АУДИО HI-FI ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ

Предусилитель является полезным устройством, особенно если у вас есть уже готовый мощный УМЗЧ, но качественные входные цепи с переключением входов и необходимыми регулировками отсутствуют. Этот проект пред-УНЧ имеет регулировку громкости звука и тембров (Bass и Treble), в диапазоне +/- 6 дБ. Его чувствительность составляет около 150 мВ, поэтому он будет работать практически с любым источником аудио.

Схема принципиальная

Электрическая схема этого предусилителя имеет свой прототип. Это один из самых уважаемых производителей аудиоусилителей, который является одним из лучших в данной отрасли.

Схема довольно проста, но в данном случае простота это очень даже хорошо, иногда что-то менее сложное работает лучше, чем навороченные устройства. Также приводятся рисунки печатных плат, для облегчения грамотной разводки звуковых цепей. Питать его можно от такого стабилизатора.

На входном каскаде предварительный усилителя собран буфер, затем регулировка тембра с возможностью его отключения с помощью реле, то есть с функция Direct. Реле может управляться подачей напряжения на его контакты от любой автоматики или кнопки. Реализация этой задачи зависит от нашего воображения, можете использовать микроконтроллер, расположенный в усилителе. Тут регулировка тембра невелика и находится в пределах, может быть слишком малых для людей, которым нравится глубокий бас. Этот предусилитель ориентирован скорее на тех людей, которые лишь слегка регулируют цветовой тон, чтобы немного облегчить прослушивание.

Список пассивных компонентов

Резисторы

• 100k — 10 шт. 
• 470 — 4 шт. 
• 2k7 — 2 шт. 
• 2k2 — 2 шт. 
• 2k — 4 шт. 
• 22k — 2 шт. 
• 1k5 — 4 шт. 
• 15k — 2 шт. 
• 1k2 — 2 шт.

Конденсаторы

• 10 мкФ / 25 В — 2 шт. 
• 47pF — 2 ед. 
• 100uf / 25В — 2 ед. 
• 100nF — 6 ед. 
• 1N5 — 2 ед. 
• 10uF / 25В — 2 ед. 
• 4N7 — 2 ед. 
• 10uF / 50V — 2 ед.
• 220pF — 2 ед. 
• 10u / 50V — 2 шт. 
• 100 мкФ / 25 В — 2 шт.

Потенциометры

• TREBLE 20kB 
• BASS 20kB 
• VOLUME 50kA (все двойные)

Микросхемы ОУ желательно ставить как на схеме (они малошумящие), но можете и другие подходящие операционные усилители попробовать применить сюда.

   Форум по УНЧ

   Обсудить статью АУДИО HI-FI ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ

Предварительный усилитель (часть I) | РадиоГазета

В статье “Предварительный усилитель с претензией на Hi-End!” мы представили конструкцию Дугласа Селфа, которая обладала очень высокими характеристиками и богатым функционалом.

Но, судя по отзывам наших читателей, балансные входы и выходы, столь популярные в профессиональной аппаратуре, у радиолюбителей востребованы меньше. Да и регулятор тембра у аудиофилов не в почёте. Кроме того, Дуглас Селф пытался получить ультра низкие показатели шумов и искажений, используя доступную и дешёвую элементную базу. Из-за этого конструкция получилась относительно сложной.

Сегодня микросхемы нового поколения, которые обладают гораздо лучшими характеристиками, стали вполне доступны для радиолюбителей, что позволяет существенно упростить схему без ухудшения её параметров.

Представляем вам предварительный усилитель конструкции Питера Смита.

Дискретный или интегральный.

Изначально была идея сделать усилитель работающий в классе “А” на дискретных элементах, полагая что это лучший способ получить минимальные значения искажений и шумов. Однако, такая конструкция из-за большого количества элементов может оказаться сложной для повторения, да и по размерам она будет существенно больше, чем конструкции с применением операционных усилителей, а значит, будет более чувствительная к внешним шумам и помехам.

Типовые и популярные до сих пор операционные усилители NE5534 и LM833 тоже не подошли, так как на сегодняшний день их параметры не достаточно высокие.

Более современные, не дорогие и доступные ОУ серии Burr-Brown (Texas Instruments) OPA134 позволяют получить уровень искажений 0,00008% на частоте 1 кГц! Это более чем на порядок (в 25 раз) лучше параметров операционных усилителей упомянутых выше. Кстати, выходные каскады этих ОУ не работают в режиме класса А, несмотря на их отличную линейность. Документация от производителя не раскрывает секрет, как удалось достичь этих впечатляющих результатов.

Эти микросхемы и решено было использовать в конструкции.

Технические характеристики предварительного усилителя:

• Диапазон частот (абсолютно плоский) 10 Hz — 20 kHz,
• Максимальный входной сигнал………………………… 2.9V RMS (9.5V RMS на выходе)
• Входное сопротивление………………………………………………………………~90 кОм
• Выходное сопротивление……………………………………………………………..100 Ом
• Гармонические искажения…………………………………. <0.0005%
• Сигнал/шум……………………………………………… -102 dB
• Разделение каналов……………….. -96 dB на частоте 1 kHz, -73 dB на частоте 10 kHz
• Проникновение между входами. . -110 dB на частоте 1 kHz, -93 dB на частоте 10 kHz

Внимание! Заявленные характеристики можно получить только при соблюдении всех рекомендаций авторов по выбору элементов, монтажу и конструктивных особенностей усилителя.

Можете сравнить характеристики этого предварительного усилителя с вариантом Дугласа Селфа.

Функционал.

Первая проблема при проектировании предварительного усилителя связана с коммутатором входов. Считается, что меньше искажений получается при использовании галетного переключателя. Но, если расположить переключатель на лицевой панели, то от входных разъёмов, установленных на задней панели усилителя, к переключателю будут идти длинные проводники, что ухудшит уровень шумов. Если переключатель расположить ближе к задней стенке усилителя, то потребуется механический удлинитель для переключения. Это усложнит конструкцию и сделает невозможным использование дистанционного управления.

Поэтому было решено в коммутаторе входов использовать качественные электро-механические реле. Если для каждого входа использовать отдельное реле, это даст минимальные перекрёстные искажения и шумы.

