Site Loader

Содержание

Двухполосный темброблок своими руками


Во многих современных аудиосистемах, будь то музыкальный центр, домашний кинотеатр или даже портативная колонка для телефона имеется эквалайзер, или, иначе говоря, темброблок. С его помощью можно регулировать АЧХ сигнала, т.е. менять количество высоких или низких частот в сигнале. Темброблоки существуют активные, построенные, в чаще всего, на микросхемах. Они требуют наличия питания, зато не ослабляют уровень сигнала. Другая разновидность темброблоков – пассивные, они слегка ослабляют общий уровень сигнала, зато не требуют питания и не вносят никаких дополнительных искажений в сигнал. Именно поэтому в высококачественной звуковой аппаратуре используются, чаще всего, именно пассивные темброблоки. В этой статье рассмотрим, как сделать простой 2-х полосный темброблок. Его можно совместить с самодельным усилителем, либо же использовать как отдельное устройство.

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:

Изготовление темброблока


В схеме не содержится активных компонентов, поэтому её легко можно спаять навесным монтажом прямо на выводах переменных резисторов. Если есть желание – можно спаять схему на печатной плате, как я и сделал. Несколько фотографий процесса:



После сборки можно проверять работу схемы. На вход подаётся сигнал, например, с плеера, компьютера или телефона, выход схемы подключается ко входу усилителя. Вращая переменные резисторы можно регулировать уровень низких и высоких частот в сигнале. Не удивляйтесь, если в крайних положениях звук будет «не очень» — сигнал с полностью ослабленными низкими частотами, или, наоборот, завышенными, вряд ли будет приятен на слух. С помощью темброблока можно скомпенсировать неравномерность АЧХ усилителя или колонок, подобрать звучание под свой вкус.

Изготовление корпуса


Готовую схему темброблока обязательно нужно поместить в экранированный корпус, иначе не избежать фона. В качестве корпуса можно использовать обычную консервную банку. Переменные резисторы вывести наружу и надеть на них ручки. По краям банки обязательно установить разъёмы jack 3.5 для входа и выхода звука.

Саму банку следует соединить с минусом схемы для создания защитного экрана, тогда сигнальный провод не будет ловить внешние наводки. Корпус может быть и пластиковым, но в этом случае изнутри его обязательно нужно обклеить алюминиевым скотчем, который так же соединить с минусом схемы.

РАДИО для ВСЕХ — Стерео темброблок с МУ

Темброблок с микрофонным усилителем для стереофонического усилителя мощности

Темброблок может применяться как составной узел стереофонического усилителя или для доработки действующей конструкции усилителя. Кроме линейного входа для подключения внешнего источника сигнала: радиоприёмника, телефона, МР3 плеера, CD и DVD проигрывателей и т.д. на плате темброблока имеется микрофонный усилитель. Для подключения микрофона на плате установлено гнездо для штекеров типа «джек» 6,3 мм. Регулировка уровня входного сигнала от микрофона и линейного входа выполнена раздельно для каждого из входов «УРОВЕНЬ МИКРОФОНА» и «УРОВЕНЬ ЛИН. ВХОДА». На выходе темброблока установлены переменные резисторы «БАЛАНС» и «ГРОМКОСТЬ». Для регулировки уровня высоких, средних и низких частот установлены три переменных резистора «ВЫСОКИЕ», «СРЕДНИЕ» и «НИЗКИЕ», соответственно. Схема темброблока позволяет одновременно воспроизводить фонограмму с линейного входа и сигнал с микрофонного входа, причём уровень звука для каждого источника сигнала выбирается отдельно и произвольно. Чтобы уменьшить или увеличить сигнал на выходе темброблока, достаточно повернуть один регулятор «ГРОМКОСТЬ». Вход микрофона — монофонический, но сигнал с него поступает на оба канала оконечного каскада усилителя.

Пример работы темброблока можно увидеть и услышать на видео по сылке>>>

Подключение питания, линейного входа и выхода осуществляется при помощи винтовых клеммников. Все переменные резисторы снабжены ручками. Питание темброблока от двухполярного источника питания напряжением 9…15В

ВНИМАНИЕ! Оси семи резисторов и микрофонного гнезда находятся на одной линии, и расположены на плате таким образом, что плата может быть закреплена непосредственно на передней панели устройства при помощи гаек самих переменных резисторов и микрофонного гнезда! Расстояние по центрам резисторов 23 мм, от резистора VOLUME MIC до центра микрофонного гнезда 30 мм.


Темброблок предлагается как набор для самостоятельной сборки, как готовое собранное и проверенное изделие, а также предлагается печатная плата с маской и маркировкий.

Краткое описание, комплектация и цена здесь >>>

ВНИМАНИЕ! Соблюдайте полярность при подключении питания! Питание двухполярное!

Стоимость набора для сборки темброблока: 385 грн.

Стоимость собранного и проверенного темброблока: 415 грн.

Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: 130 грн.




аказы можно оформлять через форму обратной связи или по телефону указанному в разделе контакты, доставка и оплата

Всем мирного неба, удачи, добра, 73!

Сравнительное прослушивание усилителей — AudioKiller’s site

Почему усилители звучат по-разному?

Недавно мне пришло письмо такого содержания:

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, какой усилитель у вас работает на фронтах? На микросхеме ТДА7294 (TDA7293) или на дискретных элементах с выходом на полевых транзисторах? Есть ли разница в детализации (разборчивости) различных инструментов на этих усилителях? На форумах утверждают, что на тда7294 «каша» на средних частотах.

Присутствует ли различие в звучании этих усилителей на ваш слух?

Тема, затронутая в письме на самом деле очень важна – почти всегда усилители на слух сравниваются неправильно (в любительских условиях), поэтому и большинство разговоров и выводов о звучании усилителей тоже неверны. По ходу статьи я буду приводить в пример микросхему TDA7294 (TDA7293) не в целях рекламы, и даже не потому, что о ней шла речь в приведенном мною письме. Просто на этом примере удобно рассказать то, что я хочу рассказать.

При сравнении звучания усилителей очень часто делается одна ошибка. Реже – две ошибки. А бывает так, что делается три или даже четыре ошибки одновременно. И как по-вашему: может ли быть верным сравнение, если при этом сравнении сделали три ошибки? Давайте рассмотрим все внимательно и по порядку, чтобы увидеть места возможных ошибок и эти ошибки избежать.

Однажды Ваня и Петя решили сравнить, чей самодельный усилитель лучше звучит. У Вани усилитель собран на микросхемах TDA7294, а у Пети – на микросхемах LM3886.

Сначала пошли в гости к Пете и послушали у него его усилитель. На следующий день пошли к Ване и послушали у него его усилитель. В результате сделали вывод, что микросхема LM3886 звучит хуже, чем микросхема TDA7294.

Сколько ошибок в таком сравнении? Много.

Первое, что сразу понятно: нельзя сравнивать аппаратуру на разных колонках и в разных акустических условиях. Колонки влияют на окраску звука в 50 раз сильнее, чем усилители! Да и источник сигнала должен быть один и тот же. Вторая ошибка менее заметна: прослушивание должно производиться в одно время. Так, как все происходило: сегодня слушаем одно, а завтра другое – так делать нельзя: до завтра забудем то, что слушали сегодня; завтра будет другое психологическое состояние (да хотя бы другое самочувствие), и звук будет восприниматься совсем по-другому.

Однако, есть и третья ошибка, самая роковая, потому что ее мало кто замечает. Ошибка в том, что мы сделали заключение о звучании микросхемы, прослушав звучание полного усилителя!
На работу (а значит и на звук) усилителя в целом влияет множество вещей:

1. Усилитель мощности.
2. Предусилитель и темброблок.
3. Блок питания.
4. Соединение блоков внутри усилителя.
5. Регулятор громкости.
6. Уровни тембров, выставленные в темброблоке.
7. Уровень громкости.

8. Взаимодействие усилителя с колонками.

И как можно говорить о разнице звучания микросхемы, если усилители различаются между собой по всем восьми пунктам?! Но и это еще не все. Раз мы говорим об усилителе мощности, то вот еще, что нужно учесть:

1. Схема усилителя мощности. Даже в простом случае, когда используется одна-единственная микросхема, работа (а значит и звучание) усилителя зависит от его принципиальной схемы. Немного разные схемы – немного разная работа – немного разный звук даже при одной и той же микросхеме.
2. Компоненты усилителя. Некачественные элементы (например, керамические конденсаторы с нелинейным диэлектриком, включенные в цепь прохождения сигнала) могут испортить звук в самой лучшей схеме.
3. Разводка печатной платы.  Неудачная разводка может реально увеличить искажения усилителя почти в 100 раз (!) и быть причиной плохого звучания.
4. «Доработка» усилителя.

В двух словах о доработках, которые многие любят делать и много в какой технике. То, что разработал хороший разработчик, в доработке не нуждается. И скорее всего никакими «доработками» ничего не улучшишь. Иногда при этом кажется, что звук улучшился, но обычно это только кажется. То, что сделал плохой разработчик дорабатывать нет смысла – там все плохо, поэтому чтобы стало хорошо, надо все сделать совсем по-другому. Так, чтобы в какой-то конструкции действительно было слабое звено, которое можно улучшить доработкой, бывает нечасто. И чаще всего такое встречается в промышленной аппаратуре, где могут для удешевления «на ходу» заменить какой-нибудь узел более примитивным. Наверное понятно, что тот, кто пытается что-то доработать, должен быть специалистом не хуже, чем исходный разработчик. Поэтому чаще всего «доработки» ничего не улучшают, а бывает, что и ухудшают.

Я часто встречаюсь с «доработками» моих схем. Вот недавно видел на Youtube ролик про тестирование моего усилителя на микросхеме TDA7293 с Т-образной ООС. «Тестировщик» начал с того, что заявил: «На форумах говорят, что земля должна быть разведена «звездой»». Ну, раз человек слушает, как кто-то где-то что-то говорит на форумах, значит, сам он ничего не знает (и идет на форум поучиться). Вторая фраза еще лучше: «Я рассмотрел плату, земляную «звезду» не нашел, поэтому переразвел плату сам». На рисунке 1 показан чертеж разводки печатной платы, которую он рассматривал. Земля выделена красным. Действительно, «звезду» в ней увидеть очень сложно! (На самом деле земляная «звезда» — не самоцель и не панацея! Так что стремиться к разводке земли «звездой» – не совсем верно. Но зачастую правильно разведенная земля действительно напоминает звезду). Можно ли доверять такому «специалисту»? И как именно он переразвел плату? Я не уверен, что его разводка будет работать хорошо. А ведь он после всего этого делает заключение о звучании МОЕГО усилителя! Разве после переразводки этот усилитель точно такой же, как и мой?! Он же после этого стал звучать в три раза хуже!

Рис. 1. Чертеж разводки печатной платы усилителя на микросхеме TDA7293, TDA7294.

Так вот, если один из усилителей «родной», а другой – «доработанный», то у них может быть заметная разница в звучании. В любую сторону – доработанный может звучать и лучше, и хуже. В этом случае сравнивается не микросхема, которая в обоих усилителях одинакова, а конструкция усилителя: схема принципиальная, схема монтажная, тип и качество использованных деталей.

Итак, проблема в том, что существуют два совершенно разных объекта, к которым надо относиться совершенно по-разному. Существуют полные усилители (с предусилителем, регуляторами громкости-тембра, блоками питания, автоматикой и прочими блоками). И существуют чисто усилители мощности, которые входят отдельным блоком в полный усилитель. И сравнивать между собой можно только однородные объекты!!! Работающие в одинаковых условиях! И заключение делается именно по тем объектам, которые сравнивали. Невозможно сравнить чистые усилители мощности, прослушав полный усилитель. Разница в звуке из-за разных источников питания может быть больше, чем из-за разных усилителей мощности!

Как же сравнивать правильно?

Сравнение полных усилителей.

Возможная схема эксперимента (а это действительно эксперимент, в результате которого рождается новое знание) показана на рис. 2. Как видите, правильное сравнение, как и любое настоящее исследование – дело непростое.

Рис. 2. Схема сравнения полных усилителей.

Что есть что на этой схеме и как этим пользоваться.

1. Сравнение должно проводиться в одном помещении и в одних и тех же условиях.
2. Источник сигнала для обоих усилителей один и тот же. И оба усилителя подключены к нему одновременно. Это важно, т.к. если один из усилителей влияет на работу источника сигнала, то подключение такого усилителя может изменить звук в самом источнике, а мы подумаем на усилитель. При одновременном подключении усилителей к источнику сигнала оба усилителя будут всегда получать один и тот же сигнал.
3. В усилителях по возможности отключаются все темброблоки, тонкомпенсации (режимы bypass, direct и т.п.), и прочие системы обработки сигнала. Если такой возможности нет, регуляторы тембра устанавливаются на ноль.
4. Усилители должны работать на одни и те же колонки, подключенные одними и теми же кабелями.
5. Регуляторами громкости устанавливается комфортный уровень громкости. Слишком громкий или слишком тихий звук отрицательно влияют на точность сравнения.
6. Перед тестированием необходимо в усилителях выставить одни и те же уровни громкости (более громкое звучание кажется более красивым). Для этого можно использовать наушники, включенные так, как показано на рис. 2. У каждого из наушников (правого и левого) берется оба провода. Правый наушник подключается к выходам правых каналов усилителей, левый наушник – к выходам левых каналов. Колонки отключаются (переключателем S1) и регулятором громкости одного из усилителей устанавливается минимум громкости в наушниках. Идеальный вариант – когда в наушниках вообще ничего не слышно. Чем громче звучат наушники – тем больше будет погрешность сравнения. Кстати, при помощи наушников можно выровнять и тембры в случае когда темброблок отключить невозможно. Дело в том, что установка регуляторов тембра в ноль не означает, что тембр никак не регулируется. Все зависит от конкретной схемы темброблока. Вот здесь пример АЧХ реального промышленного усилителя, измеренных при обходе темброблока и при включенном темброблоке и установленных в ноль регуляторах. Поэтому при невозможности отключить темброблок надо при помощи наушников регуляторами громкости и тембра выставить минимальную громкость звука в наушниках. При этом важно и сохранение частотного баланса: лучше, если звук в наушниках будет чуть громче, но «полноценный» — содержащий все частоты, чем если звук будет тихий, но будут только одни басы, например.
Очень хорошие результаты при настройке дает использование монофонического сигнала. Когда в обоих каналах усилителей абсолютно одно и то же, то все настраивается гораздо проще и, главное, точнее. И лучше слышны все огрехи.
Внимание! Если уровень громкости усилителей установлен сильно разный, то наушники могут сгореть! Первое включение наушников лучше делать через ограничительные резисторы 1…3 кОм (на рис. 2 это резисторы Rл и Rп, показанные пунктиром), и лишь при окончательной настройке подключать наушники напрямую. После настройки усилителей на время сравнения наушники лучше отключать.
7. Колонки к выходам усилителей подключаются через контакты качественных реле, которыми управляет переключатель S1. Если уж совсем все плохо, то вместо реле можно использовать один только переключатель (сдвоенный). Но это будет хуже: будут влиять провода, идущие к переключателю. И качество переключателя (сопротивление контактов) тоже будет влиять на результаты сравнения. У хороших реле контакты намного лучше, чем у переключателей. Блок питания на рис. 2 – это специальный отдельный блок питания, он предназначен для питания только реле. Любого типа на нужное напряжение.
8. Провода, идущие от реле к переключателю, не должны отличаться визуально и заранее перепутываются между собой. То есть прослушивание обязательно должно быть слепым. Уже после проведения всех тестов, когда будете разбирать аппаратуру, тогда проследите какой из проводов идет к какому реле, и установите соответствие, например: «Положение 1 = усилитель А, а положение 2 = усилитель В».
9. Переключатель S1 – это тот переключатель, которым вы будете переключать между собой усилители во время их сравнения. Он обязательно должен иметь среднее нейтральное положение, в котором средний подвижный контакт ни с чем не соединен. Это предотвратит от случайного включения двух усилителей одновременно (когда одно реле включится раньше, чем другое выключится). Кроме того, будет возможно вообще отключить оба усилителя для настройки при помощи наушников.
10. Этот пункт можно не выполнять при сравнении промышленной аппаратуры (когда промышленно изготовлены оба усилителя и источник сигнала), но хорошо бы выполнить, если что-то из них самодельное. После проведения тестов, но до разборки системы надо подключить к источнику сигнала каждый усилитель по-отдельности и послушать. Может так получиться, что один из усилителей влияет на источник сигнала. Этот факт будет полезен.

