Скачать предварительный усилитель на lm833 с регуляторами вч и нч, баланса и громкости. Регуляторы тембра в ламповых усилителей Регуляторы повернуты на максимум

Возросший в последние годы интерес к высококачественному звуковоспроизведению вызвал появление в печати рядя статей, посвященных вопросам конструирования различных монофонических и стереофонических усилителей НЧ. Наряду со многими положительными качествами указанных устройств большинство из них имеет один общий недостаток - малую (около 12 дБ) глубину регулировки тембра высших и особенно низших звуковых частот. Узел регулировки тембра этих усилителей выполняют обычно по RC-мостовой схеме и включают между предварительным и оконечными блоками усилителя. При таком построении схемы от предварительного усилителя требуются большое усиление и большая амплитуда сигнала на выходе, что приводит в конечном счете к увеличению нелинейных искажений и ухудшению ряда других параметров усилителя.

Иногда регулировку тембра осуществляют в цепи местной параллельной или последовательной отрицательной обратной связи одно-каскадного усилителя. Однако в таком каскаде при максимальном подъеме усиления отрицательная обратная связь практически отсутствует, что также не способствует получению высоких качественных показателей усилителя.

В публикуемой ниже статье вниманию читателей предлагается описание десятиваттного усилителя, состоящего из предварительного корректирующего и оконечного усилительных блоков. В нем подъем высших и низших звуковых частот равен соответственно 20 и 24 дБ и осуществляется в цепи общей обратной связи предварительного усилителя. При этом глубина общей отрицательной обратной связи остается практически неизменной во всем диапазоне регулировки тембра и составляет 26 дБ.

Снижение усиления на крайних частотах рабочего диапазона обеспечивается RL- и RC-фильтрами, включенными между усилительными блоками. При этом имеет место незначительное уменьшение (на 6-8 дБ) глубины общей обратной связи на краях рабочего диапазона частот только при максимальном ослаблении усиления.

Для регулировки тембра на низших и высших звуковых частотах используются широкодоступные резисторы СП-1-А или СП-11-А с небольшой переделкой, которая может быть легко выполнена радиолюбителями. Благодаря такой переделке и использованию пружинящего свойства скользящего контакта появляется также возможность точной установки переменных резисторов в среднее положение, соответствующее плоской частотной характеристике коэффициента передачи усилителя.

Примененная в предлагаемом вниманию читателей усилителе глубокая регулировка тембра имеет значительные преимущества перед всеми другими известными видами регулировок. Она обеспечивает минимальные нелинейные искажения, малые шумы, высокую стабильность, постоянство выходного сопротивления и не требует применения каких-либо специальных мер по обеспечению устойчивости работы усилителя.

Частотные характеристики регуляторов тембра приведены на рис. 1. Сплошными линиями показаны характеристики, полученные в области низших частот при установке в среднее положение движка регулятора тембра высших звуковых частот, а в области высших частот при установке в среднее положение движка регулятора тембра низших звуковых частот. Пунктиром показаны частотные характеристики, полученные при установке движков регуляторов тембра в крайние положения (на подъем или снижение усиления). Из рис. 1 видно, что подъем усиления на частоте100 Гц составляет 16 дБ, а на частоте 20 Гц - 24 дБ.

Рис. 1. Частотные характеристики регуляторов тембра.

Подъем усиления на частоте 10 кГц равен 16 дБ, а на частоте 20 кГц - 20 дБ. Максимальная неискаженная выходная мощность усилителя 10 Вт при напряжении на входе 250 мВ. Диапазон рабочих частот усилителя 20-20 000 Гц при неравномерности частотной характеристики менее ±0,3 дБ. Нелинейные искажения в диапазоне частот 100- 8000 Гц не превышают 1,2%. Входное сопротивление 100-150 кОм в зависимости от положения движка регулятора усиления. Выходное сопротивление 0,1 Ом. Уровень шума около - 80 дБ.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 2. Предварительный усилитель собран на высокочастотных транзисторах Т1-Т3, обеспечивающих постоянство значений входного сопротивления и глубины общей обратной связи во всем диапазоне рабочих частот.

Рис. 2. Принципиальная схема усилителя.

При использовании сплавных транзисторов, например П28, в сочетании с транзисторами МП41А постоянство указанных параметров не гарантируется из-за снижения коэффициента усиления по току на частотах выше 7-10 кГц.