Мы также решили снабдить предварительный усилитель модулем усилителя для наушников. Обычно для прослушивания через наушники используют (основной) усилитель мощности. Но зачем задействовать мощный аппарат, если требуется всего несколько миллиВатт?

В нашей конструкции усилитель для наушников выполнен в виде отдельного модуля (устанавливается по желанию), а выход предварительного усилителя переключается на него с помощью реле.

Принципиальная схема

Предусилитель состоит из двух идентичных каналов. На всех схемах будет представлен левый канал. Кроме того схема разделена на две секции: коммутатор входов и непосредственно сам усилитель.

Принципиальная схема коммутатора входов:

Увеличение по клику

В конструкции предусмотрено 5 входов RCA для подключения различных устройств. Они обозначены «CD», «DVD» и «TAPE» (разумеется можете обозвать их по-своему).
Шестой разъём (CON13) служит для прямой трансляции сигнала с выбранного входа. Эта функция подсмотрена в промышленных аппаратах и была актуальна в эпоху магнитной записи. Может кому-то и сегодня пригодится.

Реле коммутатора управляются транзисторами и запитаны от источника с напряжением +5В. Общий провод (земля) этого источника не связан с общим проводом источника питания самого предварительно усилителя (на схеме они имеют разные обозначения). Это сделано для снижения помех при коммутации.

Реле срабатывают при подключении базы управляющего транзистора к общему проводу. В самом простом случае для управления можно использовать галетный переключатель.

Увеличение по клику

На схеме также показаны реле RLY6 и RLY7 и их цепи управления. Они служат для коммутации выходного сигнала усилителя, но об этом мы расскажем позже.

Усилительная часть

Основное усиление в схеме обеспечивается двумя сдвоенными операционными усилителями от Burr-Brown OPA2134 (IC1 и IC2).

Увеличение по клику

Аудиосигнал от выбранного источника поступает на вход первого операционного усилителя (IC1a). Простой фильтр нижних частот, сформированный резистором 1,2 кОм и конденсатором 56 пФ, ослабляет радиочастоты на входе ОУ. Здесь можно использовать относительно большое значение резистора, благодаря чрезвычайно высокому (10 ТераОм) входному сопротивлению OPA2134 (входная цепь реализована на полевых транзисторах).

Усиление напряжения этого каскада составляет около 3,3 (10,5 дБ) и определяется номиналами резисторов в цепи обратной связи (4,7 кОм и 2 кОм).

Резистор  4,7 кОм совместно с конденсатором 220 пФ образуют цепь частотной коррекции для повышения устойчивости усилителя во всём диапазоне частот.

Сигнал с выхода IC1a (вывод ОУ 1) поступает через неполярный конденсатор ёмкостью 22 мкФ на регулятор громкости. Им служит переменный резистор номиналом 10 кОм.

С выхода (движка) регулятора громкости сигнал, также через неполярный конденсатор, поступает на вход второго каскада (IC1b). Благодаря применению конденсаторов устраняются неприятные шорохи и трески при регулировании громкости.

Второй операционный усилитель используется в качестве буфера с единичным усилением, что позволяет усилителю стабильно работать с любой низкоомной нагрузкой, независимо от уровня громкости.

Выход ОУ подключён к выходным разъёмам через неполярный конденсатор, резистор номиналом 100 Ом и ферритовую “бусинку”. Это позволяет сделать выход усилителя нечувствительным к ёмкости межблочного кабеля, входному импедансу усилителя мощности и защищает от радиопомех, которые через цепи обратной связи могут проникнуть на вход 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.

Коммутация выходных цепей

В конструкции предусмотрено переключение выхода предварительного усилителя между выходными разъёмами RCA на задней панели конструкции и клеммной колодкой (CON6), которая предназначена для подключения усилителя для наушников.

Два реле (RLY6 и RLY7) неиспользуемые выходы подключают к земле. Реле управляются с помощью контактов, расположенных внутри гнезда для наушников. Поэтому переключение происходит автоматически при подключении штекера головных телефонов.

Диод, конденсатор и резисторы включены в базовую цепь управляющего транзистора Q6 служат для задержки переключения реле, чтобы исключить неприятные щёлчки при коммутации.

Источник питания

Для получения высоких заявленных характеристик мы разработали малошумящий источник питания для предварительного усилителя.

Увеличение по клику

Он обеспечивает стабилизированные выходные напряжения  ± 15 В и + 5 В для самого предварительного усилителя и дополнительных блоков. Плата блока подключена к трансформатору с выходным напряжением переменного тока ~15В (две обмотки). Диодный мост (D1-D4) и два конденсатора по 2200мкФ выпрямляют и фильтруют переменное напряжение и обеспечивают примерно ± 21 В постоянного напряжения. Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337 выдают на выходе ± 15 В благодаря резисторам 100 Ом и 1,1 кОм, подключенным к выводам «OUT» и «ADJ».

Мы использовали регулируемые стабилизаторы, потому что их управляющие выводы «ADJ» можно «оторвать» от земли, чтобы улучшить подавление пульсаций, что мы сделали с использованием конденсаторов 10 мкФ. Защитные диоды (D5 и D7) обеспечивают разрядный путь для конденсаторов, если выход случайно замыкается на землю.

Два диода (D6 и D8) в обратном включении защищают выход каждого плеча в случае неисправности другого.

Стабилизатор на фиксированное выходное напряжение 7805 (REG3) используется для получения напряжения + 5V. Резистор номиналом 100Ом  служит для снижения рассеиваемой мощности на микросхеме стабилизатора. Этот резистор не так важен для модуля предварительного усилителя, но существенно облегчит тепловой режим стабилизатора при подключении дополнительных блоков.

Поскольку от источника питания +5В потребляется дополнительная мощность только положительной полярности, для балансировки плеч выпрямителя в отрицательное плечо включен резистор номиналом 330Ом, который обеспечивает одинаковую скорость разряда конденсаторов фильтра при выключении.

Продолжение следует…

Удачного творчества!

Стать подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»
Вольный перевод статьи — Главный редактор «РадиоГазеты».