Но это еще не все.

Еще надо будет заготовить протоколы тестирования. Каждый из участников теста получает несколько заранее заготовленных бланков. Результаты каждого нового теста (например с другой фонограммой или проводимый в другой день) заносятся в новый бланк, а уже заполненный бланк сразу после заполнения (т.е. после каждого из тестов) убирается, чтобы никто из участников тестов его не видел (и особенно тот человек, который его заполнял). Бланк зависит от целей и условий проведения тестов и имеет примерно такой вид, рис. 3.

Рис. 3. Пример бланка протокола сравнения.

После проведения всех тестов проводится математическая обработка результатов. Я приведу упрощенный метод, пригодный для любительских целей. Обработка производится так:

1. Складываются все оценки качества (те числа, которые слушатель вписывал в бланк) для положения №1 переключателя S1. Получается значение ?1. Потом складываются все оценки качества для положения №2 переключателя S1. Получается значение ?2. Одна или обе эти суммы могут быть отрицательными, знак суммы сохраняем и используем далее в вычислениях. После этого рассчитывается оценка сравнения по формуле (на самом деле эта формула плохо применима для таких вычислений, но зато она простая):

Здесь Р – сравнительная оценка качества. Она показывает достоверность того, что один усилитель звучит лучше другого, выраженную в процентах. Если Р получилось со знаком «+», то усилитель, который играл в положении переключателя S1 №1 звучит лучше. Если Р получилось со знаком «-», то усилитель, который играл в положении переключателя S1 №1 звучит хуже. Число N в знаменателе – общее количество прослушиваний.

Рассмотрим пример. Допустим, проведено три теста с результатами, показанными на рис. 4. ВАЖНО: при проведении каждого следующего теста нужно убирать результаты всех предыдущих тестов, чтобы не видеть, как мы раньше оценивали усилители. Каждый новый тест начинается с «чистого листа».

Рис. 4. Пример результатов теста.

Вычислим результат. Здесь сумма ?1 – это сумма оценок усилителя №1 (для большей наглядности эти ячейки залиты красным цветом), сумма ?2 – сумма оценок усилителя №2 (его оценки залиты зеленым).

Наше вычисление показывает, что усилитель №2 с вероятностью 42% играет лучше, чем усилитель №1.

Вот теперь можно распутать провода, идущие к переключателю, и посмотреть, какой из усилителей мы назвали номером 1, а какой – номером 2. И узнать, какой играет лучше.

Только вот еще очень важна величина полученной вероятности. Если посмотреть на результаты на рисунке 4, то хорошо видно, что усилитель №2 мы довольно часто оценивали +1 (то есть звучит лучше), а усилитель №1 оценивали -1 (то есть звучит хуже). И вроде бы четко распознали их разницу. Должен вас огорчить: этот тест не дает право уверенно утверждать, что усилитель №2 действительно лучше звучит. Очень возможно, что это случайно так получилось. Реальное различие и реальное преимущество получается при числе тестов N>20 (а лучше при N>50) и если вероятность Р>60%. А уверенное различие – это когда P>80%. По хорошему надо пользоваться и совсем другим методом расчета вероятности, но это уже высшая математика. И кстати, при применении более точных методов статистической обработки результатов и учет вероятности ведется по-другому. Если вероятность Р>85%, то делается вывод, что различие скорее всего есть. Если вероятность Р>95%, то делается вывод что результат достоверный – различие действительно есть. И только если вероятность Р>98%, то делается вывод, что различие есть наверняка. Вот так вот.

Кстати. Если хотите, то можете вместе с оценками +1 или -1 записывать свои ощущения: «более яркий звук», «бас глубже», «каша на середине», «размытый верх» и т. п. Особенно если проводится двойной слепой тест, когда вообще неизвестно, какой из усилителей играет.

Если вы думаете, что на этом все, то вы так не думайте! Это не все. Надо провести еще один тест, который очень полезен при сравнении полных усилителей. Ведь полные усилители имеют в своем составе много разных блоков, а мы часть из них отключили. Тест такой. В усилителях включаем темброблоки, тонкомпенсацию и прочее, и настраиваем комфортное звучание. Это лучше делать, отключив переключатель S1 (но пометив какой из проводов куда идет, чтобы потом не включить наоборот) и включать усилители напрямую, подключая соответствующее реле к источнику его питания проводом. Это чтобы случайно не узнать в каком из положений переключателя S1 какой усилитель включается. Итак, настроили каждый из усилителей и установили комфортную громкость. После этого вернули S1 на место, отключили оба усилителя от колонок, подсоединили наушники и регулятором громкости одного из усилителей установили в наушниках минимальную громкость. В этом случае громкость в наушниках вывести в ноль (что очень желательно в первом эксперименте) не получится из-за разницы в АЧХ темброблоков. А теперь снова повторяем все тесты. Лучше всего на тех же фонограммах. Еще лучше, если в обоих тестах (без и с темброблоками) громкость устанавливать одинаковой по шумомеру на белом шуме. В результате у нас получилось два результата: сравнение по возможности «чистых» усилителей, и усилителей с темброблоками и другими «улучшайзерами». Вполне возможно, что в этих тестах получатся разные победители. Или же усилители, одинаковые без темброблоков, окажутся совсем различными с включенными темброблоками.

И вот еще что интересно. Если в тесте участвовало несколько человек, то для каждого из них обработка результатов может производиться как совместно, так и раздельно. Совместная обработка увеличивает точность (т.к. по мере усреднения ошибка уменьшается), кроме того, такая обработка дает «массовый» результат, на который не влияет вкус отдельного человека. Т.е. получаем результат типа: «Усилитель №1 всем нравится больше, чем усилитель №2». При раздельной обработке можно сравнить между собой самих слушателей: на чей-то вкус введение темброблока улучшило звучание, а на чей-то вкус – ухудшило звучание. Полезно знать такую информацию – кому что нравится – и о себе, и об окружающих. Но не забывайте, что при этом вы получите информацию о темброблоках только этих двух усилителей, у третьего усилителя может быть все совсем по-другому.

Сравнение только усилителей мощности.

С одной стороны оно проще: не надо отключать темброблоки. С другой стороны намного сложнее: надо запитать усилители от одного блока питания одновременно, причем это должен быть хороший блок питания, который потянет два усилителя сразу и обеспечит качественное питание. При плохом питании даже самый лучший усилитель будет плохо работать, а значит и плохо звучать. Кроме того, надо обеспечить одинаковую громкость, а для этого устроить какой-то регулятор громкости. Но разные усилители могут по-разному реагировать на регулятор громкости, а могут быть вообще не приспособлены для работы с пассивным регулятором. В общем, та еще задачка. Может так получиться, что усилителям в принципе нужны разные блоки питания, например на разные напряжения. Тогда используются два блока питания, но тут уж придется убедиться, что оба усилителя работают так, как надо. Вообще в таких случаях хорошо бы еще и провести ряд измерений, чтобы убедиться в правильной работе усилителей, отсутствию самовозбуждения, наводок, помех и т.п.

Рис. 5. Схема сравнения усилителей мощности.

Если один или оба усилителя выполнены по мостовой схеме, то и с наушниками ничего не выйдет, да и реле потребуется 4 штуки. Придется выставлять одинаковые уровни громкости каким-то другим способом.

Еще одна проблема в регуляторах громкости. Некоторые усилители «недолюбливают» источники сигнала с высоким выходным сопротивлениям. Например, на входе усилителя может быть установлен конденсатор (подключенный между входом и землей) для снижения высокочастотных помех. Если сопротивление регулятора громкости будет довольно высоким, то такой конденсатор обрежет не только ультразвук, но и полезные ВЧ составляющие сигнала. А мы будем думать, что это усилитель звучит хуже. Причем для какого-то усилителя предельное значение сопротивления регулятора громкости может составлять 50 кОм, а для другого всего 10 кОм. А установка переменного резистора заведомо маленькой величины может перегрузить источник сигнала. Хорошим вариантом является установка между резистором – регулятором громкости и входом усилителя повторителя на ОУ (их понадобится 4 штуки). Но это усложнение. Повторителям потребуется свой блок питания. А нам – уверенность, что эти повторители хорошо работают и ничего в сигнал не привносят. Кстати, переменные резисторы лучше использовать с линейной характеристикой регулирования – они гораздо более точные и согласованные по сопротивлению и изменению уровня сигнала при вращении ручки регулировки.

А еще когда возишься с открытыми платами, радиаторами, переменными резисторами и прочим, легко что-нибудь коротнуть…

Так что с усилителями мощности все заметно сложнее.

Но и это еще не все.

Вдруг те колонки, на которых мы организовали прослушивание, «не по зубам» одному из усилителей? Вот здесь описана ситуация, когда довольно дорогие и именитые усилители не могли обеспечить требуемое качество звучания при работе на «трудную» нагрузку. А является ли нагрузка «трудной», или нет заранее неизвестно. Пока не попробуешь, не узнаешь. Значит, нужно сравнивать усилители и при работе на разные колонки. Заодно получим информацию о «всеядности» усилителей. Да и акустика помещения, в котором производится прослушивание, тоже влияет на результат. Если помещение неудачное, то впечатление от звука смазывается, звук становится «некрасивым», могут «выпирать» какие-то частоты. И, например, завал усилителя на низах может показаться улучшением звучания, потому что он уменьшает это «выпирание» басов на частоте, на которой в данном помещении возникает стоячая волна. Мы и подумаем, что этот усилитель звучит лучше конкурента. А в другом помещении мы четко услышим, что он звучит ничуть не лучше, а вот баса у него маловато.

После того, как Ваня и Петя прочитали эту статью, они решили провести сравнение усилителей еще раз, на этот раз правильно. Сначала пошли к Пете и прослушали оба усилителя на его колонках у него дома. Было прослушано по 5 фонограмм и заполнены протоколы: 5 штук заполнил Ваня, и еще 5 заполнил Петя. На следующий день домой к Пете принесли Ванины колонки и повторили прослушивание на них. Еще два дня ушло на прослушивание усилителей дома у Вани, один раз на Ваниных колонках, другой – на Петиных. Итого прослушивание заняло 4 дня (не считая времени на подготовку всей техники по схеме на рис. 5), и было заполнено протоколов: 4 теста х 2 эксперта х 5 фонограмм = 40 протоколов. В каждом протоколе по 8 прослушиваний, итого набрана статистика из 320 прослушиваний. Я не буду говорить, чей усилитель победил (или же была объявлена ничья в связи с маленьким значением вероятности Р). Но зато этим результатам, в общем-то, можно доверять.

Так что я думаю теперь вам понятно, как следует относиться к заявлениям, типа: «Мы тут под пиво послушали усилители и поняли, что усилитель ХХХ – полный отстой». Кстати, а как сравнивают усилители в тестах аудиожурналов?

Сравнение других устройств (источников сигнала, колонок, кабелей) производится по такому же принципу.

И еще раз хочу напомнить, что усилитель состоит из множества блоков, и все они влияют на его звучание. При сравнении мы сравниваем их всех в совокупности! И по этой общей оценке невозможно сказать, что именно в одном из усилителей делает его лучше или хуже. И так не только в усилителях. Например, в колонках звук зависит и от динамиков, и от фазоинвертора (и от конструкции, и от настройки), и от корпуса (а это размеры, форма, места установки динамиков, виброизоляция), и от кроссоверов, и от места установки колонок в помещении, и от расстояния до слушателя, и от выходного сопротивления усилителя. Видите сколько разных параметров влияет? И всех их необходимо как-то учесть.

Гораздо лучшие результаты в плане достоверности получаются при двойном слепом тесте. Тогда эксперт записывает в протокол наиболее реальные свои ощущения – то, что ему на самом деле нравится больше или меньше, даже если сам эксперт этого не осознает. Тогда на схеме эксперимента вместо переключателя S1 используется какое-то устройство, так переключающее усилители, чтобы вообще никто не знал, какой из них играет. Ведь если переключатель S1 есть, то мы знаем, что усилители включаются по очереди, значит, в каждом из положений переключателя играет один из них, один и тот же. Эксперт начинает неосознанно ждать разницу, и вполне может эту разницу выдумать. Например, подсознательно заведомо решив, что усилитель №2 лучше. Если же вообще ничего не знать, то ничего и не выдумаешь.