Все три транзистора предварительного усилителя включены по схеме с непосредственной связью между каскадами и охвачены глубокими местными и общими обратными связями по постоянному току. Обратная связь, создаваемая резисторами R2 и R3, стабилизирует режимы работы транзисторов Т1-Т3 по току, а обратная связь, создаваемая резистором R9, включенным между коллектором транзистора Т3 и эмиттером транзистора Т2, стабилизирует потенциал коллектора транзистора Т3 но постоянному току. Указанные обратные связи позволяют использовать в предварительном усилителе транзисторы с разбросом коэффициента усиления по току от 20 до 200, обеспечивая высокую стабильность режимов их работы при изменении температуры окружающей среды от - 20 °С до +50 °С. Цепь обратной связи по постоянному току, создаваемая резистором R9, используется и в цепи обратной связи по переменному току. Дело в том, что через резистор R9 протекает часть выходного тока, под действием которого на резисторе R6, включенном в цепь эмиттера транзистора Т2, образуется переменное напряжение общей отрицательной обратной связи. Примененная здесь общая обратная связь обладает одним весьма полезным свойством: с помощью включенного в цепь резистора R6 можно в широких пределах регулировать коэффициент усиления усилителя по напряжению, оставляя практически неизменной глубину общей обратной связи. Именно это свойство и используется для подъема усиления на высших и низших частотах рабочего диапазона.

Постоянство глубины общей отрицательной обратной связи при изменении коэффициента усиления усилителя с обратной связью можно объяснить следующим образом.

Резистор R6 в цепи эмиттера транзистора Т2 является элементом местной отрицательной обратной связи. Одновременно он включен в цепь общей отрицательной обратной связи, так как через него по цепи R9-R6 протекает часть выходного тока. При снижении сопротивления в цепи эмиттера транзистора Т2, вследствие шунтирования резистора R6 цепью R7-1L1C5 или R8-] С6, уменьшается коэффициент передачи цепи общей обратной связи. В то же время пропорционально увеличивается коэффициент усиления каскада на транзисторе Т2 из-за снижения глубины местной последовательной обратной связи.

Известно, что при достаточно большой отрицательной обратной связи глубина ее равна произведению коэффициента передачи цепи общей обратной связи на коэффициент усиления усилителя без общей обратной связи. Так как при уменьшении сопротивления в цепи эмиттера транзистора Т2 эти коэффициенты изменяются в обратно пропорциональной зависимости, их произведение, а следовательно, и глубина общей отрицательной обратной связи будут оставаться неизменными, а коэффициент усиления усилителя с обратной связью будет увеличиваться за счет изменения глубины местной обратной связи. При увеличении сопротивления в цепи эмиттера Т2 указанные выше коэффициенты также будут изменяться в обратной зависимости, в результате чего глубина общей обратной связи опять-таки будет оставаться неизменной.

Экспериментальная проверка усилителя показала, что, регулируя сопротивление в цепи эмиттера транзистора Т2, можно изменять коэффициент усиления усилителя в 20 и более раз. При этом глубина общей обратной связи изменяется всего на 20-30%.

Подъем усиления на высших частотах достигается с помощью конденсатора С6, подключенного параллельно резистору R6 через переменный резистор R8-1. С увеличением частоты емкостное сопротивление конденсатора С6 уменьшается и при полностью выведенном резисторе R8-1 все в большей степени шунтирует резистор R6. При этом достигается подъем усиления 6 дБ на октаву в диапазоне частот от 1,3 до 16 кГц. При перемещении движка переменного резистора R8 с участка R8-2 снижается усиление на высших частотах. При R8-2=0 конденсатор С6 вместе с резистором R14 образуют RС-фильтр нижних частот, включенный на выходе предварительного усилителя. При увеличении сопротивления резистора R8-2-1 на участок R8-2 усиление на высших частотах увеличивается.

Подъем и снижение усиления в области низших частот достигается при помощи последовательного резонансного контура L1C5 добротностью Q ≈ 1, настроенного на частоту 20 - 30 Гц. Подъем усиления обеспечивается в том случае, если движок переменного резистора находится на участке R7-1 резистора R7, а снижение - на участке R7-2 того же резистора. При R7-2-0 резистор R14 и катушка L1 образуют фильтр верхних частот.

Необходимо отметить, что при таком способе регулировки усиления на высших и низших звуковых частотах выходное сопротивление предварительного усилителя практически не изменяется во всем рабочем диапазоне и не зависит от величины подъема усиления на краях диапазона, что важно для согласования предварительного усилителя НЧ с оконечным, Однако, поскольку величина входного сопротивления транзистора Т2 уменьшается на низших и высших частотах пропорционально величине подъема усиления, для сохранения его постоянства во всем рабочем диапазоне частот базу транзистора пришлось подключить к выходу эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе Т1. Транзисторы Т1 и Т2 включены по схеме составного транзистора. Входное сопротивление эмиттерного повторителя около 300-500 кОм.

Оконечный усилитель содержит четыре каскада усиления. Первый и второй каскады (транзисторы Т4 и Т5 соответственно) работают в режиме усиления напряжения, а третий и четвертый каскады (транзисторы Т6-Т9) - в режиме усиления тока.