Похожие статьи:

Предварительный усилитель своими руками

Привет всем любителям самоделок. В данной статье я расскажу, как сделать предварительный усилитель своими руками, в сборке которой поможет кит-набор, ссылка на него будет в конце статьи. Данный радиоконструктор предназначен для радиолюбителей, а также тех, кто хочет попробовать себя в изготовлении предварительного усилителя, ну и дальнейшего использования готового предусилителя в акустической системе.

Перед тем, как прочитать статью, предлагаю посмотреть видеоролик с подробной сборкой кит-набора, а также его проверкой.

Для того, чтобы сделать предварительный усилитель своими руками, понадобится:
* Кит-набор
* Паяльник, флюс, припой, паяльная паста
* Паяльный фен или инфракрасный паяльник
* Мультиметр
* Пинцет
* Бокорезы
* Потенциометр, заказать можно тут
* Силиконовый коврик для пайки
* Блок питания 12В
* Телефон или другое устройство воспроизведения
* Наушники или усилитель с колонкой для проверки

Шаг первый.
Первым делом рассмотрим комплект кит-набора. В нем присутствует двухсторонняя плата с металлизированными отверстиями, качество изготовления достаточно высокое.

На самой плате имеется маркировка, что удобно при установке на нее радиодеталей, а также в комплекте есть инструкция с подробной схемой.
Сам предварительный усилитель будет работать на микросхеме NE 5532P, которая достаточно широко используется в подобных кит-наборах, связанных со звуком.

В остальном комплект имеет пакетик с SMD-компонентами, а также детали с выводами, такие как конденсаторы, диодный мост и так далее.

Шаг второй.
Располагаем на силиконовом коврике все компоненты, это достаточно удобно, так как при сборке платы радиодетали не рассыпаны хаотично по столу, а лежат в определенном отсеке. Далее при помощи пистолета и установленного в него тюбика наносим паяльную пасту на контакты под SMD-компоненты. Использование пистолета в данном случае очень удобно, так как позволяет порционно и практически одинаково наносить паяльную пасту.

Затем из ленты вытаскиваем SMD-резисторы и при помощи мультиметра определяем их сопротивление. Если же у вас нет мультиметра, то измерить сопротивление резистора можно по цветовой маркировке и справочной таблице, а также онлайн-калькулятора.

После этого при помощи пинцета резисторы располагаем на плате согласно маркировке. Аналогично устанавливаем на плату керамические неполярные конденсаторы.

Прогреваем плату инфракрасным паяльником и припаиваем SMD-детали, при необходимости поправляем их положение при помощи пинцета.

В итоге припаянные детали выглядят так.

Шаг третий.
Теперь переворачиваем плату другой стороной и наносим пасту на контакты, после чего устанавливаем SMD-резисторы согласно номиналам и припаиваем аналогично предыдущему шагу.

Далее устанавливаем электролитические конденсаторы, соблюдая номиналы и полярность. Длинный вывод конденсатора это плюсовой контакт, на корпусе находится белая полоска напротив которой находится минусовой вывод, на плате он обозначен заштрихованным полукругом. Для того, чтобы радиодетали не выпали при пайки загинаем их выводы с обратной стороны.


После этого при помощи бокорезов удаляем лишние части ножек. При удалении выводов бокорезами будьте аккуратны, так как можно легко повредить дорожку платы или вовсе ее оторвать.


Далее наносим паяльную пасту при помощи пистолета и припаиваем контакты паяльником, добавляя по мере необходимости припой.


Шаг четвертый.
На свои места устанавливаем стабилизаторы, ориентируясь по маркировке, металлическая часть должна находится со стороны толстой линии, изображенной на плате, для удобства разгибаем их ножки, чтобы они не выпали при пайке.

Затем вставляем разъем для подключения питания, панельку под микросхему, согласно ключу на корпусе и плате в виде полукруглой выемки и диодный мост.

Припаиваем все детали, нанеся флюс для лучшей пайки.

Вставляем в панельку микросхему, ориентируясь по ключу, после чего прикручиваем алюминиевый корпус на четыре винтика под шестигранник.


Шаг пятый.
Так как потенциометр не был включен в комплект, то его придется докупить отдельно. Припаиваем потенциометр на плату и на этом предварительный усилитель готов к тестированию.


Припаиваем провода к входу и выходу, а также подключаем питание от 12-ти вольтового блока питания. Подключаем наушники или усилитель звука к выходу с предусилителя и включаем музыку на телефоне или другом устройстве воспроизведения, подключенному к входу.


Предварительный усилитель отлично работает с наушниками, звук передается четко и без каких-либо слышимых искажений. Данный предусилитель понадобится тем, кто хочет собрать акустическую систему с качественным звуком, а также набраться опыта с сборке радиоконструкторов, что полезно для начинающих радиолюбителей.

На этом у меня все, всем спасибо за внимание и творческих успехов.

Купить Kit-набор на Aliexpress

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Клон предусилителя для усилителя мощности Naim

О клонировании предварительных усилителей Naim

Предварительный усилитель делался для клона усилителя мощности Naim Nap 140/250 — mysku.ru/blog/ebay/54356.html

Введение. Рассказ о предварительных усилителях

В Hi-Fi технике предварительные усилители (сокр., жаргон — предусилитель, пред) устанавливаются между источником сигнала и усилителем мощности низкой частоты (УМНЧ). Иногда предварительный усилитель совмещают в одном корпусе с УМНЧ. Тогда такой усилитель называют интегральным.
Основные функции предусилителей. В конкретных конструкциях могут быть реализованы только некоторые функции:
1. Усиление сигнала до необходимого уровня для последующего усиления усилителем мощности. Некоторые источники (из современных — сотовые телефоны, адаптеры Bluetooth или некоторые звуковые карты/ЦАП/DAC) при непосредственном подключении к УМНЧ не позволяют реализовать полную мощность усилителя. С помощью предварительного усилителя сигнал усиливается до нужного уровня («раскачивается»)
2. Регулировка громкости
3. Коммутация входов от различных источников
4. Согласование источника сигнала и усилителя мощности. В таких случаях в предварительном усилителе делают буферы — усилители с коэф. усиления 1 по напряжению. Усиливается только ток.
5. Изменение сигнала — от простейших регуляторов тембра (меняем АЧХ сигнала на более «приятную» для наших ушей) до сложных звуковых процессоров.
6. Иногда в предусилители встраивают другое различное оборудование. Например, усилители для наушников, фонкорректоры, микшеры, караоке, индикаторы уровня сигнала и прочее.