P.S. Поскольку мне довольно часто приходится сравнивать разную аппаратуру на слух, я сделал устройство для проведения слепых тестов по методу АВхх. Вот на днях планирую использовать его для «боевого» сравнения кроссоверов акустических систем. Немного позже (поскольку возможно еще раз потребуется его доводка – несколько раз уже вносил в него изменения, чтобы улучшить правильность результатов) конструкцию опубликую. Там же будет и программа для правильной статистической обработки результатов тестирования.

P.P.S. Сегодня измерил АЧХ колонки при ее установке в немного разных местах комнаты, рис. 6. Видите, какая огромная разница? Такая же разница будет и в окраске звука. И за этой разницей в АЧХ колонки, разницы в усилителях будет совершенно не слышно. Так что если при переходе на другой усилитель вы просто сдвинете колонку, то услышите совсем другой звук. И он будет другим из-за колонки. Это еще одно подтверждение правилу: при сравнении усилителей все остальное должно быть абсолютно одинаковым.

Рис. 6. АЧХ одной и той же колонки при установке ее в немного разных местах комнаты.

28.08.2017

Total Page Visits: 1924 — Today Page Visits: 1

Мой вариант. Высококачественный предусилитель «NATALY»

Представленное ниже устройство обладает хорошим качеством звучания и низким уровнем шумов, а также имеет функцию обхода (прямая АЧХ), в тоже время простота схемы не отпугнет начинающих радиолюбителей. В основу пассивной части схемы входит разработка, описанная E. J.James»ом еще в 1948 году, а все устройство вместе смахивает на работу Baxandall»a образца 1952 года:) Смахивает использованием усилительного каскада, в данном случае ОУ, которым можно поднять амплитуду, «съеденную» (у этого регулятора амплитуда падает в пять раз или -13дБ!) темброблоком. Анализируя широко известные любому радиолюбителю источники (в коих наблюдается некоторая историческая неточность), было принято решение поэкспериментировать с этой вещичкой:

К сожалению, реальные графики АЧХ так и не успел снять, однако приведем результат моделирования в программе Tone Stack Calculator . Данная схема примечательна использованием R5-R6, которые обеспечивают более узкий подъем частот, не затрагивая середину. Этих резисторов нет в разработке E.J.James»a, поэтому симуляция произойдет без них:). Однако на общее впечатление от графика это не скажется, просто полоса подъема высоких частот будет более широкой.

Но мне хотелось бы большего: ещё больший подъем на НЧ и в особенности ВЧ, так сказать с запасом, хотя в вашем случае все может быть совершенно иначе. Вернее не в вашем случае, а в случае вашей акустики:). К примеру из опыта эксплуатации продукции бердского радиозавода ВЕГА 50АС-106 регулировка низких частот темброблока в RRR УП-001 совсем не подходила, поскольку поднимала лишь область верхнего баса (200-250 Гц, басом это трудно назвать, скорее гул). Однако на акустических системах производства рижского радиозавода Radiotehnika RRR S50b, можно было добиться приемлимого качества звучания. Хотя все это считается баловством, поскольку корректирует лишь впечатление от прослушивания, корректировку АЧХ колонок и, если усилитель ущербен, проводят другими схемотехническими изысканиями, к примеру параметрическими эквалайзерами с регулировками не только по усилению, но и с возможностью перемещения подымаемой частоты и добротности. Но мы же здесь не собрались исправлять огрехи дорогой акустики?

Итого +6 дБ на основной низкой частоте, и +5 дБ на высокой. Спад -3 дБ в области средних частот решено поднять усилением на ОУ. Признаюсь, стало немного многовато. В схеме поворотом регуляторов трудно добиться ровной АЧХ (вернее совсем не добиться), поэтому решено добавить устройство, отключающее темброблок. Это может оказаться полезным при эксплутации с вашим усилителем более «продвинутого» эквалайзера. Простым замыканием входа и выхода пассивной части или же всего темброблока (в первом случае замыкается конденсатор С3 и как следствие заваливаются верха, во втором — регулировка ВЧ и НЧ сохраняется, правда в небольших пределах) здесь не обойтись. Поэтому можно осуществить элементарную коммутацию на реле с перекидными контактами (типа РЭС-9, РГК-14 и т.д.).

Стоит отдельно затронуть изъезженную тему конденсаторов в блоке тембров. По своему субъективному опыту эксплуатации известного предусилителя Шмелева , в конструкции которого применял незадумываясь керамику импортного производства, широкораспространенную в магазинах, выходной сигнал был насыщен гармониками, что ощущалось на слух. Быть может в слепом тесте этого темброблока с другими конденсаторами я бы этого и не заметил, но тем не менее у меня это глубоко отложилось в памяти. В данной конструкции решил использовать исключительно конденсаторы на бумажной основе. Конечно, здесь я не буду описывать опыт использования импортных конденсаторов за сотни долларов, но как говорится, чем богат:). Из накопленных запасов были вытащены конденсаторы серий БМТ-2, БМ-2 и МБМ.

Итак, при использовании данных конденсаторов, первое что необходимо сделать, это измерить их емкость и осмотреть на внешние повреждения (в особенности для БМТ-2). Среди десятка образцов конденсаторов серии МБМ, 90% имели превышение номинальной емкости на 40-50%, что в двое больше их допуска. Измерение емкости позволяет подобрать конденсаторы в пары для 2-х каналов для обеспечения симметричной регулировки. Первое включение и вердикт — однозначно предпочтительнее использования китайской керамики. К своему стыду, мне не удалось отыскать бумажный конденсатор в цепи ВЧ, поэтому применил конденсатор серии КТК, широко использовался в ламповых телевизовах и прочей аппаратуре. Кроме всего прочего данный конденсатор обладает хорошей термостабильностью. Обкладки из серебра на звуке никак не сказались:) (хотя после пополнения багажа знаний о данном конденсаторе, звук постепенно стал становиться краше и… :)). Графики, которые получилось снять:

Регуляторы повернуты на максимум:


Регуляторы повернуты на минимум:


Схема получившегося устройства:

Характеристики данного темброблока:

  • Коэффициент гармоник, %: не более 0,02.
  • Диапазон регулировки, не менее: НЧ +-16 дБ, ВЧ +-17 дБ.
  • Входной сигнал: ~1V.

Показатели по КГ, сигнал/шум зависят от примененного ОУ. Выбор пал на TL072, (это сдвоенный ОУ фирмы ST) в силу его дешевизны и распространенности. Отлично сюда впишутся и такие операционники, как NE5532, NJM4558, LM358. Поэкспериментировать можно и с одиночными ОУ (с дальшейшей переделкой ПП) TL071, NE5534, КР544УД1,2, К157УД2 (с цепями коррекции) и так далее. С бумажными конденсаторами и ОУ в золотом корпусе, чем не раритет? Для оперативной замены микросхемы (если отдали предпочтение другому ОУ), рекомендуется предварительно установить на соответствующее место панельку DIP-8.

Для питания активной части устройства используется параметрический стабилизатор напряжения на два плеча + и — без использования каких-либо усилительных элементов, поскольку в данной схеме общий ток потребления меньше номинального тока стабилитронов. Для сглаживания остатков пульсаций, вызванных пульсациями блока питания УМЗЧ, в схеме присутствуют два электролита. Их емкость невелика для обеспечения низкой инерционности. Такой небольшой набор дает низкий уровень фона при эксплуатации устройства.

Разумеется, для обеспечения минимального уровня фона этого бывает недостаточно. Снизить фон может помочь заземление корпусов переменных резисторов. У некоторых групп регуляторов для этого есть отдельный вывод (например СП3-33-23). В моем распоряжении оказались широко распространенные резисторы В-группы (для регулировки баланса они не подходят), корпус которых после обработки наждачкой я и заземлил. Земли свел к одной выбранной точке (корпус регулятора низких частот), откуда направил их земле блока питания УМЗЧ. Фотография устройства и печатная плата:

Размер печатной платы 140х60 мм, здесь можно скачать файлик в формате .lay . Желаю успехов в повторении! .

Обсудить статью ТЕМБРОБЛОК

Принципиальная схема высококачественного усилителя мощности на 10 Ватт с темброблоком на микросхемах LM1036N, STK436. Усилитель предназначаем для воспроизведения аудиосигнала с выхода различной аппаратуры, от старого проигрывателя виниловых дисков (с пьезоэлектрическим звукоснимателем) до современных цифровых источников аналогового аудиосигнала.

Принципиальная схема

Сопротивление акустических систем должно быть 8 Ом, при этом мощность будет 2x10W, при КНИ не более 0,1%. Питание от источника постоянного тока напряжение 32V.

Рис. 1. Принципиальная схема регулятора громкости, тембра и баланса на микросхеме LM1036N.

Рис. 2. Принципиальная схема усилителя мощности на микросхеме STK436.

На рисунке 1 показана схема предварительного усилителя ЗЧ. Входные каскады выполнены на операционных усилителях микросхемы А2 типа TL072 по схемам повторителей.

Их задача в повышении входного сопротивления предварительного усилителя чтобы на его вход можно было подавать сигнал с такого высокоомного источника, как пьезоэлектрический звукосниматель проигрывателя виниловых пластинок. Поскольку источник питания однополярный на прямые входы этих операционных усилителей подается напряжение смещения, равное половине напряжения питания, установленное делителями на резисторах R1-R2 и R3-R4.

Напряжение питания на предварительный усилитель поступает через стабилизатор А1 на микросхеме 78L12, снижающий напряжение питания до 12V. С выходов операционных усилителей стереосигнал поступает на входы микросхемы АЗ типа LM1036N, представляющей собой схему усилителя с электронной регулировкой громкости, тембра по низким и высоким частотам, и стереобаланса. Регулировка осуществляется с помощью переменных резисторов R12, R13, R14 и R15.

С выводов 13 и 8 АЗ НЧ сигналы стереоканалов поступают на усилитель мощности ЗЧ, схема которого показана на рисунке 2. Усилитель мощности выполнен на гибридной микросхеме STK436, в её составе два идентичных усилителя мощности для стерео-УМЗЧ.

Практически, каждый из усилителей является операционным усилителем, усикоторого зависит от цепи ООС между выходом и инверсным входом. В данном случае, это цепи R21-C25-R22 и R28-C33-R29. Подбором сопротивлений R22 и R29 можно в достаточно широких пределах изменять коэффициент усиления УМЗЧ и всего усилителя в целом.

Печатные платы и детали

Усилитель собран на двух печатных платах, — на одной предварительный усилитель 34 (рис.З.), на второй усилитель мощности ЗЧ (рис.4.).

Рис. 3. Печатная плата для схемы темброблока на микросхеме LM1036N.

Рис. 4. Печатная плата для усилителя мощности на микросхеме STK436.

Все конденсаторы, применяемые в предварительном усилителе должны быть на напряжение не ниже 12V. Конденсаторы в схеме УМЗЧ на напряжение не ниже 40V.

Горчук Н. В. РК-2015-11.

На фото: предусилитель «Натали» в корпусе спутникового ресивера


В статье речь пойдет о моём варианте сборки предварительного усилителя «Натали» с удачным решением проблемы корпуса.

Этот проект стал очередным долгостроем в моем списке и побил все сроки по выполнению. Дело в том, что мысль о сборке предусилителя появилась больше года назад, а вместе с мыслью в моем ящичке для деталей поселились почти все необходимые для этой схемы компоненты.

И, как это часто бывает, весь энтузиазм внезапно куда-то испарился, так что пришлось свернуть все начатое на неопределенное время. Хотя почему неопределенное… очень даже определенное – до наступления осенних холодов, когда все летние дела, которых было очень много в этом году, будут завершены и появится свободное время для паяния.

О схеме и деталях


Схему выбирал долго, очень долго! Путь к этому предварительному усилителю начинался с использования в качестве ПУ с регулятором тембра специализированных микросхем вроде LM1036 или TDA1524, но меня от этого греха благополучно отговорили местные форумчане. Далее была схема, взятая с какого-то иностранно сайта на трех ОУ типа TL072 с регулировкой ВЧ и НЧ. Даже вытравил ПП и собрал, и слушал некоторое время этот пред, но не легла душа к нему.

Потом обратил внимание на схему знаменитого предусилителя Солнцева, и уже во время поиска информации по ПУ Солнцева наткнулся на схему, напоминающую солнцевскую в связке с пассивным РТ Матюшкина. Это была . Это было как раз то, что мне надо!

Немного упростив схему предусилителя и, доработав ее под себя, получил вот такой результат. Переход на одноэтажное питание и удаление «лишних» деталей позволило несколько упростить разводку платы, сделать ее односторонней и главное немного уменьшить размеры ПП. В схеме ничего существенного не менял, что могло бы ухудшить качество звука, только убрал ненужные мне функции обхода регулятора тембра, баланса и блок тонкомпенсации.

В схему регулятора тембра ничего своего не вносил, но все равно понадобилось разводить плату заново, т.к. не нашел в интернете готовую одностороннюю печатку нужного мне размера. Коммутация режимов темброблока сделана на отечественных реле РЭС-47.

Для того, чтобы сделать нужное мне управление регулятором тембра и предусилителем на несколько дней погрузился в теорию принципов работы счетчиков и триггеров отечественных микросхем. Для предусилителя выбрал корпус от спутникового ресивера, отжившего свое, в котором имелось довольно большое окошко, и его нужно было заполнить чем-то красивым и полезным. Так вот, захотелось мне сделать так, чтобы была визуальная информация о режимах регулятора тембра, и лучше, если это будут не светодиоды, а привычные глазу и мозгу цифры. В результате нарисовалась такая схема из трех МС.

К561ЛЕ5 задает импульсы, которые поступают на входы К174ИЕ4 и К561ИЕ9А. Счетчик на ИЕ9 управляет 4-мя ключами, переключающими реле на РТ Матюшкина. Одновременно с этим счетчик на ИЕ4 меняет показания на семисегментном индикаторе АЛС335Б1, указывая, в каком режиме находится регулятор тембра в данный момент. Цифра «0» соответствует режиму с минимальным уровнем низких частот, цифра «3» – максимальным. Еще один простой электронный переключатель выполнен на МС К155ТМ2. Одна половина микросхемы управляет релюшкой, переключающей режимы индикатора уровня сигнала, вторая половина отвечает за реле селектора входов. Ну, и типовая схема индикатора уровня сигнала на МС LM3915 отдельно для каждого канала.

Блок питания сделан на базе трансформатора ТП-30, разумеется с перемотанной под нужные напряжения вторичной обмоткой.

