Высококачественный регулятор громкости и тембра (к157уд2, к547кп1)

Принципиальная схема и принцип работы

Принципиальная схема блока приведена на рис. 1. Первый его каскад собран на ОУ DA1.1 (DA2.1) и выполняет функции регулятора стереобаланса. Резистором R21 коэффициент усиления каждого канала можно изменять в пределах ±4 дБ.

Второй каскад блока собран на ОУ DA1.2 (DA2.2) и представляет собой модификацию активного тонкомпенсирован-ного регулятора громкости, подробно описанного в .

Принцип частотной компенсации этого регулятора в области НЧ основан на изменении при регулировании громкости постоянных времени цепей ООС, охватывающих ОУ — C3R5R7.1 и R7.1R9C6 (C15R26R7.2 и R7.2R30C18), а также изменении АЧХ частотно-зависимого делителя R5R6C4 (R26R27C16) при перемещении движка регулятора громкости R7.1 (R7.2).

Частотную компенсацию в области высших частот обеспечивает цепь C5R8 (C17R28), включенная параллельно части резистора R7.1 (R7.2). В крайнем левом (по схеме) положении движка R7.1 (R7.2) выполняется условие C3R5 = C6(R9+R7.1) ( C15R26 = C18(R30+R7.2) ).

Принципиальная схема высококачественного регулятор громкости, баланса и тембра ВЧ/НЧ.

Цепь C4R6 (C16R27) зашунтирована согласно принципу виртуального замыкания входов ОУ, а цепь C5R8 (C17R28) шунтирует соответствующая секция резистора R7.1 (R7.2), поэтому каскад имеет единичный и частотнонезависимый (в звуковом диапазоне) коэффициент передачи.

АЧХ, формируемые каскадом в крайних и среднем положениях регулятора громкости R7, показаны на рис. 2 и мало отличаются во всем диапазоне регулирования от идеальных кривых тонкомпен-сации, построенных на основании кривых равной громкости Флетчера — Мансона .

Особенность описанного регулятора громкости — близкая к экспоненциальной зависимость коэффициента передачи на средних частотах при линейной функциональной зависимости сопротивления от угла поворота оси резистора R7.

Это обеспечивает максимальную плавность регулирования, так как повороту оси на один и тот же угол соответствуют равные приращения громкости. Электронные коммутаторы на транзисторах VT1.1. и VT1.2 (VT1.3 и VT1.4) позволяют отключить тонкомпен-сацию.

На ОУ DA3.1 (DA3.2) выполнен активный регулятор тембра низших R13.1 (R13.2) и высших R14.1 (R14.2) частот . На рис. 3 показаны АЧХ, формируемые этим каскадом в разных положениях регуляторов. Как видно из рисунка, максимальная глубина коррекции составляет 10 дБ, что вполне достаточно для звуковоспроизводящего комплекса высокой верности.

В то же время ограничение глубины коррекции позволило уменьшить рассогласование АЧХ и ФЧХ правого и левого каналов до уровней соответственно не более 0,2 дБ и 3 град, в диапазоне частот 20…20 000 Гц в любом положении регуляторов (то же самое относится и к регулятору громкости), что важно для сохранения неизменного положения кажущихся источников звука при натуральном стереозвучании. Применение активных регуляторов громкости и тембра позволило обеспечить требуемый динамический диапазон устройства в целом достаточно простыми средствами

Применение активных регуляторов громкости и тембра позволило обеспечить требуемый динамический диапазон устройства в целом достаточно простыми средствами.

Для измерения коэффициента гармоник применялась методика с подавлением первой гармоники, описанная в . На рис. 4 приведены спектрограммы сигнала на выходе блока регулировки громкости и тембра при подаче на его вход сигнала от генератора, спектр которого показан на рис. 5 (первая гармоника частотой 1 кГц на обеих спектрограммах подавлена на 60 дБ).

Относительный уровень наибольшей второй гармоники составляет —108 дБ, что соответствует коэффициенту нелинейных искажений по второй гармонике 0,0004 %, а с учетом высших гармоник общий коэффициент гармоник не превышает 0,001 %.

Вследствие падения петлевого усиления ОУ на высших звуковых частотах уровень интермодуляционных искажений устройства несколько выше. На рис. 6 показаны спектрограммы выходного сигнала при подаче на вход устройства суммы двух синусоидальных напряжений частотой 19 и 20 кГц.

На спектрограмме уровни полезных составляющих (19 и 20 кГц) подавлены на 45 дБ, относительный уровень интермодуляционной составляющей разностной частоты (1 кГц) равен —92 дБ, что соответствует коэффициенту интермодуляционных искажений 0,0025 %.