Многие современные источники сигнала не нуждаются в дополнительном усилении для «раскачки» УМНЧ. Возникает соблазн избавиться от лишнего звена в цепи усиления сигнала — предварительного усилителя. Тем не менее, во многих системах предварительные усилители присутствуют для согласования цепочки: «источник сигнала -> УМНЧ -> акустическая система.»

В случае клонирования изделий фирмы NAIM обычный путь радиолюбителя такой. Собирается клон NAP 140. Звук нравится! Дальше апгрейт деталей — звук нравится! Собираем стабилизатор питания. Результат — положительный. Возникает искушение собрать предварительный усилитель — там всего несколько деталей — макетка/ЛУТ, час паяния и пред готов. Звук нравится и к УМНЧ собирается предварительный усилитель. Потом на форумах пишут — Naim без преда — не Naim.

Примерно так и вышло у меня. Без преда звук УМНЧ «светлел» как-то немного. С предом — все ок.

Оригиналы из 70-х-90-х

К оригинальным УМНЧ Naim возможно подключение только предварительных усилителей фирмы Naim. Чтобы не подключали изделия других производителей, Naim использует специальные фирменные кабели и разъемы для подключения предварительного усилителя к УМНЧ. На фото эти разъемы слева:

Схемы предварительных усилетелей Naim 70-х — 90-х годов
Базовая схема модуля усиления (усиление сигнала около 10 раз):

Буфер:

Все полярные конденсаторы (кроме фильтра по питанию) — танталовые.

Полная схема предварительного усилителя из 70-х годов такая: входные разъемы ->«механический селектор сигналов»->«буфер»->«регулятор громкости»->«модуль усиления»->«разъемы на УМНЧ».

Выпускались разные версии предварительных усилителей фирмы Naim. Кроме цены, аппараты отличались наличием/отсутствием буфера, различными схемами питания (от УМНЧ, от внешнего БП, раздельное питание каналов предварительного усилителя, раздельное питание модуля усиления и буфера), сервисными устройствами в корпусе предварительного усилителя.

Как устроены современные предварительные усилители Naim — я не в курсе.

Подробней с предварительными усилителями Naim можно познакомиться на сайте www.acoustica.org.uk/. Раздел «Naim Preamp Mods and Upgrades». Там же есть печатные платы для самостоятельной сборки клона предварительного усилителя.
Китайские клоны
На интернетплощадках и в онлайн магазинах продаются разные варианты клонов предварительных усилителей Naim: печатные платы, наборы для сборки, собранные конструкторы, готовые предварительные усилители в корпусах.
Различаются деталями, из которых состоят и схемами питания.
Рассмотрим кратко изделия китайской промышленности:

Вариант 1. Две отдельные платы с независимым питанием на каждую (поиск по словам «Naim preamp»).

То же самое в корпусе. Питание тут — отдельный корпус.

Вариант 2. Возможность подключить несколько различных питаний — к каждой части свое:

В корпусе:

С селектором входов:

Вариант 3. Самая простая схема: только модуль усиления. Одно питание на два канала:

Этот модуль, как самый дешевый, я и купил на пробу. Чтобы понять стоит ли заморачиваться с предусилителем или нет. До этого собирал предварительный усилитель на макетке.

Китайский конструктор:

Еще фотографии

Транзисторы (таких как в оригинале, сейчас вы не найдете) заменены на современные 2SC1815/2SA1015. Плата достаточно компактная. Все полярные конденсаторы (кроме фильтров по питанию) — танталовые. Как и должно быть. У оригинала так. Фирменная фича Naim — применение танталовых конденсаторов. Регулятор громкости (РГ) в этом конструкторе — 20 кОм (потенциометр достался более-менее без косяков).

Собранная схема:

Схема питания:

Питание — одна обмотка на 24В переменного напряжения, 0.3А. Питание каналов отделено резисторами.

После сборки схема начинает работать сразу.

Измерения:

Сигнал на входе:

Сигнал на выходе:

Усиление примерно в 10 раз.

Измерения в RMAA. На выходе уровень сигнала Vpp 3.24V.

Моя конструкция
Послушав китайский кит, решил не заниматься модернизацией китайца (нет независимого питания на каждый канал, РГ ALPS не установить, лишние провода и т.д.), а собрать по-своему. Взял стандартную схему клона преда Naim:

Использовал такие детали. Стабилизатор: вместо LM317 установил LT1085. С ними звук больше понравился. Все полярные конденсаторы — тантал Kemet (кроме конденсатора С3 на 47 мкФ — не было тантала такой емкости в наличие — установил Nichichon for Audio). С2 510 пФ — полипропиленовый конденсатор (на ебее ищутся по словам Polypropylene и Styroflex). РГ — переменный резистор ALPS в 10 кОм. РГ стоял по-началу на 50 кОм — от него был достаточно слышимый даже на средней громкости фон. Заменил на ALPS 10 кОм — все ок стало. Фон слышно только на макс громкости. Два канала соединены вместе только на входных гнездах. В остальном два полностью независимых канала со своими блоками питания.

Резистор R13 влияет на величину усиления схемы. Я установил его значение в 4.7 кОм. Усиление схемы — 5 раз примерно. Стандартное 10 раз — много для меня с моими источниками сигнала. Меньше 4 кОм значение этого резистора лучше не выбирать — будут искажения. С 4.7 кОм все ок.