Все напряжения стабилизированные:
+/- 15В — на / LM337 для питания платы предусилителя
+9В на 7805 для питания реле и блока управления
+5В опять же на для питания USB звуковой карты

О настройке и возможных проблемах

Несмотря на всю кажущуюся сложность схемы и множество деталей, при правильной сборке и применении заведомо исправных и рекомендованных для этой схемы компонентов, можно с большой долей вероятности отгородить себя от неприятных сюрпризов, которые могут возникнуть при сборке данного ПУ. Единственная часть всей этой схемы, которая нуждается в настройке – это собственно сама плата предусилителя. Нужно установить ток покоя, проверить уровень постоянки не выходе, и форму сигнала.

Рекомендованный ток покоя для этого ПУ 20-22 мА, и рассчитывается он по падению напряжения на 15-ти омных резисторах R20, R21, R40, R42. Для тока 20-22 мА на этих резисторах должно падать 300-350 мВ (300:15=20, 350:15=22). Падение напряжения, а соответственно и ток можно регулировать в ту или иную сторону изменением номинала резисторов R9, R10, R30, R31 (в оригинале схемы 51 Ом). Большему току покоя соответствует большее сопротивление резистора и наоборот. В своем варианте, вместо постоянных резисторов 51 Ом, я впаял многооборотные подстроечные номиналом 100 Ом, что позволило без лишних усилий и с высокой точностью выставлять нужный ток покоя.

Две неприятности , с которыми может столкнуться человек, решивший повторить данный предусилитель — это возбуд, и постоянка на выходе. Причем, как правило, первая проблема порождает вторую. Сначала нужно убедиться в наличии или отсутствии постоянной составляющей на выходе каждого буфера и каждого ОУ. Допускается небольшое количество постоянки, но именно небольшое, грубо говоря не более нескольких мВ.

Если постоянки нет, я вас поздравляю! Если есть – ищем в чем причина, а причин не так уж и много. Это либо ошибка в монтаже, либо «не та» деталь, либо где-то есть возбуд. Первым делом нужно внимательно осмотреть плату на предмет непропая или наоборот – слипшихся дорожек, перепроверить все ли детали нужного номинала вы используете, и если все правильно остается третий вариант, т.е. возбуд. Для его поиска вам понадобится осциллограф.

Сам я столкнулся с этой проблемой. Во всех четырех буферах была постоянка на выходе в размере 100-150 мВ. И причиной ее возникновения оказалась как раз-таки «не та» деталь. Дело в том, что вместо операционных усилителей OPA134 у меня были установлены NE5534, которые не совсем подходят для применения в этой схеме. Долго и безуспешно я боролся с этой проблемой, а проблема исчезла сама собой после замены ОУ на OPA134.

О расположении и соединении


Из-за того, что имеющийся корпус был не очень большого размера, пришлось рисовать все платы заново, чтобы хоть на пару сантиметров сделать их компактнее. Размещение плат в корпусе получилось очень плотным, но к счастью все вместилось. Все – это плата предусилителя, регулятора тембра, сдвоенная плата блока управления и индикации, USB звуковая карта, трансформатор блока питания и плата выпрямителей-стабилизаторов, и две маленькие платы селектора входов и регулятора громкости и ВЧ.


Все общие провода соединил в одной точке, на плате регулятора громкости и высоких частот. Это избавило от пугающей меня проблемы гула и фона, которые возможны при неправильно разведенной земле.


Опять же из-за стесненных условий, плату управления и индикации пришлось сделать составной, состоящей из одной большой и одной маленькой платы. Соединяются они между собой через штырьковый разъем.


Все платы крепил к шасси корпуса через вот такие пластиковые изолирующие проставки. Это позволило полностью изолировать платы от контакта, как с металлическим корпусом, так и друг от друга, в местах, где этого не нужно.

Удобный корпус

Расскажу немного и о самом корпусе. Как я уже упоминал – в качестве корпуса для предусилителя используется корпус от спутникового ресивера. Старичок верой и правдой служил много лет, несколько раз ремонтировался и после очередной поездки в мастерскую был переправлен мне с диагнозом «труп».

Хорошие были раньше корпуса, большие! Именно по причине своих размеров и большого окна я и выбрал этот корпус. На лицевой панели кроме надписей не оказалось ничего лишнего. Остались, конечно 3 незадействованный кнопки, но это не страшно. Закрасил надписи матовой краской из балончика, купленного в автомагазине. Краска процентов на 98 совпала по цвету с той, которой был покрашен корпус изначально. Разницу можно заметить, только если очень присмотреться.


В качестве ручек для этих регуляторов установил , которые кстати . Они отлично (на мой взгляд) вписались в общий дизайн предусилителя, который выдержан в серебристо-черном цвете.

О звуке и впечатлениях

И настало время рассказать о самом интересном, о том что же получилось в итоге. А в итоге получилась еще одна хорошая игрушка в моей коллекции звуковоспроизводящей аппаратуры.

Схема несомненно заслуживает внимания и того, чтобы ее повторяли. Звучание готового устройства понравилось, оно вносит какой-то свой окрас в музыку. Несмотря на всего лишь 4 ступени в регуляторе тембра Матюшкина, не могу сказать, что регулировок низких частот не хватает. Четырех позиций регулятора НЧ вполне достаточно для того, чтобы подобрать нужный уровень низких частот для конкретного стиля музыки и своих предпочтений.
Любите взрывной бас? Переключаем темброблок в четвертое положение и пусть колонки рвутся! Диапазона регулировок по высоким тоже хватает с избытком при положении ручки максимально вправо, количество высоких начинает резать слух.

Решил послушать как звучит усилитель класса Д на IRS2092. После недолгих
поисков на Али был сделан заказ. Ради интереса «как оно звучит» для него был так же заказан и темброблок.
Так как усилитель ещё в дороге а темброблок уже пришёл то решил
сделать обзор пока на него. Как придёт усилитель сделаю обзор и на
него с замерами.
Плата пришла в конверте с пупыркой. В комплект входит сама схема и
четыре ручки на резисторы. Флюс везе отмыт пайка более менее
аккуратная. Разводка платы средняя. Регуляторы на фото — с лева на право — ВЧ, СЧ, НЧ, Громкость.


На плате установлены ОУ NE5532P


Так же на плате расположены цепи стабилизации питания (L7812 и L7912) и выпрямитель.
Можно подавать переменное напряжение с трансформатора для питания
платы.
Принципиальная схема регулятора похожа на эту


Отличаются номиналы некоторых резисторов и отсутствие некоторых проходных
конденсаторов.

Теперь самое главное — тесты.
Тестировал на этой карте

Creative Sound Blaster X-Fi Titanium PRO с небольшой доработкой — полностью за экранирована обратная сторона печатной платы, заменён выходной ОУ на OPA2134, все конденсаторы по питанию шунтированы керамикой.
АЧХ (розовым цветом — со входа на выход миную темброблок, синим цветом
— через темброблок — все регуляторы тембра в среднем положении)


Виден небольшой подъём на на низких частотах (ниже 200Гц) и завал на
высоких (выше 6кГц)
Регуляторы НЧ в крайних положениях


Регуляторы СЧ в крайних положениях


Регуляторы ВЧ в крайних положениях

КНИ «THD», правый канал идёт минуя темброблок для сравнения (с выхода карты на
вход), КНИ темброблока 0. 016%, хотелось бы поменьше конечно. Пробовал ставить OPA2134 вместо родных ОУ, искажения немного снизились но незначительно, скорее всего из за не совсем правильной разводки платы.


Зависимость КНИ от частоты (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)


Темброблок не инвертирует фазу сигнала (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)

Довольно средний по качеству блок, для домашних поделок пойдёт если устраивает КНИ.
Ставить в планируемый усилить вряд ли буду из за высоких
гармонических искажений. Буду разводить плату сам, и собирать темброблок.
Надеюсь инфа была полезна.

Планирую купить +16 Добавить в избранное Обзор понравился +36 +60

Обычно усилителям мощности звуковых частот на входе требуется сигнал порядка 0,5…1,5 Вольта, и стандартного линейного выхода в 250 мВ, как правило, не хватает. В этом случае перед усилителем мощности ставятся нормирующие предусилители.

В этой статье мы рассмотрим один из вариантов такого предварительного нормирующего усилителя, схема реализована на микросхеме TL072.

Уровень входного сигнала – 0,2 Вольта.
Уровень выходного сигнала – 0,8 Вольт.

Коэффициент усиления данной схемы можно изменить путем подбора номиналов резисторов в цепях обратной связи (R7 и R8).

Для левого и правого каналов по выходу стоит спаренный переменный резистор R11, его функция регулировка громкости. Номинал переменного резистора может лежать в диапазоне от 10 до 50 кОм с обратно логарифмической характеристикой. То есть, если будете применять импортный резистор, значит он должен принадлежать к группе “А”, например, маркировка “А10К”. Если резистор отечественного производства, значит он должен быть группы “В”.

Схема нормирующего предусилителя запитана от обычного параметрического двухполярного источника, к которому подводится напряжение, которым питается непосредственно сам концевой усилитель мощности. В данном случае микросхема TL072 работает при напряжении питания 12…13 Вольт, что обусловлено напряжением стабилизации стабилитрона КС213Б. Вместо него можно поставить и другие стабилитроны, например, Д814Г или Д814Д.

Если у вас напряжение питание усилителя мощности отличное от 2х35 Вольт, пересчитайте номиналы резисторов R12…R15.

На одном из сайтов предлагалась формула:

R12+R14 = R13+R15 = (Uпит.умзч — Uстаб) / 7

То есть, напряжение питания усилителя мощности минус напряжение стабилизации стабилитрона, и полученное значение разделить на 7. При этом результат получится в килоОмах, который можно округлить до ближайшего стандартного значения номинала резистора.

Но все же мы считаем лучше воспользоваться стандартной упрощенной формулой расчета параметрического стабилизатора:

R1 = (Uвход — Uстаб) / Iстаб

В данном случае результат получится в Омах.

В данной схеме микросхему TL072 можно заменить другими операционными усилителями, например, NE5532,NE5534, или OPA2134.
Входные емкости С1 и С2 лучше поставить пленочные, С3 и С4 – керамика. Электролитические емкости в стабилизаторе необходимо поставить на рабочее напряжение 50 Вольт, лучше путь имеют небольшой запас.

На следующем изображении показана печатная плата нормирующего усилителя на микросхеме TL072:

Печатную плату в формате LAY и принципиальную схему нормирующего предусилителя вы можете скачать по прямой ссылке с нашего сайта. Тип файла для скачивания – RAR , размер файла – 0,05 Mb.

Простые схемы регулировки тембра — самодельные схемы

Цепи регулировки тембра — это в основном схемы фильтров, которые используются для фильтрации сигналов звуковой частоты таким образом, что только желаемый диапазон частот может проходить к усилителю и громкоговорителям. Это позволяет слушателю настраивать вывод музыки либо с высоким уровнем низкочастотного контента с помощью усиления низких частот, либо с повышенным уровнем высокочастотного контента с помощью усиления высоких частот.

Регуляторы тембра часто являются важной особенностью большинства аудиоусилителей, и они, как правило, доступны в качестве регуляторов низких и высоких частот, способных обеспечить примерно 12 дБ усиления или ослабления выше своих конкретных частотных диапазонов.

Несмотря на то, что это чрезвычайно простые схемы, многочисленные схемы управления тембром, по-видимому, обнаруживают довольно нетрадиционные функции управления, когда вы внимательно их проверяете! Дело обычно в отсутствии симметрии в характеристике повышения/отсечки.

Возможно, это не очень опасный недостаток, однако он подразумевает, что конфигурации клавиш управления не обеспечивают требуемую ровную частотную характеристику. Одна из причин этой проблемы заключается в том, что некоторые схемы управления тоном, как правило, относятся к пассивным типам, и в результате они определяются наличием соответствующих импедансов источника и нагрузки.Сбои в любом из них могут привести к нежелательным изменениям откликов регуляторов тембра.

Пассивный регулятор тембра

На приведенном ниже рисунке показана принципиальная схема базового пассивного регулятора тембра, который может работать довольно хорошо, учитывая, что сигнал, подаваемый на него, исходит от источника с низким импедансом и проходит через относительно высокое импеданс нагрузки.

Из-за пассивных характеристик схемы ее нецелесообразно оценивать с точки зрения элементов управления, повышающих и понижающих.Такие конструкции всегда будут иметь потери, и если они настроены на усиление низких или высоких частот, в действительности они обеспечивают уменьшенные потери вместо подлинного повышения уровня сигнала. Это может не быть строго академическим, и в целом метод должен быть построен с учетом фундаментальных потерь около 12 дБ, связанных с такими конструкциями.

Активный регулятор тембра

Сеть пассивного регулятора тембра может быть подключена к контуру отрицательной обратной связи линейного усилителя, обычно операционного усилителя, для создания активной цепи регулятора тембра.Но вместо затухания эта схема дает усиление сигнала.

Амплитуды выходного сигнала полностью регулируются резистором R5 в случае, если входные сигналы схемы, показанной ниже, достаточно малы, чтобы конденсаторы C1 и C2 работали как разомкнутые цепи.

Это происходит потому, что конденсатор С2 изолирует резистор R6 от выхода. Амплитуды выходного сигнала полностью контролируются резистором R6 на входных частотах, достаточно больших, чтобы два конденсатора вели себя как короткие замыкания.Резистор R5 в этом случае закорочен через C1.

Значения R1 и C1 определяют отсечку низкочастотной (басовой) цепи, тогда как C2 и величины R1–R3 определяют отсечку высокочастотной (высокой) цепи. На следующем рисунке ниже показано, как конструкция на приведенном выше рисунке может быть включена в активную схему управления тоном, которая может усиливать или ослаблять низкие или высокие частоты до 20 децибел (дБ).

Несмотря на то, что эта схема активной регулировки тембра, показанная на следующем рисунке, сравнима с приведенной выше, она выглядит еще более гибкой.Он содержит дополнительную схему управления фильтром, которая сосредоточена в средней полосе звукового спектра 1 кГц. Средняя полоса может быть увеличена или уменьшена до 20 дБ с помощью этой сети.

Обычно рекомендуется вместо того, чтобы возиться с пассивными цепями, лучше использовать активную схему управления тоном, подобную той, что показана на следующей принципиальной схеме.

Это просто пассивный регулятор тембра, подключенный к цепи обратной связи неинвертирующего операционного усилителя вместе с входным буферным каскадом, чтобы гарантировать, что первичная схема регулятора тембра работает через соответствующий низкий импеданс источника.