Схема оконечного блока усилителя НЧ имеет некоторые отличия от стандартной схемы бестрансформаторного усилителя НЧ. Из-за введения более глубокой общей отрицательной обратной связи по переменному току в усилитель пришлось ввести конденсаторы СП, С14 и С15, с помощью которых обеспечивается его устойчивая работа за пределами высокочастотной части рабочего диапазона.

Для получения максимально возможного к.п.д. усилителя при одном напряжении источника питания в цепи эмиттера транзистора Т5 отсутствует сопротивление местной последовательной обратной связи.

Для стабилизации тока покоя транзисторов Т6 - Т8 в цепь коллектора транзистора Т5 включено два последовательно соединенных диода: кремниевый и германиевый. На схеме они показаны одним диодом Д1. Необходимо, чтобы эти диоды имели тепловой контакт с радиаторами транзистора Т8 или Т9. Функции кремниевого диода выполняет переход коллектор-база транзистора КТ315А (можно использовать и другие кремниевые транзисторы, например МП116, МП113). В качестве германиевого применен диод ДЗПА, его также можно заменить любым сплавным транзистором. При необходимости более точной подгонки тока покоя транзисторов Т6-Т9 германиевый диод можно зашунтировать резистором сопротивлением в несколько сотеном. В оконечном каскаде усилителя используются сравнительно маломощные кремниевые транзисторы КТ801Б, которые значительно облегчают режим работы предоконечных транзисторов Т6 и Т7, поскольку обладают достаточно большим коэффициентом усиления по току В ст = 10-30 при токе покоя 20-50 мА. Транзисторы КТ805 или аналогичные им применять нецелесообразно, так как при токе до 100 мА они имеют В ст =2-3, что требует значительного тока коллектора 20-40 мА от предоконечных транзисторов, а это оправдано только в усилителях мощностью выше 25- 30 Вт.

При напряжении питания 27 В сопротивление звуковой катушки громкоговорителя должно быть равно 6 Ом. При уменьшении или увеличении этого сопротивления для получения выходной мощности 10 Вт напряжение источника питания должно быть соответственно изменено. Однако увеличивать его более 30- 33 В нецелесообразно, поскольку примененные в усилителе элементы на это не рассчитаны. Усилитель хорошо работает при пониженном напряжении 16-20 В, отдавая в нагрузку 4-7 Вт.

Блок питания состоит из понижающего трансформатора Tpl, выпрямителя на диодах Д4-Д7 и стабилизатора напряжения, собранного на транзисторах Т10-Т13 но компенсационной схеме с защитой от короткого замыкания в нагрузке.

Рис. 3. Конструкция переделанного резистора: 1 - оставшаяся часть проводящего слоя; 2 - участки с удаленным проводящим слоем; 3 - вырез в подкове из гетинакса, на которую нанесен проводящий слой; 4 и 6 - лепестки, соединенные с концами проводящего слоя; 5 - лепесток, соединенный со скользящим контактом

Детали. В усилителе используются резисторы МЛТ-0,125 или УЛМ-0,125. Конденсаторы - МБМ, БМ-2 и К50-6. Катушка L1 намотана на односекционном каркасе, размещена в сердечнике ОБ-20, из феррита 2000НМ зазор 0,15-0,2. Обмотка ее содержит 1500 витков провода ПЭВ-1 0,1. Сопротивление катушки постоянному току 100-120 Ом, индуктивность 0,8- 1,3 Г.

Переменные резисторы R7-1, R7-2 и R8-1, R8-2 изготавливают в соответствии с эскизом, показанным на рис. 3, из переменных резисторов СП-1-A или СП-П-А сопротивлением от 2,4 до 3,3 кОм. При переделке с резисторов снимают защитный экран и ось со скользящим контактом. Лепестки 4 и 6 (рис. 3) подключают к омметру. Острым ножом удаляют края проводящего слоя так, чтобы в средней части он стал уже и равномерно расширялся к концам (участок проводящего слоя, по которому двигается скользящий контакт, удалять нельзя). В этом случае сопротивление переменного резистора должно немного увеличиться. Затем очень мелкой наждачной бумагой начинают стирать оставшуюся часть проводящего слоя от середины в обе стороны на угол до 100°-110° (всего на 200°-220°) так, чтобы проводящий слой в средней части стирался больше, чем у краев. Следует стремиться к тому, чтобы в процессе стирания толщина оставшегося слоя равномерно уменьшалась от концов к середине и не было резких скачков изменения сопротивления при перемещении скользящего контакта. В этом случае подъем усиления в децибелах будет приблизительно пропорционален углу поворота движка переменного резистора.