Решил сделать две платы. На первой: усилитель со стабилизаторами. Возможно позже переделаю эту плату. На заводе закажу печатку и на ней спаяю. Пока так пусть будет. Вторая плата как шасси: на ней расположены трансформаторы: первый на 10VA для питание усилителя (две вторичные обмотки на 22 В — aliexpress.com/item/PTC10-For-Audio-usage-Power-10VA-2-110V-2-22V-toroidal-transformer-encapsulated-transformer-PCB-Welding/32703426077.html ), второй 10VA (две вторичные обмотки 7В — aliexpress.com/item/PTC10-For-Audio-usage-Power-10VA-2-110V-2-7V-toroidal-transformer-encapsulated-transformer-PCB-Welding/32703992474.html — для питания коммутации и 5 В в виде USB разъема для подключения внешних устройств), стабилизаторы на 5 В, реле коммутации и переменный резистор РГ.

В фильтре питания по два конденсатора Nichichon for Audio 3300 мкФ/50V на канал. Зашутнированы SMD-керамикой прямо на выводах. Диодные мосты на шинах питания 24 В на диодах Шоттки.

Корпус брал на том же ebay-е: Ищется по словам «2606A Full aluminum preamp chassis». Корпус сделан качественно. Краска не облазит, вся фурнитура есть в наличие. В корпусе:






Сделал у предварительного усилителя три входа. Два на предусилитель на РГ и один вход прямо на выход предварительного усилителя минуя регулятор громкости и схему усиления. Этот вход сделал для подключения выхода фронтальных каналов со звукового процессора ресивера домашнего кинотеатра. Коммутация — на реле. Реле управляются галетным переключателем. Реализовал режим «Direct» — подключение входов мимо схемы предварительного усилителя прямо на вход усилителя мощности.

Схема коммутации

Измерения:



Из-за уменьшения резистора в ОС до 4.7 кОм получилось усиление примерно в 5 раз.

Другие измерения:

Измерения в RMAA. На выходе уровень сигнала Vpp 2.1V.

Вместе предварительный усилитель и усилитель мощности:

Режим «Direct»:

Измерения в RMAA предусилитель+усилитель выходная мощность Pmax=50 Ватт:

Предварительные усилители низкой частоты от Мастер Кит

Нередко при построении аудиосистемы возникает задача согласования источника звукового сигнала, имеющего низкий уровень или малую нагрузочную способность с основным каскадом усиления. Усилитель, который преобразует слабый (по напряжению или по нагрузочной способности) электрический сигнал в более мощный называется предварительным усилителем, или предусилителем. Такой предусилитель, как правило, размещают как можно ближе к источнику сигнала, чтобы передать этот сигнал без значительных искажений и шумов для последующей обработки (например, по  кабелю). Предварительный усилитель может также выполнять роль развязывающего устройства, защищающего источник сигнала от нестабильного входного импеданса следующего тракта.

Идеальный предусилитель должен быть линейным (то есть иметь постоянный коэффициент усиления во всем  рабочем диапазоне частот), иметь, как правило, высокий входной импеданс (требовать минимальный ток для определения входного сигнала) и низкий выходной импеданс (обеспечивать минимальное падение выходного напряжения на полезной нагрузке), а также иметь низкий уровень собственных шумов. Для специфических применений предусилителя и его схемотехнических решений возможны некоторые вариации этих требований.

В аудиосистемах высокого класса (Hi-Fi, Hi-End) предусилитель используется в качестве концентратора для подключения других компонентов аудиосистемы (например, проигрывателей компакт-дисков и грампластинок, микрофонов, усилителей мощности). Предусилители могут быть как интегрированными в микшерные пульты или звуковые карты, так и автономными устройствами. Как правило, на передней панели автономного предусилителя размещаются средства управления и регулировки, на задней панели — набор разъёмов для подключения аудиокомпонентов.

Если говорить о числовых значениях уровней сигналов, то предусилитель должен обеспечивать усиление слабого сигнала порядка 10 мВ до необходимого для дальнейшей обработки уровня 250 мВ (так называемый линейный выход) или единиц вольт. Сигнал низкого уровня может поступать, например, со звукоснимателей и микрофонов.

Типичный звуковой предусилитель состоит из коммутатора входов, регулятора громкости и выходного усилителя, который обеспечивает на выходе достаточное напряжение. Звуковые предусилители часто снабжаются регулятором тембра, а также цепью отключаемой тонкомпенсации для исправления амплитудно-частотной характеристики некоторых источников сигналов, таких, например, как пьезоэлектрический звукосниматель, применяемый при проигрывании виниловых пластинок, или звукосниматель электрогитары.

Нередко предварительный усилитель по своим схемотехническим решениям не уступает по сложности основному тракту усиления и усилителю мощности.

В этом материале мы рассмотрим два несложных предварительных усилителя от компании Мастер Кит. Эти модули не претендуют на Hi-End, но при своей простоте и компактности могут обеспечить существенное улучшение звука в домашнем и автомобильном усилителях.

Встраиваемый темброблок-предусилитель BM2112 представляет собой готовый собранный на печатной плате модуль и предназначен для встраивания в корпус звукоусилительной аппаратуры при разработке оригинальных звуковых систем, а также при доработке существующих систем.

Рис.1

Модуль BM2112 построен на специализированной микросхеме XR1075 и имеет совмещенную двухканальную регулировку уровня сигнала, а также раздельную регулировку тембра по низким и высоким частотам. Примененная микросхема, специально предназначенная для решения таких задач, реализует запатентованный американской фирмой BBE Sound, Inc. алгоритм, улучшающий качество звука.

Усилитель имеет следующие технические характеристики:

Напряжение питания (переменное или постоянное), В	6…18
Ток потребления, мА	50
Диапазон частот, Гц	20…20000
Отношение сигнал/шум, дБ	95
Разделение каналов, дБ	75
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, %	0,06
Входное сопротивление, кОм	10
Выходное сопротивление, Ом	20
Диапазон регулировки громкости, дБ	75
Диапазон регулировки тембра, дБ	15
Габаритные размеры, мм	70х55х30
Вес, г	62

Питать темброблок можно как постоянным, так и переменным напряжением. Причем постоянное напряжение можно подключать, не заботясь о полярности. Провода питания подключаются с помощью винтового разъема. При подаче питающего напряжения загорается красный светодиод. Для выпрямления переменного питающего напряжения применен диодный мост, а для сглаживания пульсаций используются конденсаторы достаточно большой емкости – 2х2200мкФ. Питающее напряжение стабилизируется интегральным параметрическим стабилизатором.