Это дает своего рода инвертированные результаты, в которых усиление от регуляторов тембра обеспечивает усиление обратной связи и уменьшение усиления, в то время как отключение от регуляторов обеспечивает уменьшение обратной связи и увеличение усиления. Если два потенциометра соединены с учетом этих факторов, возможно, они смогут обеспечить правильные результаты с помощью элементов управления (это означает, что движение потенциометра по часовой стрелке вызовет усиление, а вращение против часовой стрелки приведет к сокращению).

Указанная схема регулировки тембра обеспечивает усиление чуть выше 12 дБ и ослабление в противоположных пределах музыкального диапазона.

Упрощенная конструкция регулятора тембра

На следующем рисунке ниже показана принципиальная схема упрощенного активного регулятора тембра с использованием одного операционного усилителя, который представляет собой стандартную установку с регулятором низких частот VR1 и регулятором высоких частот VR2.

Когда рычаг стеклоочистителя VR1 и VR2 полностью повернут влево, достигается максимальная обратная связь с полным вырезом низких и высоких частот.

Когда дворники перемещаются в противоположную сторону от их вращения, мы получаем самую низкую обратную связь и, следовательно, максимальное усиление низких и высоких частот.Элементы управления не оказывают существенного влияния на центральные звуковые частоты (около 800 Гц) и предлагают максимальное значение усиления и ослабления примерно на 12 дБ.

Общий уровень среза и усиления фактически предлагается на двух крайних значениях музыкального частотного диапазона, а 12 дБ — это максимум, который действительно потребуется в реальной жизни.

1C1 подключен в инвертирующем режиме, поэтому его неинвертирующий вход легко смещается до 50 % напряжения питания через резисторы R1 и R2.C2 используется для развязки любого шума, который обычно может подаваться на неинвертирующий вход через питающие шины через R1 и R2 или улавливаться из-за паразитной связи.

Уровень шума и искажений, генерируемых схемой, минимален, даже если регуляторы потенциометра отрегулированы для получения максимально возможного повышения (что позволяет схеме иметь крайне минимальный уровень усиления по напряжению).

Как только один или оба регулятора тембра настроены на срез, IC1 предлагает коэффициент усиления замкнутого контура ниже единицы.При использовании некоторых операционных усилителей с внутренней компенсацией коэффициент усиления замкнутого контура меньше единицы может вызвать нестабильность, а внутренняя компенсация предназначена просто для коэффициента усиления замкнутого контура по напряжению, равного единице или выше.

В схеме были опробованы несколько микросхем CP TL081, и не было выявлено ни одной проблемы с нестабильностью.

Схема может дополнительно хорошо работать при использовании ИС 741C, и в реальных условиях маловероятно, что какое-либо заметное снижение эффективности действительно будет заметно при использовании ИС 741.Однако количество шумов и искажений, вероятно, будет несколько больше по сравнению с IC TL081CP.

Частотная характеристика

На следующем рисунке ниже показаны предполагаемые частотные характеристики пары потенциометров управления, когда они расположены для максимального усиления и среза. Эти отклики включают довольно превосходную симметрию, и схема предлагает характеристики, которые очень близки к плоскому отклику, когда потенциометры отрегулированы в центральном положении.

Сказав это, помните, что допуск потенциометра может быть довольно большим, около 20%, и что физическая центральная точка регулировки может быть невозможной, чтобы быть правильной электрической центральной точкой.

Однако какие-либо погрешности, вызванные этой ситуацией, в пределах теоретически ровной АЧХ могут быть весьма незначительными. Построение регуляторов тембра почти не вызывает вопросов.

Коэффициент усиления по напряжению настолько минимален, что даже если управление отрегулировано для получения оптимального усиления, не может быть абсолютно никакого риска нестабильности.

Как подключить потенциометры

Убедитесь, что контакты регуляторов потенциометров подключены правильно.

Ссылаясь на схему управления тембром с двумя операционными усилителями, регулятор высоких частот VR1 обеспечивает усиление, когда его движок перемещается в сторону конца вращения C3, или, наоборот, устанавливается срез, когда регулятор вращается в направлении конца C6.

Таким же образом регулятор низких частот VR2 обеспечивает усиление, когда ползунковый регулятор перемещается в сторону конца вращения R3, или, наоборот, устанавливается срез, когда он настраивается в направлении конца вращения R6. Обратите внимание, что вы обнаружите небольшое усиление напряжения примерно в 5 раз по сравнению со схемой при опорном уровне 0 дБ.

3-канальная регулировка тембра (низкие, высокие частоты, регуляторы присутствия)

Следующая концепция объясняет 3-канальную схему регулировки тембра, которая может использоваться для генерирования откликов управления басами и высокими частотами, и в дополнение к этому, схема также может использоваться для контроля присутствия или контроля средних частот.

Входной музыкальный сигнал подается через разъем SK1 на 1-й каскад операционного усилителя, сконфигурированный вокруг IC1. Он подключен как неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления, который фиксируется соотношением резисторов R3 и R1. Для этой 3-канальной схемы регулировки тембра коэффициент усиления зафиксирован на единице.

Первый каскад операционного усилителя должен быть изолирован от следующего каскада во избежание эффектов нагрузки. Выход ICI подается через 3 конфигурации схемы формирования частоты на IC2. Три регулятора тембра построены вокруг потенциометров RV1, RV2, RV3, которые дополнительно образуют часть пути обратной связи IC2, который сконфигурирован как еще один каскад инвертирующего операционного усилителя.

Детали, используемые вокруг трех потенциометров, выбраны таким образом, чтобы обеспечить требуемые результаты регулировки частоты и тембра.

Простая транзисторная схема управления тембром

Эта простая транзисторная схема управления тембром может быть легко включена в любую музыкальную систему, такую ​​как стереоусилитель, дискотека или что-то еще. Это связано с тем, что он имеет большой входной импеданс (более 100 кОм), минимальный единичный коэффициент усиления по напряжению и низкий выходной импеданс.

Стандартные регуляторы низких и высоких частот встроены в устройство.Эти фильтры имеют около 12 дБ усиления и среза на частотах 100 Гц и 10 кГц соответственно. Уровни шума и искажений, связанные с этой транзисторной схемой управления тембром, имеют тенденцию быть невероятно низкими из-за огромного количества используемой отрицательной обратной связи и из-за того факта, что схема способна работать с уровнями выходного сигнала со среднеквадратичными значениями в несколько вольт без ограничения.

Транзистор Q1 выполнен в виде простого буферного каскада эмиттерного повторителя, что обеспечивает устройству повышенный входной импеданс.Конденсатор C2 соединяет выход Q1 со схемой регулировки тембра. Схема представляет собой активную схему управления тембром, которая обеспечивает частотно-избирательную отрицательную обратную связь с усилителем. Усилитель, использующий Q2, подключен как стандартный каскад с общим эмиттером, напрямую подключенный к Q3, который является выходным транзистором эмиттерного повторителя. Последний предлагает устройству низкий выходной импеданс.

Эта схема управления тембром несколько проще, чем типичная установка Baxandall, однако она все же способна обеспечить очень реалистичное звучание.Потенциометр RV1 настроен на регулировку диапазона низких частот схемы, а потенциометр RV2 управляет регулятором высоких частот.

Обратная связь активизируется до самого высокого уровня, когда ползунки потенциометра сдвинуты в крайнее правое положение, а обратная связь становится минимальной, когда ползунки потенциометра полностью повернуты влево.

Излишне говорить, что коэффициент усиления цепи управления тембром обратно пропорционален уровню обратной связи. Это означает, что когда генерируется максимальная обратная связь, она соответствует максимально возможному сокращению, а не полному усилению.Потребляемый ток регулятора тембра не более 1мА на вольт питания.

Усилитель высоких частот для гитар

Для усиления высших гармоник и создания более ослепительного звука можно использовать схему усилителя высоких частот с электрогитарой (а также с музыкальными устройствами). Такая схема имеет достаточно ровную характеристику на басах и на большей части средних звуковых частот со значительным усилением на верхних средних и нижних высоких частотах.

Чтобы обеспечить высокую стабильность и сниженный уровень шума, обычно придают небольшое значение верхним частотам.Это также позволяет избежать чрезмерно жесткого вывода.

Частотная характеристика показана на графике ниже.

Конструкция представляет собой операционный усилитель, работающий в неинвертирующем режиме.

R4 и R5 смещают неинвертирующий вход через развязывающую цепь, состоящую из R3 и C3. Блокировка по постоянному току обеспечивается С4 и С5 на входе и выходе соответственно.

Когда SW1 находится в разомкнутом состоянии, R1, R2 и C1 обеспечивают почти 100-процентную отрицательную обратную связь, обеспечивая усиление схемы и плоскую характеристику.Замыкая SW1, часть обратной связи через R1 и R2 развязывается на частотах выше нескольких сотен Гц, что приводит к желаемому восходящему отклику. На пиковых высоких частотах обратная связь через C1 позволяет затухать отклику на частоте около 5,5 кГц, предотвращая чрезмерное усиление чрезвычайно высокочастотных гармоник.

Блок-схема гитарного усилителя и структура цифровой модели.

Большинство реальных систем представляют собой системы с распределенными параметрами. Это означает, что их динамика зависит не только от их временного, но и от пространственного поведения.В частности, их параметры не сосредоточены, а распределены по пространственному объему. Хорошо изученные примеры включают звук гитарной струны, который зависит от ее пространственных колебаний на гитаре, или электрическую линию передачи, сопротивление которой зависит от ее длины. Системы с распределенными параметрами также встречаются естественным образом в человеческом теле, где на транспорт частиц через кровеносный сосуд влияют его пространственные и временные свойства. Абстракция реального мира обеспечивает исчерпывающее математическое описание систем с распределенными параметрами в терминах начально-краевых задач, которые выводятся из первых принципов физики.Начально-краевые задачи описывают динамику системы с распределенными параметрами с помощью уравнений в частных производных, где ее временное начальное состояние и пространственное граничное поведение моделируются подходящими начальными и граничными условиями. Анализ существующих естественных систем с распределенными параметрами, а также разработка синтетических систем с распределенными параметрами являются очень важными инструментами, которые можно использовать для анализа динамики переноса частиц в организме человека с точки зрения связи или для создания цифровой гитары. синтезатор.Следовательно, необходимо получить подходящие модели для моделирования пространственно-временной динамики систем с распределенными параметрами. Основная задача состоит в том, чтобы выбрать подходящую технику моделирования, которая приведет к созданию модели, отвечающей заранее определенным требованиям. В литературе встречается немалое количество различных методик моделирования, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Эти методы моделирования можно условно разделить на две категории: численные методы и аналитические методы.Большинство численных методов применяют подходящее правило дискретизации к набору дифференциальных уравнений в частных производных. Они приводят к мощным алгоритмам моделирования, которые способны очень точно моделировать пространственно сложные физические проблемы. Однако эти методы часто имеют очень высокую вычислительную сложность и дают лишь небольшое представление о влиянии параметров на выходной сигнал. В отличие от этого, аналитические методы пытаются найти явное решение начально-краевой задачи до того, как будет установлен дискретный алгоритм.Большинство аналитических методов основаны на хорошо изученных методах математики и теории систем. Производные модели позволяют установить связь между входными и выходными переменными системы с точки зрения ее параметров. Кроме того, они могут привести к алгоритмам низкой сложности с возможностью работы в реальном времени за счет применения удобного метода дискретизации. Однако изящество аналитических методов снижается для нелинейных систем. Поэтому они в основном применяются к системам с распределенными параметрами, которые математически могут быть описаны линейными начально-краевыми задачами.Таким образом, выбор подходящего метода моделирования сильно зависит от моделируемой системы с распределенными параметрами и требований к имитацион- ной модели. Если требуются точные численные результаты пространственно сложной распределенной системы параметров, предпочтительны численные методы. Однако, если необходимо точное описание в закрытой форме, например, для анализа системы с распределенными параметрами, предпочтительны аналитические методы. Процедура моделирования, используемая в данной диссертации, представляет собой метод функционального преобразования.Эта процедура содержит различные функциональные преобразования, т. е. преобразование Лапласа и преобразование Штурма-Лиувилля. Наконец, модель сформулирована в терминах многомерных передаточных функций. Метод функционального преобразования относится к классу методов аналитического моделирования. Но, как и большинство других аналитических методов, метод функционального преобразования не подходит для сложных пространственных форм, нелинейных систем с распределенными параметрами и для сложного граничного поведения. Тогда метод теряет свою элегантность, и явное решение не получается, так как приходится использовать численные оценки.Тем не менее, аналитические методы являются желательным подходом для моделирования систем с распределенными параметрами. Таким образом, эта диссертация является отправной точкой в ​​преодолении некоторых из ранее упомянутых проблем методов аналитического моделирования, т. е. метода функционального преобразования. Разработав подходящие расширения, можно получить явную модель системы с распределенными параметрами, которая включает влияние сложного граничного поведения. Хотя процедура метода функционального преобразования уже формализована, первая цель данной диссертации состоит в том, чтобы улучшить ее формулировку.В качестве расширения в метод функционального преобразования включена операторная версия задействованного преобразования Штурма-Лиувилля. Применяя этот вариант расширения к начально-краевой задаче, в качестве решения получается многомерное описание пространства состояний, которое составляет модель базовой системы с распределенными параметрами. Эта формулировка в качестве описания пространства состояний имеет ряд преимуществ: она представляет собой единое решение метода функционального преобразования и позволяет проводить его анализ и модификацию с помощью концепций теории управления и систем.Формулировка имитационной модели в терминах описания пространства состояний является основой для второй цели этой диссертации. Метод функционального преобразования расширяется за счет адаптации концепций теории управления для учета влияния сложного граничного поведения путем проектирования контуров обратной связи. Во-первых, сложное граничное поведение отделяется от системы и моделируется с помощью общего простого граничного поведения, которое определяет разомкнутую систему. Сложное граничное поведение используется для разработки матрицы обратной связи, которая присоединяется к простой модели, чтобы сформировать замкнутую систему, которая удовлетворяет желаемому сложному граничному поведению.В частности, матрица обратной связи сдвигает собственные значения разомкнутой системы в положение, в котором они удовлетворяют сложному граничному поведению. С помощью разработанной концепции возможно моделирование систем с распределенными параметрами со сложным граничным поведением в явном виде. Та же концепция может быть использована для включения других физических эффектов в модель системы с распределенными параметрами. Кроме того, концепция позволяет моделировать взаимосвязанные системы, что создает основу для блочного подхода к моделированию взаимосвязанных систем с распределенными параметрами.Применяя разработанные методики к конкретным задачам из разных областей применения, их обоснованность подтверждается в третьей части данной диссертации. В частности, эти методы используются для моделирования музыкальных систем, линий электропередач и биологических систем в контексте молекулярной связи. В этих приложениях разработанные методы используются для включения сложного граничного поведения и физических эффектов. Кроме того, показаны общие модификации системы для изменения тембра музыкальной системы.Кроме того, две биологические системы связаны между собой за счет конструкции соединительной матрицы. Там, где это возможно, результаты моделирования сравниваются с численным моделированием или измерениями. Все рассмотренные задачи показывают, что разработанные концепции подходят для моделирования систем с распределенными параметрами и представляют собой содержательное расширение метода функциональных преобразований.