Стирая проводящий слой, следует постоянно следить за стрелкой омметра, которая будет отклоняться в сторону больших сопротивлений. После того как омметр покажет сопротивление 8-9 кОм, дальнейшее стирание надо прекратить и в средней части подковы из гетинакса, на которую нанесен проводящий слой, вырезать поперечную канавку 3 (см. рис. 3) шириной 3-4 мм и глубиной до 0,5- 1 мм, разрезав на две электрически изолированные части проводящий слой. Затем ось со скользящим контактом устанавливают на место и, вращая ее, убеждаются, что скользящий контакт фиксируется в среднем положении при попадании его пружины в вырезанную канавку 3. Если эта фиксация недостаточно четкая, канавку следует углубить. Затем устанавливают скользящий контакт в среднее положение и, поочередно подключая омметр к контактам 5, 6 и 5, 4 (рис. 3), проверяют сопротивление между ними. Это сопротивление должно быть равно бесконечности.

Далее подключают омметр к контактам 5, 6 переменного резистора, а скользящий контакт из среднего положения смещают на начало проводящего слоя, соединенного с контактом 6. При этом стрелка омметра должна показывать сопротивление около 3 кОм.

Этот участок сопротивления соответствует резистору R7-1. Затем омметр соединяют с контактами 5, 4, скользящий контакт переводят из среднего положения на начало проводящего слоя, соединенного с контактом 4, измеряют сопротивление этого участка и, стирая проводящий слой мелкой наждачной бумагой в соответствии с приведенными выше рекомендациями, доводят сопротивление этого участка до 10 кОм. Участок сопротивления, соединенный с контактом 4, соответствует резистору R7-2. Резисторы R8-1 и R8-2 изготавливаются аналогичным образом.

Силовой трансформатор Тр-1 можно выполнить на любом сердечнике с сечением внутреннего керна не менее 6 см2, например, Ш20Х30. Обмотка I содержит 1270 витков провода ПЭВ 0,27, обмотка II - 930 витков провода ПЭВ 0,2 н обмотка III - 270 витков провода ПЭВ 0,8-0,9.

Налаживание. Налаживание усилителя начинают с проверки выпрямителя. Напряжение 27 В на выходе стабилизатора устанавливают переменным резистором R27. Затем амперметр с пределом измерения 1,5- 2 А включают на выход стабилизатора и убеждаются в отсутствии тока при коротком замыкании выхода стабилизатора амперметром.

Перед включением оконечного блока усилителя к нему подключают эквивалент нагрузки и замыкают накоротко диоды Д1. Резистором R20 устанавливают напряжение 12,5-13 В на коллекторе транзистора Т5. Затем подбирают диоды Д1 так, чтобы потребляемый усилителем ток (при отсутствии сигнала на входе) возрос с 4-5 мА до 40-50 мА.

Режим работы транзистора Т4 устанавливают резистором R15 (см. таблицу режимов работы транзисторов). Далее проверяют отсутствие самовозбуждения усилителя за пределами высокочастотного участка рабочего диапазона и, если оно имеет место, на 20-50% увеличивают емкости конденсаторов СИ, С14 и С15. При выходной мощности 10 Вт ток, потребляемый усилителем от источника питания, должен составлять 0,6 А, а напряжение на входе оконечного блока -1,5- 1,8 В.

Входной блок усилителя НЧ работает сразу после включения. Если индуктивность велика, то емкость конденсатора С5 следует уменьшить до 50 мкФ. Последовательно с резистором R8-1 следует включить резистор сопротивлением 100 Ом.

Описанный усилитель хорошо работает в стереофоническом варианте.

Регуляторы тембров можно спарить механическим путем либо применить ступенчатые регуляторы с использованием переключателей.

В этом случае при малой глубине подъема могут быть получены частотные характеристики с максимумом на частотах 20-30 Гц и 15- 20 кГц. При этом корректирующие цепи должны подключаться к части резистора R6.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА LM833
С РЕГУЛЯТОРАМИ ВЧ И НЧ, БАЛАНСА И ГРОМКОСТИ.

Ниже приведена принципиальная схема предварительного усилителя, реализованная на операционном усилителе LM833.

В цепи обратной связи входного каскада установлены два тримера (P1 и P101 номиналом 100 кОм), с их помощью можно установить необходимый коэффициент усиления и чтобы уровни обоих каналов были одинаковы.

Питание осуществляется от двуполярного источника напряжением ±12 Вольт. БП можно собрать на интегральных стабилизаторах 78L12 и 79L12.

Исходник печатной платы предварительного усилителя:

Расположение элементов на плате предварительного усилителя на LM833:

По этим рисункам была нарисована печатная плата в программе Sprint Layout. Вид LAY формата показан ниже:

Фото-вид печатной платы LAY формата:

Плата выполнена под односторонний стеклотекстолит, размер 60 х 140 мм.

