входного сигнала или с помощью осциллографа.
2-канальный усилитель для системы 2.1
Стереоусилитель для фронтальных каналов трехканальной аудиосистемы можно собрать по схеме рис.4.
 
 Усилитель построен на интегральной микросхеме LA4261 фирмы Sanyo, способной развивать выходную мощность до 3,5 Вт в каждом канале. Коэффициент нелинейных искажений не более 0,3% при выходной мощности 0,5 Вт. Микросхему устанавливают на теплоотвод. Если этот усилитель размещен в отдельном корпусе, то его соединяют с источником питания (рис.1) проводом с сечением по меди не менее 1,5 мм2 длиной не более 2 м. Также следует обратить внимание, что емкость блокировочного конденсатора С9 (рис.4) не может быть больше 220 мкФ, иначе, возможно появление фона переменного тока. От сопротивлений резисторов R6, R7 зависит коэффициент усиления микросхемы LA4261. К гнезду XS2 можно подключить стереонаушники. Кнопкой SA1 можно отключить динамические головки.
Диод VD1 защищает усилитель от переполюсовки напряжения питания.
Внешний вид акустической системы 2.1 с активным центральным каналом показан на фото в начале статьи. При изготовлении конструкции необходимо позаботиться о правильной фазировке всех установленных в акустику динамических головок. Центральный канал для стереосистемы целесообразно изготавливать, если у вас уже есть готовая стереосистема малой мощности. Если же вы находитесь на «нулевом цикле» изготовления УМЗЧ, то более целесообразным будет изготовить стереовариант усилителя по схеме рис.1, добавив в устройство еще одну микросхему TDA2004, включенную по мостовой схеме. Выходы такого усилителя подключают к широкополосной акустике, где низкочастотный динамик каждой АС рассчитан на долговременную мощность не менее 15 Вт. В этом случае понижающий трансформатор источника питания должен иметь габаритную мощность не менее 60 Вт. Подойдет унифицированный трансформатор ТТП60. Если при подключенном УМЗЧ напряжение на выходе выпрямителя превысит 18,5 В в режиме покоя усилителя (нулевая громкость), количество витков вторичной обмотки трансформатора следует уменьшить.
РА №2, 2011