Индивидуальный дизайн высококачественного слухового аппарата

Индивидуальный дизайн высококачественного слухового аппарата

Индивидуальный дизайн высококачественного слухового аппарата

В этом проекте вас просят разработать индивидуальный слуховой аппарат, усиливающий звук неравномерно по всему спектру слышимости, чтобы компенсировать недостатки слуха, зависящие от частоты.Один из членов вашей группы будет клиентом, для которого будет разработан слуховой аппарат.

Потеря слуха обычно происходит неравномерно в диапазоне звуковых частот. Таким образом, каждый клиент тестируется серией тонов. Громкость каждого тона (частота) регулируется до уровня, который едва слышен клиенту. Значение записывается для каждой частоты, используемой в тесте. Потеря слуха на пороге слышимости может быть количественно определена с точки зрения усиления, необходимого для доведения порога слышимости клиента до нормального порога слышимости.Например, на заданной частоте, если тон при нормальном пороге слышимости составляет 30 дБ, а у клиента порог составляет 36 дБ, то требуется усиление 6 дБ, чтобы привести чувствительность человека к чувствительности нормального уха. .

Вы должны разработать схему усилителя, чтобы компенсировать (насколько это возможно) потери слуха на разных частотах. Предположим, что входным сигналом является звук, падающий на микрофон. Микрофон преобразует изменения акустического давления в изменения напряжения. Выход микрофона подается на широкополосный усилитель, который предназначен для равномерного усиления слабых сигналов микрофона по всему звуковому диапазону.Передаточная функция комбинированного микрофона и широкополосного усилителя обеспечивает плоскую спектральную амплитуду в интересующей области. Схема, которую вы должны спроектировать, связана с относительным усилением/ослаблением в диапазоне слышимости, чтобы компенсировать потери в ухе. Сигнал от вашей схемы подается на аудиоусилитель для управления наушниками. Передаточная функция комбинированного наушника и аудиоусилителя также приводит к плоской спектральной величине. Постоянное усиление (громкость) по всему спектру можно регулировать с помощью аудиоусилителя, управляющего наушником.Выходное сопротивление широкополосного усилителя, подаваемого на вашу схему, равно 50 Ом. Входное сопротивление аудиоусилителя, который питает вашу схему, составляет 2 МОм.

 

Рис. 1.

Блок-схема верхнего уровня всего слухового аппарата.

 

Клиент, для которого вы будете проектировать схему слухового аппарата, может оценить свою потерю слуха с помощью звуковых файлов (wav-файлов), расположенных по адресу

.

http://www.engr.uky.edu/~donohue/audio/fsear.html

Мелодии можно воспроизводить непосредственно с веб-страницы или загружать сначала. Если вы подключены через медленное соединение, вам следует сначала загрузить мелодии. Предусмотрены тона от 40 Гц до 15000 Гц, однако, в зависимости от качества ваших динамиков или наушников, вы не сможете использовать некоторые из более высоких и низких частот. Из инструкций на этой веб-странице вы сможете получить технические характеристики вашего усилителя. В дополнение к характеристикам используемых вами тонов, ваш усилитель не должен пропускать постоянный ток и должен быть ниже -3 дБ на частоте 21000 Гц.

Давайте определим фактор качества , по которому можно судить о том, насколько хорошо работает ваша схема. Пусть будет передаточной функцией, связанной с вашей схемой, по шкале дБ пусть будет разница между нормальным порогом слышимости и порогом слышимости вашего клиента (т.е. нормальный (дБ) — клиент (дБ)). В идеале мы должны иметь произведение модулей этих функций равным 1 для всех частот в интересующем диапазоне:

для всех w в интересующем диапазоне

Выражается в дБ:

для всех w в интересующем диапазоне

Поскольку вы не можете проверить ухо на всех частотах, вы должны определить набор контрольных точек, чтобы использовать их для разумной выборки звукового диапазона.Учитывая, что при тестировании потери слуха клиентов использовалось N дискретных точек, ошибка смещения для комбинированной системы уха и слухового аппарата определяется средней ошибкой в ​​дБ:

Отклонение от нормального критерия выражается как:

Хорошая производительность проекта может быть описана с точки зрения минимизации

m e и s e .

Для оформления можно использовать любые справочники и компьютерные программы.Ваша конструкция ограничена использованием не более 6 операционных усилителей и без катушек индуктивности (конденсаторов и резисторов).

Окончательный и предварительный отчет должен определять проблему, которую решает ваш проект. Это включает в себя определение информации, которая важна для вашего дизайна, и постановку проблемы в более математических терминах. Чем яснее и проще будет сформулирована проблема, тем легче будет задача проектирования. В идеале отчет должен быть как можно короче, но при этом сообщать все подробности, необходимые тому, кто проектирует индивидуальную схему (обратите внимание, что людям, разрабатывающим схему, не обязательно знать, что эта схема будет использоваться в слуховом аппарате.Все, что им нужно знать, это характеристики схемы). Определите, основываясь на характере потери слуха ваших клиентов, и укажите спецификации для вашей цепи. Переформулированная задача должна звучать почти как задача домашнего задания (т. е. я должен найти схему, передаточная функция которой имеет следующие характеристики…). Окончательный и предварительный отчет должен также включать блок-схему вашего проекта верхнего уровня (для вашей схемы, а не для слухового аппарата) и обсуждение функции и назначения каждого элемента.После того, как ваш проект верхнего уровня для предварительного отчета завершен, задачи, необходимые для завершения дизайна и окончательного отчета, должны быть определены и назначены членам вашей группы. Ваши основные ресурсы — это время и навыки членов вашей команды. Поскольку некоторые задачи будут зависеть от завершения других задач, вам необходимо установить целевые даты для каждой подзадачи, чтобы гарантировать соблюдение окончательного срока. Результаты производительности должны включать расчеты и значения для вашей окончательной схемы, а также график абсолютной ошибки как функции частоты, чтобы продемонстрировать, насколько хорошо ваш проект соответствует исходным спецификациям.График амплитудной характеристики, сгенерированный с помощью SPICE, также должен быть включен и объяснен (значения, которые вы используете в своей окончательной оценке производительности, должны быть рассчитаны с помощью SPICE с использованием неидеальной модели операционного усилителя). Уравнения, компьютерные программы и приближения, используемые при расчете критических параметров вашей схемы, должны быть описаны. Окончательный и предварительный отчет должен быть выполнен в текстовом редакторе.

И, наконец, ожидается, что каждый будет вести инженерную тетрадь. Это как технический дневник, который можно использовать для отслеживания эволюции проекта.Каждый раз, когда ваша группа собирается, вы должны записывать, что было сделано на собрании (т. е. мы приняли решение о проекте верхнего уровня, показанном ниже. Джо согласился выполнить программу Matlab и подготовить ее к пятнице. Поскольку Билла здесь не было, мы решили что он должен найти схемы и расчетные уравнения к завтрашнему дню…). Если вы проводите время индивидуально или в группе, делая что-либо, связанное с проектом, это должно быть датировано и записано в вашем блокноте (например, я нашел в учебнике несколько полезных схем, которые можно использовать в нашем проекте.Эти цепи и их передаточные функции…). Если вы выполняете какие-либо вычисления, алгебраические операции или компьютерную программу, запишите это в тетрадь, даже если работа неверна, оставьте ее в тетради. Вы можете указать свою ошибку в следующей записи и исправить ее тогда. Если вы работаете с программой для работы с электронными таблицами или Matlab, создайте распечатку того, что вы сделали, или образец того, что вы сделали (для Matlab см. справку по команде «дневник»). Тетрадь НЕ должна быть напечатана; однако ваша работа должна быть организована, датирована и разборчива.Его также необходимо передать вместе с проектом. Нет оправдания позднему выпуску инженерной тетради, если проект был сдан вовремя. Вы потеряете двойные баллы за поздний инженерный блокнот. Все представленные работы должны быть в хронологическом порядке (т.е. НЕ давайте серию кратких утверждений о том, что вы делали каждый день, а затем запихивайте все свои выводы, программы, сюжеты и т. д. в конец тетради).

Если ваш проект выполнен должным образом, он должен включать как минимум:

  • Блок-схема вашей схемы, поясняющая функции подсхем и способы их соединения.
  • Принципиальные схемы вашей схемы (или подсхем) с фактическими значениями компонентов.
  • Список расчетных уравнений, используемых для ваших цепей.
  • График, сравнивающий величину передаточной функции вашей схемы с требуемой величиной передаточной функции.
  • Вычисленные значения для смещения_ошибки и отклонения_ошибки вашей окончательной схемы.

Если какой-либо из вышеперечисленных компонентов отсутствует, из вашей оценки будет вычтено значительное количество баллов.

 

Пожалуйста, следуйте формату, указанному ниже для предварительного отчета: _________________

Раздел I. Определение проблемы (2 балла)

      1. Опишите желаемую (идеальную) передаточную функцию (используйте числа и графики!!!)
      2. Текущий критерий производительности, который должен быть удовлетворен или оптимизирован, и ограничения вашего проекта.

Раздел II — Проект верхнего уровня (2 балла)

      1. Представьте блок-схему вашего проекта верхнего уровня
      2. Опишите назначение и функцию каждого блока

Раздел III — Расписание.(2 балла)

      1. Разбить проект на более мелкие подзадачи
      2. Распределение усилий (основная ответственность каждого члена)
      3. Предварительный график выполнения подзадач для завершения проекта к требуемой дате

Примечание. Оценка будет снижена для плохо организованных или плохо написанных документов.

 

Для окончательного отчета используйте формат, указанный ниже:_______________________

Раздел I. Определение проблемы (3 балла)

      1. Опишите желаемую (идеальную) передаточную функцию (используйте числа и графики!!!)
      2. Текущий критерий производительности, который должен быть удовлетворен/оптимизирован.

Раздел II — Проект верхнего уровня для окончательного решения (4 балла)

      1. Представление блок-схемы проекта верхнего уровня
      2. Опишите назначение и функцию каждого блока
      3. Объясните отличия от предложенного решения (если есть)

Раздел III – Техническое описание и схемы цепей (5 баллов)

      1. Представление схемы каждого блока в проекте верхнего уровня
      2. Опишите критические параметры для каждой цепи и приведите уравнения, указывающие на их связь с компонентами цепи

Раздел IV – Оптимизация параметров цепи (4 балла)

      1. Определите критические параметры схемы, используемые для минимизации ошибки
      2. Объясните процесс настройки этих параметров

Раздел V. Результаты работы (5 баллов)

      1. Настоящее окончание и (объясните, как было выполнено вычисление)
      2. График окончательной передаточной функции в SPICE (обозначать оси всегда!)
      3. График разницы между точками SPICE и идеальной передаточной функцией
      4. Сделайте вывод о том, насколько хорошо (или плохо) работал ваш дизайн (что бы вы сделали по-другому, если бы у вас было больше времени для улучшения) и насколько хорошо вы смогли придерживаться своего первоначального плана в предложении

8 баллов за ваши индивидуальные инженерные тетради

Примечание. Оценка будет снижена для плохо организованных или плохо написанных документов

.

KLT Радиостанция KLT для сигнализации, местонахождения автомобиля (блок-схема KLT-BLOCKDIAGRAMS.PDF KAVlcomm Communications (PTY).