Перечень элементов для сборки предварительного усилителя на LM833:

Конденсаторы:

470n – 4 шт. (C1,C9,101,109)
10p – 2 шт. (C2,102)
2M2 – 6 шт. (C3,7,8,103,107,108)
15n – 2 шт. (C4,104)
150n – 4 шт. (C5,6,105,106)
68n – 2 шт. (C10,110)
100mF/25V – 2 шт. (C11,12)
100n – 2 шт. (C13-16)

Микросхемы:

LM833 – 2 шт. (IC1,2)

Резисторы:

1k – 2 шт. (R1,101)
100k – 2 шт. (R2,102)
39k – 4 шт. (R3,4,103,104)
4k7 – 4 шт. (R5,11,105,111)
1k2 – 4 шт. (R6,7,106,107)
2k2 – 8 шт. (R8-10,12,13,108-110)
47k – 2 шт. (R14,114)
18k – 2 шт. (R15,115)
15k – 2 шт. (R16,116)
22k – 2 шт. (R17,117)
TRIM 100k – 2 шт. (P1,101)
BALANCE - 25k/N
BASS - 25k/N
TREBLE - 25k/N
VOLUME - 50k/G
Разъемы IN,OUT,UCC - ARK500/3 – 3 шт.

Внешний вид собранной платы показан на следующем снимке:

Скачать принципиальную схему предварительного усилителя на микросхемах LM833 с регуляторами громкости, баланса, высоких и низких частот можно по прямой ссылке с нашего сайта. Размер файла – 0,48 Mb.

В этой статье вниманию читателей предлагается ряд различных по схемотехнике и функциональным возможностям регуляторов тембра, которые могут быть использованы радиолюбителями при разработке и модернизации звуковоспроизводящей аппаратуры.

Основной недостаток еще недавно популярных активных регуляторов тембра состоит в использовании глубокой частотно-зависимой ООС и больших дополнительных искажениях, вносимых ими в регулируемый сигнал. Вот почему в высококачественной аппаратуре желательно применять пассивные регуляторы. Правда, и они не лишены недостатков. Самый крупный из них - значительное затухание сигнала, соответствующее диапазону регулирования. Но так как глубина регулирования тембра в современной звуковоспроизводящей аппаратуре невелика (не более 8...10 дБ), то в большинстве случаев вводить в тракт сигнала дополнительные каскады усиления не требуется.

Другой, не столь существенный недостаток таких регуляторов - необходимость применения переменных резисторов с экспоненциальной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (группа "В"), обеспечивающих плавное регулирование. Однако простота конструкции и высокие качественные показатели все же склоняют конструкторов к применению именно пассивных регуляторов тембра.

Следует отметить, что эти регуляторы требуют низкого выходного сопротивления предшествующего им каскада и высокого входного сопротивления последующего.

Разработанный английским инженером Баксандалом еще в 1952 г. регулятор тембра стал, пожалуй, самым распространенным частотным корректором в электроакустике. Классический его вариант состоит из образующих мост двух звеньев фильтра первого порядка - низкочастотного R1C1R3C2R2 и высокочастотного C3R5C4R6R7 (рис. 1,а). Аппроксимированные логарифмические ампли-тудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) такого регулятора показаны на рис. 1 ,б. Там же приведены расчетные зависимости для определения постоянных времени точек перегиба ЛАЧХ.

Теоретически максимально достижимая крутизна АЧХ для звеньев первого порядка составляет 6 дБ на октаву, но при практически реализуемых характеристиках из-за незначительного различия частот перегиба (не более декады) и влияния предшествующих и последующих каскадов она не превышает 4...5 дБ на октаву. При регулировании тембра фильтр Баксандала меняет только наклон АЧХ без изменения частот перегиба. Вносимое регулятором на средних частотах затухание определяется соотношением n=R1/R3. Диапазон регулирования АЧХ при этом зависит не только от величины затухания п, но и от выбора частот перегиба частотной характеристики, поэтому для его увеличения частоты перегиба устанавливают в области средних частот, что, в свою очередь, чревато взаимным влиянием регулировок.