Источник входного сигнала и выходная нагрузка могут быть подключены к устройству как при помощи аудиоразъема Jack 3,5mm, так и с помощью трехштырькового разъема с шагом 2,5 мм.

Интересной особенностью модуля BM2112 является наличие двухпозиционного движкового переключателя, реализующего режим «обход» (bypass) – передача сигнала с входа на выход напрямую, в обход регулировок тембра и обработки. Если переключатель установлен в положение ON — сигнал проходит обработку, если OFF – регулируется только амплитуда сигнала.

Регулировка уровней низких и высоких частот, а также громкости осуществляется сдвоенными потенциометрами с углом поворота около 300° и очень мягким ходом.

 

Весьма интересным и необычным примером предварительного усилителя низкой частоты является набор для сборки предварительного усилителя на лампах NM2119box.

Рис.2

 

Набор предназначен для самостоятельной сборки лампового предусилителя на двух пентодах 6Ж1П и размещается в оригинальном прозрачном корпусе. Набор включает в себя полный комплект деталей для самостоятельной сборки качественного предварительного усилителя мощности: печатную плату, электронные компоненты, пластиковые детали из прозрачного оргстекла для сборки корпуса. Собрав это устройство, вы получите классический предварительный усилитель, предназначенный для преобразования слабого аудиосигнала в более мощный сигнал для дальнейшего усиления или обработки.

В основу конструкции предварительного усилителя положена достаточно распространённая в свое время советская радиолампа 6Ж1П — «высокочастотный пентод с короткой характеристикой». Его развёрнутые характеристики и особенности применения легко найти в интернете. Главная особенность этой лампы заключается в ее способности работать с низким анодным напряжением. Такая особенность этого пентода позволила разработать устройство без тяжелого и дорогостоящего высоковольтного анодного трансформатора, питающееся от безопасного напряжения 12 В.

Модуль выполняет основную функцию предварительного усилителя — согласование по уровню и выходному сопротивлению источника сигнала с нагрузкой, а также вносит в сигнал небольшие специфические искажения, свойственные электронным усилительным лампам в звуковом диапазоне.

Источником стереофонического сигнала для него может быть проигрыватель, цифро-аналоговый преобразователь (возможно, в составе звуковой карты) или электронный музыкальный инструмент (в т.ч. с высоким выходным сопротивлением). Выход с предусилителя подаётся непосредственно на оконечный усилитель, или любое устройство с линейным входом.

Предварительный усилитель NN2119box может быть успешно использовано, например, в следующих случаях:

— в качестве согласующего устройства между ЦАП и оконечным усилителем. Так, многие ЦАП не имеют выходного буфера и «капризны» до входного сопротивления последующего устройства. Предусилитель компенсирует это за счёт довольно высокого входного сопротивления ламповых каскадов с подачей сигнала на сетку. Также модуль несколько сглаживает «цифровые артефакты» и привносит в сигнал «теплые» ламповый тембры;

— для звукозаписи электронного музыкального инструмента, в т.ч. с высоким выходным сопротивлением или после цифрового устройства спецэффектов (гитарного процессора). Предусилитель поможет установить нужный уровень сигнала и внести ламповые тембры в звучание инструмента.

Усилитель имеет следующие технические характеристики:

Напряжение питания, В	12
Ток потребления, мА	500
Диапазон воспроизводимых частот, Гц	20…20000
Динамический диапазон, дБ	более 100
Коэффициент нелинейных искажений, %	менее 0,1
Входное сопротивление, кОм	50
Выходное сопротивление, кОм	100
Входное напряжение, В	0,3
Выходное напряжение, В	2
Габаритные размеры с выступ. элементами, мм	70х95х105

Помимо полезного применения, вы получите несомненное удовольствие от самостоятельной сборки несложного электронного устройства, состоящего из чуть более пятидесяти электронных компонентов и броского прозрачного корпуса.

Предлагаем также ознакомиться с другими материалами по теме усиления звука и построения домашних и автомобильных звукоусилительных систем на нашем сайте, например:

Обзор усилителей звуковой частоты BM2043M и BM2043Pro

Обзор темброблока BM2112 на микросхеме XR1075 BBE

Обзор ФНЧ для сабвуфера

BM2114dsp — Цифровой процессор звука

Усилитель НЧ D-класс 2х50Вт с регулировкой тембра

ПРОСТОЙ ТРИОДНЫЙ ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ

Всем тем, кому надоело звучание обычных транзисторно-микросхемных аудио УНЧ, предлагается создать очень простой ламповый предусилитель. Возможно создание этого несложного предусилителя станет началом нового увлекательного направления с лампами и позже вы захотите собрать конструкцию полного УМЗЧ.

Это естественно не Hi-End предусилитель, но он имеет вполне хорошие параметры и питается от низкого безопасного напряжения. Он основан на одном двойном триоде малой мощности, и поскольку в одной колбе два триода, для создания стерео предварительного усилителя необходима только одна лампа.

Схема питается от трансформатора малой мощности, на 15-18 В, одно напряжение используется и для питания накала, и после четырехкаскадного умножителя, для питания анодных триодов. Система простейшая — это классический общий катод с нагрузочным резистором. В одном канале сигнал усиливается одним триодом. Каскад с общим катодом имеет высокий входной импеданс, относительно низкие выходные сопротивления, довольно широкую частотную характеристику и большой коэффициент усиления.    

Схема предусилителя на триоде

На принципиальной радиосхеме показаны сразу оба канала. Сигнал поступает на вход и через потенциометр P идёт на сетку триода. После усиления сигнал через конденсатор С8 поступает на выход предусилителя, а далее подавайте его на любой готовый мощный УМЗЧ.

Резистор R4 определяет значение потенциала сетки. Резистор R5 является нагрузкой триода. Его значение зависит от усиления, частотной характеристики и уровня искажений. Здесь используются более низкие значения R5, чем обычные для данного типа лампы. 

Усиление схемы зависит от многих факторов, но в основном от типа используемой лампы и значения анодного резистора (R5). Триод ECC83 имеет наибольшее усиление, ECC88 среднее значение, а ECC82 имеет относительно низкий коэффициент усиления — 20. Сюда можно поставить отечественную 6Н23П, что есть в любом старом ламповом телевизоре (она в селекторе каналов).

