| ||||||||
| ||||||||
© 2023 Схема УНЧ звукового усилителя мощности на полевых транзисторах
высококачественной звуковой аппаратуры.
Оппонент: Так что? Я так понимаю, что темброблок для настоящего High End вообще не нужен!
Автор: Слышится тонкая и глумливая ирония в словах Оппонента.
А ведь в логовах продвинутых аудиофилов устойчиво живёт мнение,
что темброблок действительно не нужен, а если и нужен, то лишь для компенсации акустических недостатков звуковоспроизводящей аппаратуры и источников звука.
Я к этим постулатам отношусь без священного трепета, потому как мне нравится слушать басовые составляющие музыкального материала,
не только ушами, но и животом, даже если такое звучание не предполагалось исполнителем.
Тут, однако, важно понимать, что во избежание дополнительных искажений, вносимых темброблоком в регулируемый сигнал, в высококачественной аппаратуре следует применять только пассивные регуляторы тембра, т. е. регуляторы, не содержащие частотно-зависимых ООС. Тем более что классический вариант схемы такого частотного корректора был разработан английским инженером Баксандалом ещё в далёком 1952 году.
Вот пример такой схемы, выполненный естественным образом на полевых транзисторах.
Рис.2 Схема темброблока на полевых транзисторах без отрицательной ОС
Применение полевых транзисторов даёт ощутимые преимущества в звукотехнике даже при режимах достаточно далёких от области насыщения транзисторов, поэтому без долгих сомнений были выбраны малошумящие 2SK117 из числа валяющихся в столе.
Так как пассивные регуляторы требуют низкого выходного сопротивления предшествующего каскада и высокого входного сопротивления
последующего, на входе схемы стоит истоковый повторитель на транзисторе Т1.
Усилитель на транзисторе Т2 призван скомпенсировать ослабление сигнала пассивными элементами темброблока, а повторитель напряжения на Т3 — обеспечить низкое выходное сопротивление всего устройства.
В процессе настройки схемы возможно придётся подобрать номиналы резисторов R3 и R13 для получения значений напряжений на истоках Т1 и Т3, указанных на схеме.
Ну вот и всё, ставим точку, содержание раскрыто, форма может быть любой в соответствии с личными пристрастиями и дизайнерскими талантами каждого индивида. А я бы предпочёл старомодный дизайн, стилистически более уместный для ламповых конструкций, и оживил бы конструкцию такой неземной красотой, как индикатор «magic eye» («магический глаз» по-нашему).
Оппонент: Классический дизайн ламповых усилителей с баллонами и всякими красивыми причиндалами наружу, с подсвеченными
стрелочными индикаторами, в нашу концепцию как-то не вписывается, да и нет там никаких «magic eye».
Автор: Сам ты классический дизайн с причиндалами наружу.
Все серийные усилители 50-70х годов имели лампы внутри кожуха, были сделаны по всем правилам техники безопасности, а то, что ты считаешь классическим дизайном, не более чем маркетинговый ход малоизвестных современных производителей из области «хозяйке на заметку: как эффективно собрать максимальное количество пыли на отдельно покоящимся агрегате?»
А теперь представь себе жену с пылевой тряпкой на боевом взводе, распознавшей в твоём поганом усилителе опасность для чистоты в хоромах, да опрятности и порядка в каменных палатах.
Почувствовал, как усиливается сердцебиение, глаза округляются, волосы на голове самопроизвольно встают «дыбом», а в животе становится нехорошо? Не пугайся — это не поддающиеся осознанному контролю примитивные врождённые рефлексы.
Получив сигнал опасности, возьми себя в руки, преодолей животный страх, активируй вегетативную нервную систему, сосредоточься.
..
Успокоился — хватай потными ладошками свой усилитель в «классическом дизайне» и на трясущихся худеньких ногах беги к едрене фене
подальше от жены,
пока бог молнии и грома не покрошил твои красивые причиндалы вместе с баллонами и стрелочными индикаторами.
Так что, не грузи шнягу папаше грузчику, на следующей странице будем делать «magic eye» на светодиодах.
простых схем управления тоном | Проекты самодельных схем
Схемы управления тоном — это в основном схемы фильтров, которые используются для фильтрации сигналов звуковой частоты таким образом, чтобы на усилитель и громкоговорители проходил только нужный диапазон частот. 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 регулировки тембра, 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 достаточно 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.
Активная регулировка тембра
Сеть пассивной регулировки тембра может быть подключена к контуру отрицательной обратной связи линейного усилителя, обычно операционного усилителя, для создания активной цепи регулировки 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 цепь 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 управления тембром 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, и 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 реальной жизни маловероятно, что какое-либо заметное снижение эффективности действительно будет заметно при использовании ИС 741. Однако количество шума и искажений, вероятно, будет несколько выше по сравнению с ИС 741. микросхема 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 ошибки, вызванные этой ситуацией, в пределах теоретически плоской 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 (Bass, Treble, Presence Controls)
Следующая концепция объясняет 3-канальную схему регулировки тембра, которая может использоваться для генерации откликов управления басами и высокими частотами, и в дополнение к этому, схема может также 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, который обеспечивает повышенное входное сопротивление устройства. 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 регулировки тембра 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
Чтобы усилить гармоники высших порядков и создать более ослепительный звук, 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 выделение чрезвычайно высокочастотных гармоник.