В традиционном варианте рассматриваемого регулятора R1/R3=C2/C1= =C4/C3=R5/R6=n, R2=R7=n-R1. При этом достигается приблизительное совпадение частот перегиба АЧХ в области ее подъема и спада (в общем случае они различны), что обеспечивает относительно симметричное регулирование АЧХ (спад даже в этом случае неизбежно получается более крутым и протяженным). При обычно используемом п=10 (для этого случая указаны минимальные значения номиналов элементов на рис. 1,а-3,а) и выборе частот раздела вблизи 1 кГц регулирование тембра на частотах 100 Гц и 10 кГц относительно частоты 1 кГц составляет ±14...18дБ. Как отмечалось выше, для достижения плавного регулирования переменные резисторы R2, R7 должны иметь экспоненциальную характеристику регулирования (группа "В") и, кроме того, для получения линейной АЧХ в среднем положении движков регуляторов соотношение сопротивлений верхнего и нижнего (по схеме) участков переменных резисторов также должно быть равно п. При "хайэндовском" п=2...3, что соответствует диапазону регулирования ±4...8 дБ, вполне допустимо использовать переменные резисторы с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (группа "А"), но при этом несколько огрубляется регулировка в области спада АЧХ и растягивается в области подъема, а плоская АЧХ получается отнюдь не в среднем положении движков регуляторов. С другой стороны, сопротивление секций сдвоенных переменных резисторов с линейной зависимостью лучше согласовано, что уменьшает рассогласование АЧХ каналов стереофонического усилителя, так что неравномерное регулирование в этом случае можно считать допустимым.

Наличие резистора R4 не принципиально, его назначение - снизить взаимное влияние звеньев и сблизить частоты перегиба АЧХ в области высших звуковых частот. Как правило, R4= =(0,3...1,2)"R1. Как показано ниже, от него в ряде случаев можно вообще отказаться. Для снижения влияния на регулятор предшествующих и последующих каскадов их выходное Rвых и входное Rвх сопротивления должны быть соответственно Rвых<>R2.

Приведенный "базовый"вариант регулятора применяется обычно в радиоаппаратуре высокого класса. В бытовой аппаратуре используют несколько упрощенный вариант (рис. 2,а). Аппроксимированные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) такого регулятора приведены на рис. 2,6. Упрощение его высокочастотного звена привело к некоторой расплывчатости регулирования в области высших частот и к более заметному влиянию предшествующего и последующего каскадов на АЧХ в этой области.

Pиc.2

Подобный корректор при п=2 (с переменными резисторами группы "А") был особенно популярен в простых любительских усилителях конца 60-х - начала 70-х годов (главным образом, из-за малого затухания), но вскоре величина п возросла до привычных сегодня значении. Все сказанное выше относительно диапазона регулирования, согласования и выбора регуляторов справедливо и для упрощенного варианта корректора.

Если отказаться от требования симметричного регулирования АЧХ на участках их подъема и спада (кстати, необходимость спада практически не возникает), то можно еще более упростить схему (рис. 3,а). Приведенные на рис. З.б ЛАЧХ регулятора соответствуют крайним положениям движков резисторов R2, R4. Достоинство такого регулятора - простота, но поскольку все его характеристики взаимосвязаны, для удобства регулирования целесообразно выбирать п=3...10. С ростом п крутизна подъема растет, а спада - снижается. Все сказанное выше о традиционных вариантах корректора Баксандала в полной мере относится и к этому, предельно упрощенному варианту.

Pиc.3

Однако схема регулятора тембра Баксандала и ее варианты - отнюдь не единственная возможная реализация пассивного двухполосного регулятора тембра. Вторая группа регуляторов выполнена не на базе мостов, а на базе частотно-зависимого делителя напряжения. В качестве примера изящного схемотехнического решения регулятора можно привести темброблок, в свое время использовавшийся в различных вариациях в ламповых усилителях электрогитар. "Изюминкой" данного регулятора является изменение частот перегиба АЧХ в процессе регулирования тембра, что приводит к интересным эффектам в звучании "классической" электрогитары. Базовая его схема изображена на рис. 4,а, а аппроксимированные ЛАЧХ - на рис. 4,6. Там же приведены расчетные зависимости для определения постоянных времени точек перегиба.

Pиc.4

Нетрудно заметить, что регулировка в области низших звуковых частот изменяет частоты перегиба, не меняя наклон АЧХ. Когда движок переменного резистора R4 находится в нижнем (по схеме) положении, АЧХ на низших частотах линейна. При перемещении же движка вверх на ней появляется подъем, причем точка перегиба в процессе регулирования сдвигается в область более низких частот. При дальнейшем перемещении движка верхняя (по схеме) секция резистора R4 начинает шунтировать резистор R2, что вызывает сдвиг высокочастотной точки перегиба в область более высоких частот. Таким образом, при регулировании подъем низких частот дополняется спадом средних. Регулятор высших звуковых частот представляет собой простейший фильтр первого порядка и особенностей не имеет.

На базе этой схемы можно построить несколько вариантов темброблоков, позволяющих регулировать АЧХ в области низших и высших частот. Причем в области низших частот возможен и подъем, и спад АЧХ, а на высших - только подъем.

Вариант темброблока с регулированием частоты перегиба АЧХ в низкочастотной области показан на рис. 5,а, его ЛАЧХ - на рис. 5,6. Резистор R2 регулирует частоту перегиба АЧХ, a R5 - ее наклон. Совместное действие регуляторов позволяет получить значительные пределы и большую гибкость регулирования.