В случае этого предусилителя, который будут использовать с оконечными полупроводниковыми усилителями мощности, слишком большое усиление нежелательно. 

При использовании ламп разного типа усиление можно регулировать с помощью анодного резистора (R5 и R5A). Чем выше значение анодного резистора, тем сильнее усиление, но за это платят уменьшением полосы верхних частот.

Чем меньше значение этого резистора, тем ниже усиление и тем лучше АЧХ, но, к сожалению, немного выше нелинейные искажения. Поэтому значение его следует выбирать так, чтобы достичь компромисса между не слишком большим усилением и относительно небольшими искажениями. 

Обычная катодная схема включения триода имеет относительно высокий выходной импеданс, который при нагрузке с низким сопротивлением полупроводникового усилителя приводит к ограничению частотной характеристики на высоких частотах и увеличению нелинейных искажений. Поэтому не каждый триод с низким энергопотреблением можно использовать в этом преампе. 

ECC88 хорошо работает тут (её аналоги: E88CC, 6DJ8, 6922, 6Н23П), который адаптирован для работы с низкими напряжениями — его номинальное анодное напряжение составляет 90 В. Он имеет среднее усиление, большой наклон характеристики (высокая чувствительность) и низкий выходной импеданс. 

Также проверена ECC82, которая, как оказалось, тоже прекрасно работает в этой схеме. Хотя номинальное рабочее напряжение составляет 250 В, производители утверждают, что источник питания на 100 В вполне приемлем. 

Вы можете поэкспериментировать с использованием других ламп, даже популярной 6Н3П, используя соответствующие катодные резисторы R4, R4A для регулировки напряжения сетки так, чтобы падение напряжения на этом резисторе составляло около 1 В.

Напряжение накала подбирается экспериментально с помощью понижающего резистора R10 в соответствии с нужным паспортным током.

Блок питания лампового пред-УНЧ

Предусилитель требует одно переменное напряжение 12-18V, которое используется таким образом, чтобы запитывать накал и анод лампы. Чтобы получить высокое анодное напряжение, оно умножается с помощью четырехкратного умножителя напряжения (диоды D1-D4 и конденсаторы C1-C4). Выпрямленное напряжение фильтруется конденсаторами C5-C6 и резистором R7. Схема очень проста, но у нее есть ограничения — поскольку для питания анода и накала используется одинаковое напряжение, невозможно использовать трансформатор слишком высокого напряжения, поскольку проблема будет состоять в том, чтобы снизить его до низкого напряжения накала.

В свою очередь более низкое напряжение питания облегчает его настройку на накал, но после умножения может быть недостаточно для питания анода. Хотя лампы работают даже при очень низких анодных напряжениях, но это уже за счет повышенных искажений. Поэтому надо выбрать компромисс. На практике пробовали напряжение от 12 В до 18 В переменного тока. Для ECC88 требуется ток накала 6,3 В и 0,36 А, оптимальное напряжение трансформатора 15-18 В.

Силовой трансформатор

Можно использовать трансформатор мощностью 10 Вт на напряжение вторички 12-18 В. Сила тока трансформатора должна быть не менее 0,5 А в зависимости от типа лампы. 

Отличным и безопасным решением является размещение силового трансформатора в корпусе адаптера (как блоки питания мобильных зарядных устройств). Кроме того, силовой трансформатор расположенный вдали от схемы не влияет на работу преампа. Электронные импульсные источники питания, такие как зарядные устройства для мобильных телефонов, не подходят для данных целей — нужна именно переменка.  

Печатная плата усилителя

Плата имеет небольшой размер 65 х 85 мм и включает в себя умножитель напряжения и сам ламповый предусилитель. К клеммам 1-2 разъема CON1 подключаем напряжение с трансформатора, а к клеммам 3-4 резистор уменьшения тока накала. Поскольку этот резистор должен иметь большую мощность (3-5 Вт, в зависимости от того, какое напряжение должно быть уменьшено) и сильно нагреваться во время работы, стоит поместить его в место, где он будет лучше охлаждаться. 

Светодиод D6 используется для индикации работы предварительного усилителя, его можно разместить в любом видимом месте. Резистором R9 устанавливаем яркость. Примерное значение 5-10 кОм. Такое большое значение объясняется тем, что на диод подается напряжение от трансформатора 12-18 В. Все резисторы, кроме R10, имеют мощность 0,25 Вт.

Диоды D1-D5 — любые выпрямительные на напряжение выше 100 В. При пайке обращайте внимание на правильное направление подключения диода, как показано на на плате. То же самое следует сделать при пайке электролитических конденсаторов — следите за полярностью.

Сигнальные кабели для входа и выхода предусилителя должны быть экранированы, а экран должен быть припаян к земле. Ламповые усилители, благодаря высокому входному сопротивлению, особенно чувствительны к любым ошибкам в подведении массы, они легко возбуждаются. 

Шнуры питания от трансформатора и проводов светодиода D6 должны быть проложены в виде витой пары, то есть в виде скрученных проводов. Это уменьшает распространение электромагнитного излучения этими проводами. 

Запуск схемы

Перед первым запуском проверьте правильность установки электролитических конденсаторов и выпрямительных диодов. Используя увеличительное стекло проверяем точки пайки, подозрительные или плохо спаянные места разогреваем паяльником еще раз. 

После сборки вставьте лампу и включите силовой трансформатор. Если схема работает нормально, ничего не дымит, не гудит, проверяем напряжение лампы на накале. Его значение определяется с помощью резистора R10, значение которого следует подбирать экспериментально, чтобы получить требуемое напряжение с допуском +/- 5%. Для номинального напряжения 6,3 В диапазон допустимых напряжений составляет 6,0 — 6,6 В.  

Приблизительное значение R10 для лампы ECC88 и для источника питания 12 В составляет около 22 Ом, для 15 В — около 33 Ом, для 18 В — около 42 Ом. Мощность резистора 5 Вт. 

Измеряем напряжение накала после того, как лампа прогреется (3 минуты), при этом мультиметр переключить на диапазон переменного напряжения (~ V).