Сеть кроссовера 1800 Гц
Приведенная ниже схема взята из документа National Semiconductor Corporation Application Note AN-346, в котором представлен звуковой операционный усилитель LM833. Вы вполне можете использовать в этой схеме другой малошумящий операционный усилитель; если их довольно легко найти, возьмите пару TL072 или TL082.
Стоит отметить, что необходимо раздельное питание; он указан как +15 В и -15 В, хотя разделенных источников +/- 12 В или даже +/- 9 В также будет достаточно .
Пара из 9 штук-вольтовые батареи могут быть использованы для питания собранной схемы при тестировании прототипа. По данным National Semiconductor, это кроссовер с «постоянным напряжением», который указывает, что общее выходное напряжение низких и высоких частот будет одинаковым на всех частотах. Простая формула определяет частоту кроссовера:
F = 1/2πRC
В этой формуле R представляет собой сопротивление R1, R2, R3, R4, R5, R6 и R8, а C представляет собой емкость C3. , С4 и С7. Значение R представлено резисторами R7 и R9..
Шунтирующие конденсаторы C1, C2, C5 и C6 не влияют на частотную характеристику. Для достижения оптимальной производительности используйте прецизионные детали, такие как резисторы на 1% и конденсаторы на 1% или 3%. Требуемая емкость, 3900 пФ, также известна как 3,9 нФ или 0,0039 мкФ.
Цепь управления тембром на полевых транзисторах
Схема управления тембром на основе полевых транзисторов с высоким входным импедансом и активными регуляторами низких и высоких частот показана на следующем рисунке:
Простая схема управления тоном звука
Цепи управления звуковым тоном в основном используются по двум причинам. Первая причина заключается в контроле ПОЛОСЫ ПОЛОСЫ сигнала, поступающего на аудиоусилитель МОЩНОСТИ. Может оказаться невозможным восстановить исходный сигнал в динамике, если полоса пропускания не ограничена. Вторая причина – удовлетворение музыкой. Управление тоном — это не что иное, как управление частотой сигнала, который должен быть усилен усилителем мощности звука. Обычный звуковой сигнал состоит из смешанных частот. Низкие частоты в звуковых сигналах называются BASS, а более высокие частоты называются TREBLE. Если вы думаете о разделении частот в звуковом сигнале, то на картинке появляется схема управления звуковым тоном.
В основном существует 2 типа цепей управления звуковым тоном.
Первый — активная схема управления тоном, а другой — пассивная схема управления тоном. Цепь управления звуковым тоном называется активной, если она состоит из усилителя. В отсутствие усилителя схема называется пассивной схемой управления тоном.
Также получите представление о том, как работает схема усилителя сабвуфера?
В этой статье объясняется, как спроектировать схему управления тоном звука с коэффициентом усиления около 25. Эта конструкция требует меньшего количества компонентов и является экономически эффективной.
Схема
Схема цепи управления тоном звука: Схема управления тоном звукаКомпоненты цепи:
- TL072 Операционный усилитель 90 160
- Горшок 100k – 3
- Аудиоразъем
- Резисторы – 2,2М, 100к(2), 10к(2), 1к(2),
- Конденсаторы – 100 пФ, 1 мкФ, 2,2 мкФ, 22 нФ(2), 220 нФ, 2,2 нФ
Схема управления тоном звука в основном состоит из двух частей: одна является усилителем, а другая пассивной схемой управления тоном.
Усилительный каскад состоит из неинвертирующего усилителя TL072. Резистор R3 подключен между контактами 1 и 2 для обеспечения обратной связи с операционным усилителем. Вывод 2 операционного усилителя соединен с землей через резистор R4. Здесь резисторы R3 и R4 используются для установки коэффициента усиления операционного усилителя. Коэффициент усиления операционного усилителя в неинвертирующем режиме определяется как
Av = 1+ (R3/R4).
Входное сопротивление первого каскада примерно равно R3. Здесь конденсатор C2 используется в качестве развязывающего конденсатора, а также используется для установки отсечки низких частот. Здесь резистор R2 используется для уменьшения эффекта смещения на выходе операционного усилителя. Номинал этого резистора должен быть примерно равен R3||R2.
Цепь регулировки тембра: Секция регулировки тембра может производить усиление на 20 дБ. В этом разделе потенциометр RV1 используется для управления BASS, а другой потенциометр используется для управления TREBLE.
Потенциометр RV2 используется для управления ГРОМКОСТЬЮ, а регулятор RV3 используется для регулировки баланса. Резистор R7 обеспечивает развязку между НЧ и ВЧ.
Компоненты схемы:
- Трансформатор 12-0-12 В, 500 мА с центральным отводом
- Диодный мост – 1А
- Электролитические конденсаторы 680 мкФ – 2 шт.
- Конденсаторы 0,01 мкФ – 2 шт.
Эта цепь обеспечивает питание +15 В и -15 В для цепи управления тональностью звука. Здесь трансформатор с центральным отводом используется для понижения напряжения. Диодный мост D1 выполнен на четырех диодах 1n4007. Этот диодный мост используется для получения пульсирующего постоянного тока из переменного напряжения. Конденсаторы используются для фильтрации пульсаций переменного тока.
Как работать со схемой управления звуковым тоном:Знаете ли вы, как работает схема звукового эквалайзера с использованием комбинационных логических элементов?
- Проведите соединения в соответствии со схемой.