Pиc.5

Схема упрощенного варианта темброблока приведена на рис. 6,а, его ЛАЧХ - на рис. 6,6. Он представляет собой, в сущности, гибрид низкочастотного звена темброблока, показанного на рис. 3,а, и высокочастотного звена темброблока, показанного на рис.4,а.

Pиc.6

Объединив функции регулирования АЧХ в низкочастотной и высокочастотной областях, можно получить простой комбинированный регулятор тембра с одним органом управления, весьма удобный для применения в радиоприемной и автомобильной аппаратуре. Его принципиальная схема показана на рис. 7,а и ЛАЧХ - на рис. 7,6. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 АЧХ близка к линейной во всем диапазоне частот. При перемещении.его вверх появляется подъем на низших частотах, причем низкочастотная точка перегиба в процессе регулирования сдвигается в область более низших частот. При дальнейшем перемещении движка верхняя (по схеме) секция резистора R1 включает в работу конденсатор С1, что приводит к подъему высших частот.

Pиc.7

При замене переменного резистора R1 переключателем (рис. 8,а и 8,6) рассмотренный регулятор превращается в простейший тон-регистр (положение 1 - classic; 2 - jazz; 3 - rock), популярный в 50-х - 60-х годах и вновь используемый в эквалайзерах магнитол и музыкальных центров в 90-х.

Pиc.8

Несмотря на то что о регулировании тембра, казалось бы, все давно уже сказано, многообразие пассивных корректирующих цепей не исчерпывается предложенными вариантами. Немало забытых схемотехнических решений переживают сейчас второе рождение на новом качественном уровне. Весьма перспективен, например, регулятор громкости с раздельной регулировкой тонкомпенсации по низким и высоким частотам [З].

ЛИТЕРАТУРА
1. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике (пер. с нем.). - М.: Мир, 1991, с. 151-153.
2. Крылов Г. Широкополосный УНЧ. - Радио, 1973, N 9, c.56,57.
3. Шихатов А. Комбинированный блок регулирования АЧХ. - Радио, 1993, N 7, с. 16.

Список радиоэлементов

Не мечтай, действуй!

Таким образом, вырисовывается следующая структура этой части звукоусилительного тракта:
- пассивный мостовой регулятор низших и высших частот,
- пассивный регулятор громкости,
- предварительный усилитель с линейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) и минимальными искажениями в рабочем диапазоне частот.
Очевидный недостаток регулировок на входе предварительного усилителя – ухудшение соотношения сигнал/шум в значительной степени нивелируется высоким уровнем сигнала современных устройств звуковоспроизведения.

Предлагаемый предварительный усилитель может применяться в высококачественных стереофонических усилителях звуковой частоты. Регулятор тембра позволяет корректировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) одновременно по двум каналам в двух частотных областях: нижней и верхней. В результате учитываются особенности помещения и акустических систем, а также личные предпочтения слушателя.

И снова немного истории

Рис. 1. Схема высококачественного блока регуляторов тембра

Путем проб и ошибок я пришел к простой схеме предварительного усилителя (рис. 2), с которой, однако, система звуковоспроизведения намного превзошла в звучании серийно выпускавшуюся аппаратуру, по крайней мере, имевшуюся у моих друзей и знакомых.

Рис. 2. Принципиальная схема одного канала предварительного усилителя для УМЗЧ С. Батя и В. Середы

За основу взята схема предварительного усилителя стереофонического электрофона Ю. Красова и В. Черкунова, демонстрировавшегося на 26 – й Всесоюзной выставке радиолюбителей – конструкторов. Это левая часть схемы, включая регуляторы тембра.

Появление каскада на транзисторах разной проводимости в предварительном усилителе (VT3, VT4) связано с обсуждением усилителей с преподавателем лаборатории телевизионной техники на кафедре Радиосистем А. С. Мирзоянцем, с которым я работал, будучи студентом. В ходе работ понадобились линейные каскады для усиления телевизионного сигнала, и Александр Сергеевич сообщил, что по его опыту наилучшими характеристиками обладают структуры «шиворот – навыворот», как он выразился, то есть усилители на транзисторах противоположной структуры с непосредственной связью. В процессе экспериментов с УМЗЧ я выяснил, что это касается не только телевизионной техники, но и звукоусилительной. Впоследствии я часто применял подобные схемы в своих конструкциях, в том числе пары полевой транзистор – биполярный транзистор.