Следующим шагом является проверка правильности работы умножителя напряжения. После того как лампа прогреется, измеряем анодное напряжение Uz на выходе умножителя (после диода D5). Когда убедимся что оно близко к теоретически рассчитанному, измеряем напряжение на анодах (резисторы R5, R5A) и на катодах лампы (резисторы R4, R4A). 

Если на выходе умножителя нет напряжения, убедитесь что диоды правильно припаяны в соответствии с чертежом печатной платы. Кроме того, обратная пайка электролитического конденсатора вызывает его нагрев и может даже привести к взрыву!

Следующим шагом является проверка правильности тока смещения, проходящего через лампу. Делаем это путем измерения падения напряжения на катодных резисторах R3 (один канал) и R3A (второй канал). Падение напряжения должно быть около 1 В и одинаково на обоих резисторах. Если напряжения слишком сильно различаются (более чем на 10%), убедитесь что катодные резисторы R3 и R3A имеют одинаковое значение, а затем что анодные R5 и R5A тоже одинаковы. Если всё ОК, проверьте не является ли причиной расхождения сама лампа. Если есть запасная лампа, заменяем ее и измеряем напряжение снова. 

Если есть генератор и осциллограф, можно проверить предварительный усилитель, настроив частотную характеристику, оценив искажение. Когда предусилитель проверен, подключаем его к аудиосистеме между, например, проигрывателем компакт-дисков и усилителем мощности. 

Включите усилитель мощности, но поверните ручку регулировки громкости на минимум. Медленно увеличивайте громкость, слушая шум в динамиках. Если слышите громкий сетевой шум (гул) убедитесь, что сигнальные провода в предварительном усилителе подключены правильно, особенно если все экраны припаиваются к заземлению. Если предварительный усилитель размещен в металлическом корпусе, убедитесь что заземляющий путь предварительного усилителя, соединенный с металлическим корпусом, не оказывает положительного влияния на уровень шума. Иногда даже потенциометр громкости вызывает помехи, тогда необходимо соединить его металлический корпус с массой предусилителя. Подробнее про разводку массы тут.

Иногда причиной помех является контур заземления. Он возникает когда в двух или более устройствах массы соединены в нескольких разных точках. Иногда жалуются на плохое взаимодействие аудиоустройства с компьютером. Вероятной причиной является разность потенциалов между усилителем и звуковой картой компьютера.

Этот предварительный усилитель имеет минимальный уровень помех, но после того как потенциометр полностью вывернут на максимум, из-за обратной связи слышен очень легкий шум.

Как уже упоминалось ранее, большое усиление предварительного усилителя в сочетании с высокой чувствительностью УМЗЧ вызывает много проблем. Усиливается весь шум лампы, гудят и обнаруживаются недостатки потенциометра. 

Если один из каналов молчит, убедитесь что оба канала потенциометра в разных положениях ползунка похожи. Слишком большая разница приводит к тому, что усиленный сигнал на выходе имеет различное значение в отдельных каналах, поэтому в динамиках разница слышен разбаланс уровня звука. Выходом является дополнительное уменьшение усиления предусилителя путем изменения значений резисторов R1 и R2 (понижение значения R1, увеличение R2), так чтоб различия в уровне каналов были не столь очевидны. Рисунок плиты в формате PDF можно скачать здесь.

   Схемы усилителей

Предусилитель своими руками — на микросхеме LM833

Предусилитель своими руками — с регулятором тембра

Предусилитель своими руками — рекомендую радиолюбителям схему простого и вместе стем высококачественного предварительного усилителя мощности звука с встроенным тембр блоком. Преамп построен на базе широко известного двухканального операционного аудио усилителя LM833.

Рабочая область микросхемы реализована по схеме не инвертирующего усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по напряжению, а незадействованная область собрана по схеме повторителя, то есть по просту заглушена. Эффективная полоса пропускания данной схемы находится в пределах от 0.6 Гц до 18 кГц. Приблизительный коэффициент усиления находится в диапазоне от 0.9 до 110 исходя от выставленных значений подстроечного резистора.

Сдвоенный операционный усилитель LM833 изначально разрабатывался для применения в высококачественных звуковых устройствах. Таких, например; как пред усилители и фильтры, которые не могут работать без дву-полярного блока питания. Схема данного аппарата способна работать с питающими напряжениями в диапазоне от ±6v до ±18v, при этом коэффициент нелинейных искажений (КНИ) составляет только лишь 0.002%. Пиковое усиление по напряжению ОУ LM833 достигает 112дБ с номинальным током 6мА.

Схема предварительного усилителя

В качестве операционного усилителя можно применять любой другой двух канальный ОУ.

На снимке печатная плата:

Компоновка элементов на печатной плате.

Номиналы всех установленных в схеме элементов показаны на картинке ниже:

Список компонентов:

Данную модель преампа можно применять как в комплекте усилителя мощности звука, так и как дополнительный модуль предварительного усилителя.

Зачем нужен предварительный усилитель

Основной задачей устройства является выполнения функции усиления звукового сигнала до такого значения, при котором он становится более подходящим для оконечных усилителей мощности. Предусилитель подбирает системный уровень звукового сигнала от разнообразных источников звука. При усилении сигнала, предварительный усилитель несколько изменяет звуковой тембр.

Далее, воспроизводящая аудио система обеспечивает линейность и минимум искажений. Например, чтобы добиться прозрачного звука гитары, без этой особенности устройства, никак не справится во время выстраивания безукоризненного звучания электрогитары. Как известно, электрогитара обладает своим специфическим звуком. Следовательно, дополнительно вносимые тембровые эффекты привносят в первоначальный гитарный звук, знакомое гитарное звучание.

Используя некоторые модели преампов можно извлечь новое, уникальное звучание. Предварительные усилители разделяются на категории их применения, такие как для работы с инструментальным звуком, для работы с микрофоном и есть еще универсальные. Например: на вход инструментального преампа можно напрямую подавать сигнал с гитары. Микрофонные естественно работают с микрофонами. Универсальные имеют возможность, переключаться между микрофонным и инструментальным.

Фото пред усилителя собранного в корпусе.