 Блок-схема приемника
45 455 МГц
получено
сигнал
Внешний интерфейс
Полосовой фильтр
Квадратура
Танк (455 кГц)
X-тал фильтр
и усилитель ПЧ
F/E AMP
Смеситель
ЕСЛИ. Чип
Л.О. сигнал
(на 45 МГц ниже сигнала Rx-d)
RSSI O/P к
Микроконтроллер
Демодулированный сигнал
к модему в микроконтроллере
РССИ постоянного тока
AMP
RSSI
Чебешев
Л.П.Ф.
(2,5 кГц)
Блок-схема приемника Описание
Принятый сигнал, который поступает через L.ПФ. в передатчике (Tx) проходит через внешний интерфейс (F/E)
Полосовой фильтр к усилителю RF F/E. Суммарное усиление фильтра F/E и усилителя F/E находится в
порядка 12 дБ. Сигнал усилителя подается на микшер, который также подается на L.O. сигнал, микшер
обеспечивает некоторое усиление в 15 дБ, а также разницу между входящим сигналом и сигналом гетеродина. сигнал
что составляет 45 МГц. Фильтр x-tal и усилитель ПЧ фильтруют сигнал 45 МГц и подают его на микросхему ПЧ.
которые вместе с квадратурной схемой резервуара демодулируют (восстанавливают) звуковой сигнал тона.То
разница в 455 кГц достигается путем микширования внутри микросхемы ПЧ между входящим сигналом 45 МГц
и генератор x-tal с частотой 45 455 МГц, который также является частью микросхемы ПЧ.
Демодулированные тональные сигналы проходят через цепь L.P.F. Чебешева и подаются в схему модема.
который является частью микроконтроллера.
И.Ф. Микросхема также производит сигнал RSSI (DC), который также подается на микроконтроллер.
Блок-схема передатчика
Автоматический уровень
Контроль (ALC)
операционный усилитель
Установить исх.
Напряжение
К антенне
Соединение постоянного тока и
схема фильтрации
1-й радиочастотный усилитель
РФ В
+6дБм
Л.О. Тх
Водить машину
РФ
ВНИМАНИЕ.
Диод
Предвзятость
+Б
1,0А Макс.
+Б
5А Макс.
РФ
Выборка
Диод
(M67749HR)
Л.П.Ф.
Соответствующая линия
Радиочастотный модуль
5-7 Вт
+16дБм
(MRF5711LT1)
5-7 Вт
Соответствующая линия
ВЧ мощность
AMP
(СИН30/12)
15 Вт
РЧ-переключатель
50 Ом
ЛИНИЯ
(Гармоническая ловушка)
Переключение
и защита
Схема
К Rx
Ф/Э
Блок-схема преобразователя Описание
Передатчик состоит из 3 радиочастотных усилителей. 1-й ВЧ-усилитель усиливает входящий сигнал +6 дБм.
сигнал до уровня ок. +16 дБм. Усиленный сигнал проходит через диод ВЧ-аттенюатора и
питает РЧ-модуль (тип M67749HR).Это, в свою очередь, обеспечивает выходную мощность от 5 до 7 Вт. Этот
сигнал подается на ВЧ-усилитель мощности через согласующую линию (микрополоску). ВЧ усилитель мощности,
который способен передавать до 20Вт, усиливает сигнал до нужного уровня. Так как радио
указано как 15-ваттное устройство, оно установлено на заводе с помощью набора ref. потенциометр напряжения/уровня (верхний
правую часть схемы). Ток на линии 50 Ом измеряется (определяется) ВЧ диодом выборки.
который создает напряжение постоянного тока относительно мощности O/P, этот постоянный ток сравнивается с заданным заданием.Напряжение по
операционный усилитель ALC, который, в свою очередь, смещает диод ВЧ-аттенюатора, тем самым устанавливая O/P на 15 Вт. То
принятый сигнал проходит через фильтр LPF (Harmonic Trap) в схему переключения и защиты и питаемый
к Rx F/E
Общая блок-схема
Антенна
0 дБ
Получатель
ФНЧ
Л.О.
инжект.
Л.О.
Водить машину
Передатчик
Частота
Синтезатор
Демодулированный сигнал
Модулированный сигнал
Микроконтроллер
Ввод/вывод в/из
Внешнее устройство
Общее описание блок-схемы
Радиостанция KLT Alarm управляется микроконтроллером.Радио может работать в одном из следующих режимов:
а)
На фиксированном канале.
б)
В группе каналов выбор самого сильного (используя его средство RSSI) и блокировка на нем.
В зависимости от того, как оно запрограммировано, радио может работать в одном из режимов a или b, но не в обоих одновременно.
Микроконтроллер может быть подключен к внешнему устройству для получения команды или доставки
команду этому внешнему устройству. Команды представляют собой сигналы постоянного тока высокого (5 В) или низкого (0 В) уровня.
напряжения. Тот же порт ввода/вывода служит также для программирования KLT.Частота. Синтезатор получает
команда от микроконтроллера относительно того, какие частоты (для LO Injection и Tx Drive) он должен
производить.
Схема микроконтроллера также производит модулирующий (тональный) сигнал, который отвечает за
модуляция Tx VCO. Эта модуляция относится к типу аналоговой частоты. Модулирующий сигнал
может быть тон 1200 Гц или 1800 Гц. Никакая другая частота тона не используется. Отклонение частоты
всегда фиксируется на частоте 1,5 кГц ± 1 дБ. Кроме того, микроконтроллер получает демодулированный тон
выше частоты(например, 1200 Гц или 1800 Гц) и выводит команду на порт ввода-вывода.
Передатчик управляется L.O. Сигнал привода Tx порядка 6-8 дБм. Tx производит
сигнал мощностью не более 15 Вт, этот сигнал проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ), который действует как гармонический фильтр.
супрессор (ловушка). Таким образом обеспечивается «чистый» сигнал с содержанием гармоник менее –70 дБн.
Сигнал приемника проходит через Tx LPF и поступает на его входной каскад. Приемник выводит
демодулированный сигнал, который поступает на микроконтроллер.Блок-схема микроконтроллера
ЗАЩЕЛКА
РЧ включить
U5
U14
(к синтезатору)
Отключить радио
ФФСК
тон
Модем
74HC256
(к СК до 23 лет)
Модулирующий сигнал
к синтезатору частот
4032 МГц
U3
RSSI
(из Rx)
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Часы синтезатора
Данные синтезатора
HD6303XF
Микропроцессор
IC
U6
Синтезатор ЛЭ
7,3МГц
Порты ввода/вывода
Описание блок-схемы микроконтроллера
Микроконтроллерная часть KLT включает в себя три основных блока, показанных выше.
IC HD6303XF (U6), тональный модем FFSK (U4) и микросхема LATCH (U5).Микропроцессорная ИС получает команды о том, когда передавать сигнал тревоги и на что.
частота, на которой синтезатор должен быть заблокирован. Процессор также может поднять аварийный уровень постоянного тока на входе/выходе.
порта в зависимости от режима, для которого было выполнено программирование.
Микропроцессор также получает сигнал RSSI (DC) через аналого-цифровое устройство (U3), что позволяет ему выбирать
лучший эфирный сигнал, если он доступен. Тональный модем FFSK выдает модулирующий тональный сигнал на
непосредственно (аналоговый) модулировать Tx VCO в синтезаторе.В целях экономии энергии радиостанцию ​​можно «усыпить» с помощью команды Radio Disable (DC), которая
отправляется на IC U23 через LATCH U5 в микроконтроллерной части KLT.
Блок-схема синтезатора
Модулирующие тона
от микроконтроллера
Tx/Rx
Переключение
Схема
+Передача
+6 дБм Tx Drive
+9В
РФ
Выключатель
(БФ996)
настроить частоту
отклонение (R136)
+Передача
(БФР92А)
Тх
450-470 МГц
V-мелодия
0 дБм
Rx Л.О. инъекция
Усилитель звука
(БФР92А)
Буфер
РФ
Выключатель
+Rx
Rx
405-425 МГц
+5В
+9В
(БФР92А)
Текущий
Источник
Прескейлер
Буфер
12,8МГц
ТСХО
Частота (ПНП)
Синтезатор
Я.С.
(MC12202)
12,5 кГц
пульсация
подавление
Петля
Фильтр
(НПН)
Текущий
Источник
Частота Поток данных из
Микроконтроллер
Блок-схема синтезатора Описание
Функция синтезатора частоты состоит в том, чтобы генерировать инжекцию локального генератора (LO) для Rx.
(прибл. 0 дБм) и Tx Drive (прибл. +6 дБм).
Синтезатор частоты использует два ГУН, один для Tx и один для Rx. Диапазон Tx VCO
частот составляет 450-470 МГц, тогда как диапазон Rx VCO составляет 405-425 МГц. Синтезатор частоты
Микросхема (типа MC12202) получает два сигнала VCO через буфер предварительного делителя и датчик температуры.
Компенсированный осциллятор x-tal (TCXO на частоте 12,8 МГц).TCXO, работающий в диапазоне температур
от -30°C до +60°C с частотой 2,5ppm. Таким образом, вариация удерживает управляющие сигналы Rx и Tx в пределах
±2,5ppm желаемых частот.
ИС синтезатора частоты управляет схемой подкачки заряда, состоящей из двух токовых
источников, а петля замыкается с помощью контурного фильтра и схемы подавления пульсаций.
Частотная модуляция достигается путем непосредственной модуляции варакторного диода Tx VCO. Количество
девиация частоты регулируется специально предусмотренным потенциометром R136.Этот уровень всегда установлен на
1,5 кГц ±1 дБ.
 

EMC Immunity Multi-Tone: тестирование, теория и практика

1.0 Введение

Многотональное тестирование имеет много преимуществ. Хотя многотональный метод изначально был реализован для увеличения скорости испытаний на устойчивость к излучению согласно IEC 61000-4-3, было обнаружено, что этот метод также повышает эффективность оборудования и обеспечивает большую гибкость для проведения реальных испытаний оборудования (ИО) в реальных условиях. условиях мировых угроз и могут быть полностью совместимы со стандартами.Другие преимущества включают более эффективное использование ограниченных финансовых и человеческих ресурсов и более быстрый вывод на рынок новых и усовершенствованных продуктов.

1.1 Что такое многотональность?

Многотональные сигналы представляют собой несколько синусоид или тонов, каждый из которых имеет уникальную амплитуду, фазу и частоту, объединенных в один составной сигнал. Наблюдения, сделанные в частотной области многотонального сигнала, покажут каждую уникальную частоту, как показано на рисунке 1. И наоборот, во временной области несколько сигналов будут отображаться как составной сигнал, в котором каждый из тонов будет добавляться или отменяться. чтобы сделать один сигнал, как показано на рисунке 2.

Рисунок 1: Представление двух сигналов в частотной области Рисунок 2: Представление n сигналов во временной области

1.2 Где используются многотональные сигналы и кто их использует?

Многотональное тестирование становится все более популярным среди испытательных лабораторий, проводящих испытания на устойчивость к излучению. Недавно принятый стандартом IEC 61000-4-3 многотональный тест дает много преимуществ. Применяя несколько сигналов одновременно, общее время, необходимое для выполнения теста, может быть значительно сокращено.Многотональное тестирование может использоваться испытательными лабораториями для повышения эффективности оборудования и человеческих ресурсов или производителями для проведения предварительного тестирования на соответствие требованиям с молниеносной скоростью.

2.0 Многотональная практика

Используя традиционный способ генерации нескольких сигналов, несколько независимых генераторов непрерывного сигнала суммируются вместе с помощью сумматора. После объединения сигналов они усиливаются и выводятся как один сигнал, как показано на рисунке 3.Многотональная тестовая система содержит два или более генератора сигналов, которые генерируют сигналы. Требуется большой ВЧ-усилитель мощности, чтобы многотональные сигналы не искажались. Кроме того, для измерения мощности в частотной области необходим либо векторный анализатор сигналов, либо анализатор спектра, поскольку традиционные измерители мощности измеряют широкополосный спектр, включая гармоники и продукты интермодуляции.

Рисунок 3: Базовая многотональная блок-схема с использованием нескольких генераторов сигналов и объединителя

3.0 Многотональная теория

3.1 Генерация многотональных сигналов

Многие генераторы сигналов также предлагают различные типы модуляции, включая аналоговую и композитную (цифровую) модуляцию. Классические типы аналоговой модуляции включают амплитудную модуляцию (AM), частотную модуляцию (FM), фазовую модуляцию (ΦM) и сигналы импульсной модуляции. Модуляция важна, потому что это часть сигнала, несущая информацию.

3.2 Амплитуда многотонального сигнала

Составная амплитуда многотонального сигнала может быть измерена с помощью коэффициента амплитуды, который определяется как отношение пиковой амплитуды к среднеквадратичному значению сигналов. Относительные фазы каждого тона по отношению друг к другу определяют коэффициент амплитуды многотонального сигнала. Многотональный сигнал с большим коэффициентом амплитуды содержит меньше энергии, чем сигнал с меньшим коэффициентом амплитуды. Отдельные синусоидальные тоны сигнала имеют более низкое отношение сигнал/шум с более высоким коэффициентом амплитуды.Правильный выбор фазы имеет решающее значение для создания полезного многотонального сигнала. Необходимо учитывать максимальное количество тонов, чтобы избежать ограничения амплитуды сигнала. Вы можете использовать различные комбинации соотношения фаз и амплитуды, чтобы получить более низкий коэффициент амплитуды.

3.3 Интермодуляционные и гармонические искажения

Интермодуляционные искажения (IMD) и гармонические искажения являются типами нелинейных искажений.Интермодуляционное искажение является результатом нежелательной интермодуляции между многочастотными тонами, составляющими многотональный сигнал. Гармоники представляют собой целые тона основных входных сигналов, генерируемых при прохождении сигнала через нелинейное устройство.

Тона выходного сигнала устройства можно рассчитать по тону входного сигнала с помощью передаточной функции, которая обеспечивает математическое соотношение между выходным и входным тонами. Любая передаточная функция может быть описана полиномом, называемым рядом Тейлора.Поскольку ряд Тейлора бесконечен, теоретически количество гармоник на выходе бесконечно. Амплитуда гармоник более высокого порядка уменьшается экспоненциально и, таким образом, может практически игнорироваться для многотональных приложений. При уменьшении входного сигнала амплитуда гармонического сигнала экспоненциально уменьшается в An раз.

На рис. 4 показано, что происходит, когда два тона подаются на нелинейное устройство. Интермодуляция будет формировать дополнительные сигналы, кратные сумме и разности исходных входных сигналов. 2/2) (1 + cos(2\Theta_2)) $$

Следующее уравнение используется для расчета 3-й гармоники двухтонального входа.3/4cos(3\Theta_2) $$

Необходимо позаботиться о том, чтобы эти нежелательные сигналы не оказывали существенного влияния на качество теста на помехоустойчивость. Эти интермодуляционные продукты можно свести к минимуму за счет использования усилителей надлежащего размера.

3.4 Требования к питанию для многотонального тестирования

Уровень входной мощности каждого тона многотонального сигнала следует устанавливать с учетом допустимого количества тонов и желаемого уровня искажения.Мощность, необходимая для генерации многотональных сигналов, может быть определена как в пиковом, так и в среднем значениях. Средняя мощность определяется как сумма мощности каждого тона и продуктов искажения. Пиковая мощность – это максимальная мгновенная мощность комбинации всех тонов.2 $$

или

$$ P_{\text{MT_PK}} \text{(дБм)}=P_{\text{ST_dBm}} + 20 Log N $$

Где:
P MT_AVG = средняя мощность многотонального сигнала
P MT_PK = Пиковая мощность многотонального сигнала
P ST_W = мощность в ваттах одного тона
P ST_dBm = мощность в дБм одиночного тона
N = количество тональных сигналов

Чтобы уменьшить искажения, можно использовать пиковую мощность для расчета количества сигналов, которые может усилить любой данный усилитель.Однако, поскольку отдельные сигналы различаются по частоте, их относительная фаза постоянно меняется. Пиковый уровень мощности достигается только тогда, когда все векторы тонального сигнала выровнены; чем больше генерируется тонов, тем короче время возникновения мгновенной пиковой мощности.

Интермодуляционные искажения возникают, когда невозможно достичь пиковой мощности. Это искажение сводится к минимуму за счет использования усилителей только в их линейных рабочих пределах (P1dB). Пути исправления этой ситуации заключаются в увеличении размера усилителя, уменьшении мощности тонов или уменьшении количества тонов.

Проверка эталонов устойчивости на линейность и гармоники может использоваться для определения количества сигналов, которые данный усилитель может генерировать с приемлемыми искажениями.