Попытка применить транзисторы разной структуры в первом каскаде (составном эмиттерном повторителе VT1, VT2) не принесла успехов, т. к. при всех замечательных характеристиках (низком уровне шума, малых искажениях) схема имела существенный недостаток – меньшую перегрузочную способность по сравнению с эмиттерным повторителем.
Характеристики предварительного усилителя:
Входное сопротивление, кОм=300
Чувствительность, мВ=250
Глубина регулировок тембра, дБ:
на частоте 40 Гц=±15
на частоте 15 кГц=±15
Глубина регулировок стереобаланса, дБ=±6

Поскольку в ходе конструирования усилителей возникали новые идеи, старые конструкции я дарил кому-нибудь, или продавал по твердому курсу ватт выходной мощности / рубль. В одну из поездок в Ленинград я захватил с собой этот усилитель, чтобы продать его знакомому друга. Володька сказал, что у этого парня куча всякой западной техники, и увез аппарат к нему на прослушивание. Вечером он сообщил мне результаты: молодой человек включил усилитель, послушал пару вещей и был так удовлетворен звучанием, что без слов отдал положенные деньги.

Честно сказать, когда я узнал, что сравнение будет проходить с импортной техникой, особенно не надеялся, что усилитель произведет впечатление. К тому же, он не был до конца доделан – отсутствовали верхняя и боковые крышки.

Рассмотрим принципиальную схему одного канала предварительного усилителя (рис. 2). На входе установлены высокоомные регуляторы громкости (R2.1) и баланса (R1.1). Со среднего вывода резистора R2.1 через переходной конденсатор С2 звуковой сигнал поступает на составной эмиттерный повторитель VT1, VT2, необходимый для нормальной работы пассивного регулятора тембра, выполненного по мостовой схеме. Для того чтобы устранить вносимое темброблоком затухание и усилить сигнал до необходимого уровня, установлен двухкаскадный усилитель на транзисторах VT3, VT4.

Питание предварительного усилителя нестабилизированное, от положительного плеча усилителя мощности. На каскады VT3, VT4 питающее напряжение подается через фильтр R17, C10, C13, а на входной эмиттерный повторитель - R8, C4. Важную роль играет диод VD1: без него не удалось полностью устранить фон переменного тока частотой 100 Гц на выходе усилителя мощности.

Конструктивно предварительный усилитель выполнен в «линейку», все детали установлены на печатной плате, закрытой сверху П-образным экраном из стали толщиной 0,8 мм.

--
Спасибо за внимание!

Для плавной регулировки тембра необходимы переменные резисторы с обратной логарифмической зависимостью (кривая В).
Наглядно просмотреть работу спроектированного регулятора тембра позволяет программа Tone Stack Calculator 1.3 (рис. 9).

Рис. 9. Моделирование регуляторов тембра для схемы, изображенной на рис. 8

Рис. 11. Принципиальная схема темброблока и предварительного усилителя для «студенческого» УМЗЧ

Экспериментальная проверка нескольких экземпляров операционных усилителей показала, что и без конденсатора в заземленной ветви делителя отрицательной обратной связи постоянное напряжение на выходе составляет единицы милливольт. Тем не менее, из соображений универсальности применения, на входе темброблока и выходе предварительного усилителя включены разделительные конденсаторы (С1, С6).
В зависимости от требуемой чувствительности усилителя величину сопротивления резистора R10 выбирают из табл. 2. Следует стремиться не к точному значению сопротивлений резисторов, а их попарному равенству в каналах усилителя.

Таблица 2

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Главным недостатком пассивного регулятора тембра является низкий коэффициент передачи. Другой недостаток заключается в том, что для получения линейной зависимости уровня громкости от угла поворота необходимо использовать переменные резисторы с логарифмической характеристикой регулирования (кривая «В»).
Достоинством пассивных регуляторов тембра является меньшие искажения, чем активных (например, регулятора тембра Баксандала, рис. 12).

Рис. 12. Активный регулятор тембра П. Баксандала

Рис. 13. Размещение деталей на печатной плате

Элементы, относящиеся к правому каналу предварительного усилителя, обозначены со штрихом. Такая же маркировка выполнена и в файле печатной платы (с расширением *.lay) – надпись появляется при подведении курсора к соответствующему элементу.
Вначале на печатной плате устанавливают малогабаритные детали: проволочные перемычки, резисторы, конденсаторы, ферритовые «бусинки» и панельку для микросхемы. В последнюю очередь монтируют клеммники и переменные резисторы.
После проверки монтажа включают питание и контролируют «ноль» на выходах операционного усилителя. Смещение составляет 2 – 4 мВ.
При желании можно погонять устройство от синусоидального генератора и снять характеристики (рис. 14).

Рис. 14. Установка для снятия характеристик предварительного усилителя

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Упомянутые источники

Владимир Мосягин (MVV)

Россия, Великий Новгород

Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому - радиоинженер, к.т.н.

Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.

Читательское голосование

Статью одобрили 70 читателей.

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.