При испытаниях на помехоустойчивость мощность, необходимая для генерации тонального сигнала помех, зависит от частоты, как показано на рис. 5. Обратите внимание, что из-за коэффициента усиления антенны требуемая мощность быстро падает с увеличением частоты. В этом примере при многотональном тестировании можно использовать всю мощность усилителя и сократить общее время тестирования.

В примере, показанном на рис. 5, усилитель мощностью 250 Вт обеспечивает двукратное ускорение на низких частотах с гораздо большим сокращением времени тестирования на более высоких частотах. Во многих случаях испытательные лаборатории имеют возможность создавать сильные радиочастотные поля, но исторически не использовали эту мощность полностью, поскольку они проводят однотональные тесты, требующие более низких уровней мощности. Благодаря многотональному тестированию испытательные лаборатории могут более эффективно использовать неиспользуемую мощность усилителя, сокращая время тестирования.Обоснование добавления усилителей большей мощности в испытательную лабораторию стало немного проще, потому что усилитель большой мощности позволит проводить испытания при более высоких уровнях поля и приведет к сокращению времени испытаний и более эффективному использованию ресурсов при использовании многотональной технологии.

Рис. 5: IEC 61000-4-3, 10 В/м, диаграмма зависимости мощности от частоты в однородном поле

4.0 EMC Testing with Multi-Tone

4.1 Обзор

Концепция многотонального тестирования проста.Вместо того, чтобы генерировать одну частоту во время тестового периода, одновременно генерируются несколько частот.

Несмотря на простоту концепции, реальная аппаратная реализация всегда была проблемой. Одновременное управление несколькими источниками сигналов и правильное воспроизводимое объединение их выходных сигналов выходят за рамки традиционных аналоговых контрольно-измерительных приборов. Решение сочетается с двумя типами устройств: несколькими генераторами сигналов, которые могут создавать сложные модуляции, и частотно-селективным устройством измерения мощности, таким как векторный анализатор сигналов (VSA).Используя это оборудование под управлением программного обеспечения, можно генерировать, измерять и контролировать несколько необходимых тонов.

4.2 Настройки уровня

Многотональный метод может применяться к любому стандарту, использующему метод замещения для установки уровня.

Датчик изотропного поля используется для испытаний на устойчивость к излучению для установки уровня во время калибровки площади однородного поля; эти датчики не избирательны по частоте и не могут анализировать или измерять несколько тонов.Следовательно, многотональный процесс не может улучшить время установления уровня. Процедура установки уровня должна выполняться с использованием традиционных одиночных тонов. Чтобы использовать несколько сигналов, потребуется выполнить процедуру установки вторичного уровня с использованием частотно-избирательного оборудования для измерения мощности, такого как векторный анализатор сигналов (VSA). Эта вторичная процедура будет использовать мощность, необходимую для одного тона, чтобы определить, сколько сигналов можно объединить в тестовый набор без насыщения усилителя или внесения неприемлемых уровней искажений.

Измерения линейности и содержания гармоник также необходимы как часть процесса установки уровня. Эти измерения должны выполняться для всех сигналов в тестовом наборе, добавляя каждый новый сигнал до тех пор, пока совокупность набора не пройдет проверки на линейность и/или гармоники. Результатом является максимальное количество сигналов, которые можно использовать вместе как набор. Экономия времени компенсирует время, затраченное на эту дополнительную процедуру установки уровня.

4.3 Тестирование

Тестирование может проходить с рекордной скоростью после определения того, сколько тонов можно использовать и в каких группах или наборах.В течение каждого периода выдержки тестируемое оборудование (EUT) подвергается воздействию набора тонов. Если неисправности ИО нет, испытание продолжают. В случае возникновения неисправности пользователь может немедленно провести расследование с помощью одного тона, чтобы убедиться, что неисправность также существует, когда используется только одна тестовая частота, или продолжить многотональный тест, отметив, где произошли сбои. Во втором случае, после завершения теста, вышедшие из строя частотные диапазоны будут повторно сканироваться с помощью одного тона, чтобы увидеть, является ли неисправность уникальной для многотонального тестирования или сохраняется даже при тестировании с одной частотой.Дополнительное исследование и пороговое значение также могут быть выполнены в это время. Если ИО демонстрирует чувствительность к множеству тонов, но не к одному тону, ИО можно считать соответствующим стандарту испытаний. Единственным недостатком является то, что нельзя уменьшить время тестирования на этих частотах.

Тем не менее, поскольку можно быстро сканировать и тестировать большие участки частотных диапазонов, общее время тестирования значительно сокращается. Графическое представление на рис. 6 наглядно отражает эту концепцию тестирования.Обратите внимание, что тест проходит быстро от самой низкой частоты до точки, где обнаружена неисправность. В этот момент многотональное тестирование приостанавливается, и тест возвращается к обычному однотональному тестированию. В этом гипотетическом сценарии видно, что ИО проходит однотональное тестирование, а многотональное тестирование возобновляется без дальнейших сбоев во всем оставшемся частотном диапазоне.

Рисунок 6: Имитация многотонального теста

4.4 Соответствие

Возможность тестировать и демонстрировать соответствие при значительном сокращении времени тестирования можно использовать многотональный метод.Чтобы соответствовать стандарту ЭМС, каждый тон во время теста:

  • будет иметь правильную амплитуду для создания необходимого поля
  • будет на нужной частоте
  • будет на нужной частоте % шага, или в данном случае % интервала
  • будет нести требуемую модуляцию
  • задержится на требуемое время задержки для каждой частоты/тона

5.0 Преимущества многотонального тестирования

5.1 Сокращение времени тестирования

Проверка иммунитета может занять очень много времени. Часто тесты занимают много часов, что ограничивает пропускную способность лаборатории и ограничивает возможности тестирования для многих объектов.

Исторически сложилось так, что методы, используемые для сокращения времени тестирования, были сосредоточены на сокращении времени перехода (времени между измерениями шагов частоты), которое, к сожалению, составляет лишь часть общего времени тестирования.

Многотональное тестирование — это метод, предназначенный для значительного сокращения времени тестирования за счет лучшего использования необходимого времени выдержки теста. Это процесс, который добавляет несколько тестовых частот (тонов) к каждому тестовому периоду (времени выдержки). Одновременное тестирование на нескольких частотах повышает эффективность теста примерно в количестве используемых тонов.

Например, если бы использовались четыре тона, тест был бы завершен примерно за четверть обычного времени или в четыре раза быстрее, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7: Процент экономии времени

5.2 Моделирование реальных угроз

Еще одним преимуществом использования этой технологии является ее способность моделировать угрозы реального мира, которые по своей природе многоцветны. Реальные приложения подвергают тестируемое оборудование воздействию более чем одного тона одновременно. Обычное однотональное тестирование никогда не выявит уязвимости к этим «настоящим» угрозам. Некоторые производители оборудования уже сталкивались с отказами ЭМС, вызванными многотональным сигналом, и использовали многотональное тестирование для выявления и исправления уязвимостей продукта.Эти угрозы реального мира могут быть не только многотональными по своей природе; может присутствовать несколько одновременных и интерактивных угроз. Примером может служить тестируемое оборудование, используемое в непосредственной близости от полностью заполненного многопользовательского радиочастотного сценария 5G.

.

В медицинском стандарте 60601-1-2 перечислены многие известные угрозы и требуется тестирование на повышенных уровнях и измененных модуляциях в этих подозрительных диапазонах. Это также означает, что производители продуктов должны ограничивать свою ответственность, активно тестируя любые предсказуемые угрозы.Стандарты, содержащие более сложные тесты, скорее всего, последуют их примеру.

6.0 Будущие усовершенствования многотональной системы

Испытания на электромагнитную совместимость

основаны на стандартах. По мере выпуска новых стандартов, требующих все более сложного тестирования, будет расти спрос на более эффективные методы тестирования. Это приведет к увеличению потребности в использовании методов генерации и измерения цифровых сигналов. Цифровое оборудование становится более доступным и менее ограниченным по частоте.Этот тип тестирования позволит более широко использовать его при тестировании всех приложений, от потребительских товаров, таких как портативные и бытовые устройства, до более сложных сборок, связанных с автомобильной, аэрокосмической и военной промышленностью.

7.0 Каталожные номера

  • Измерение гармоник с помощью анализатора спектра, Rohde & Schwarz, Указания по применению, февраль 2012 г. — 1EF78-1E, д-р Флориан Рамиан,
  • Усилитель высокой мощности в многотональной среде, мини-схемы, указания по применению AN-60-037, 14.04.15

Блок-схемы и аудиоусилители

В сегодняшней лекции я ввел понятие блок-схем, состоящих из двух типов объектов: функциональных блоков и связей между ними.Я подчеркнул, что обе части одинаково важны, хотя программисты, как правило, уделяли больше внимания соединениям, а инженеры-электрики больше внимания уделяли блокам. Я указал, что основное действие по разложению инженерной проблемы проектирования на отдельные подзадачи было общим для всех форм инженерии, и поэтому блок-схемы были обычным обозначением почти во всех областях инженерии.

Я также указал, что блок-схемы полезны как инструмент только в том случае, если они содержат разумное количество блоков (скажем, 3–10), чтобы система была разбита на управляемые части, но при этом ее можно было рассматривать как единую связную систему, а не крысиное гнездо крошечных компонентов и проводов.

Затем мы всем классом разработали блок-схему аудиоусилителя, начав с общей задачи (звук на входе, громче звук на выходе) и продвигаясь внутрь.

Я тратил довольно много времени на каждое соединение. Например, для звука мы говорили о дБ, дБА и уровнях звукового давления. Я не запомнил эталонное значение для 0 дБ звука, но оно есть в лабораторных материалах (среднеквадратичное значение 20 мкПа).

Затем мы говорили о чувствительности микрофона, который мы рассматривали как преобразователь звука в ток (с единицами измерения А/Па).Я указал, что в технических характеристиках микрофона, который мы использовали, чувствительность указана не в такой форме, а в дБ для эталона 1 В/Па, даже несмотря на то, что микрофон представляет собой выход тока, а не устройство вывода напряжения! Я объяснил, что в техпаспорте используется преобразование тока в напряжение 2,2 кОм, хотя особой причины для выбора этого значения нет. Мы также говорили о смещении постоянного напряжения или тока, необходимом для микрофона, которое намного больше, чем слабый сигнал переменного тока.

Студенты поняли, что им нужен фильтр верхних частот для блокировки постоянного тока, и поняли (через некоторое время), что схема делителя напряжения означает, что вход и выход блокатора постоянного тока означают, что выходной ток микрофона необходимо преобразовать в напряжение.К счастью, они уже разработали простой подтягивающий резистор для преобразования тока в напряжение, а также простой RC-фильтр верхних частот, так что у них не должно возникнуть проблем с повторением этого.

Затем мы перепрыгнули на другой конец цепи и посмотрели на модель динамика. Я уговорил их использовать самую простую возможную модель (всего лишь резистор 8 Ом), что разумно, если мы ограничим частоту от 200 Гц до 10 кГц (достаточно для речи, но не для музыки). Если бы мы напрямую подключили схему к динамику, студенты оценили, что сигнал будет меньше микроватта, поэтому явно не очень полезно для управления 10-ваттным динамиком.Мы также рассмотрели максимальное напряжение или ток, которые мы хотели бы подать на динамик, чтобы не выходить за предел 10 Вт RMS.

Затем мы добавили каскад усиления, который студенты изначально хотели получить примерно в 4000 раз. t имеют очень широкий диапазон питания. Я также указал, что мы не хотим превышать ограничения по току для операционного усилителя, так как это может обрезать сигналы и искажать их.Таким образом, им нужно будет выбрать усиление, которое будет усиливать самые громкие звуки в микрофоне, чтобы оставаться в пределах ограничения по току операционного усилителя, управляющего нагрузкой 8 Ом.

Вот блок-схема, которую они придумали:

Аудиоусилитель с электретным микрофоном.

Один студент задал очень хороший вопрос: что делать, если требуется больше звука, чем максимальный ток операционного усилителя? Я сказал ему, что мы решим этот вопрос в более поздней лаборатории: в лаборатории усилителей мощности класса D.

Я сказал студентам до завтрашней лабораторной работы преобразовать свою блок-схему в подробную схему (с указанием значений компонентов!) чтобы они могли потратить время лаборатории на сборку, тестирование и отладку усилителя.Я думаю, что попытаются, но где-то увязнут в многоэтапном процессе проектирования усилителя. Я предполагаю, что половина класса будет иметь правильную структуру, но никто не получит разумных значений для всех компонентов.

Я сказал им, что ожидаю, что они придумают свои ожидания относительно того, что они должны увидеть в каждой точке своей схемы, чтобы они могли сравнить то, что они видят на осциллографе, с тем, что они ожидают, и использовать расхождения, чтобы помочь им отладить .

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Усилитель Champ CBA-1000 — принципиальная схема

Усилитель Champ CBA-1000 — принципиальная схема

CHAMP ELECTRONICS — «СТАРИННЫЙ КЛАПАННЫЙ БОЛЬНИЦА»

НОТТИНГЕМ, АНГЛИЯ

РАЗРАБОТАН И ПЕРВОНАЧАЛЬНО НАРИСОВАН ДЖОНОМ ЧЕМБЕРСОМ

(Большое спасибо Джулио Майокко из Италии за перерисовку эти схемы.)

 

 

А.ДИАГРАММА ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ 1:

 

 

****ВНИМАНИЕ**** Как и многие другие дизайнеры, я всегда стремление к улучшениям. Когда я проектировал этот усилитель, в секции предусилителя огромное количество прибыли. Это было сделано в основном для гитаристов. фронтальный перегруженный звук.

Однако это может быть требованием не всех, поэтому……… если вы обнаружите, что у вас слишком большой коэффициент усиления, просто замените ECC83 на ECC82. делал это на некоторых моих усилителях, когда это было необходимо, и это отлично справлялось со своей задачей, без какого-либо изменения качества в самой цепи тона!

 

Б.ДИАГРАММА ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ 2:

 

 

 

C. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ И ПРИВОД:

 

 

 

D. БЛОК ПИТАНИЯ:

 

 

****ВНИМАНИЕ три ошибки питания схема подачи. Предохранитель T,1 ампер на верхней шине 2500 вольт должен быть F,1. усилитель Также обмотка 6,3 вольта должна быть 4 ампера , а не 2 ампера как заявлено.Наконец, конденсатор 4700 мкФ на том же конце постоянного тока 6,3 вольта для нагреватели были заменены на 10 000 мкФ при 10 вольт.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.