Налаживание

Налаживания правильно собранный блок регулировки громкости и тембра не требует. Печатные платы темброблока поставляются кооперативом «Маяк» (см. «Радио» 1990, № 7, с. 80).

Н. СУХОВ. г. Киев, Украина.

Литература:

1. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 6, с. 55— 57.
2. Сухов Н., Бать С., Колосов В., Чупаков А. Техника высококачественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 27, рис. 2.8. 6.
3. Newcomb A., Young R. Practical loudness: ап active circuit design approach.— Journal of the Audio Engineering Society, 1976, Vol. 24, N I, pp. 32—35, fig. 1.
4. Сухов H., Бвть С., Колосов В., Чупаков А. Техника высоко-качественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 35, рис. 2.17.
5. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 7, с. 59, рис. 7.

Печатная плата была разработана в формате SprintLayout 6 и предоставлена пользователем с форума сайта Паяльник — Sanya110. Скачать печатную плату можно здесь: nick_suchov_hiquality_regulator_layout_by_sanya110.zip (320Кб).

Схемы аудиотехники

Эквалайзер на микросхеме К157УД2

Эквалайзер это устройство предназначенное для регулировки АЧХ звуковоспроизводящей аппаратуры.

Эквалайзер состоит из нескольких регуляторов, с помощью которых можно изменять коэффициент передачи усилительного устройства в достаточно узких полосах частот. Это позволяет получить сложную форму АЧХ, которую невозможно реализовать традиционными регуляторами тембра. В результате у слушателя появляется возможность существенно изменять характер воспроизводимой звуковой картины и таким образом компенсировать частотные искажения, вносимые источниками звуковых программ, акустическими системами и помещениями прослушивания.

 Эквалайзеры обычно строят на базе активных полосовых фильтров на ОУ, причем чем больше фильтров, тем сильнее можно изменять АЧХ. Однако существенное увеличение их числа сильно усложняет управление эквалайзером, поэтому количество фильтров обычно  ограничивают 8-10.

Ниже приводится описание восьми- полосного эквалайзера с применением микросхемы К157УД2. Диапазон его рабочих частот 20…20 000 Гц; коэффициент передачи — 3…4; частоты настройки каждого из восьми фильтров указаны в таблице; добротность (отношение частоты настройки к полосе пропускания) фильтра — 1,12; диапазон регулировки коэффициента передачи — +_ 12,5 дБ.

 схема эквалайзера на микросхемах К157УД2

Эквалайзер состоит из восьми параллельно включенных активных фильтров на сдвоенных ОУ DA2-DA5. На ОУ DA1 собран входной и выходной буферные усилители. Параллельно фильтрам включен резистор R4. Поскольку все фильтры инвертирующие, а через резистор R4 сигналы проходят без инверсии, то в выходном усилителе сигналы вычитаются. Благодаря этому выравнивается АЧХ на краях полосы пропускания фильтров и получается требуемый диапазон регулировки коэффициента передачи в каждой полосе. Схемы фильтров одинаковы, а частоты их настройки определяются емкостями конденсаторов С7-1-С7-8 и С8-1-С8-8, значения которых указаны в таблице.

Перемещением движков резисторов R7 — 1-R7- 8 можно изменять коэффициент передачи соответствующих фильтров, а следовательно, и АЧХ в полосе этих фильтров. В крайнем левом положении (по схеме) движка этих резисторов коэффициент передачи на частоте настройки фильтров максимален (+12,5 дБ), а в крайнем правом — минимален (-12,5 дБ). 

Все детали эквалайзера, кроме переменных резисторов, размещены на печатной плате из фольгированного текстолита, эскиз которой показан на рис. 2.

В эквалайзере можно использовать постоянные резисторы ВС и МЛТ, конденсаторы К50-6 (С5.С6) и КЛС, КМ, МБМ (остальные), причем для фильтров следует отобрать конденсаторы с небольшим TKE Конденсаторы С7 и С8 составлены из двух-трех, включенных параллельно. Функциональные характеристики переменных резисторов должны быть линейными (группа А), они могут быть как движковые, с линейным перемещением, так и осевые. При использовании движковых резисторов (СПЗ-23А) можно сделать графический эквалайзер. Положение движков этих резисторов будет наглядно отражать АЧХ эквалайзера (рис.3).

При применении осевых резисторов СП, СПО и т. д. качество устройства нисколько не ухудшится, но снизится наглядность регулировки АЧХ. Какого-либо специального налаживания эквалайзер не требует, необходимо только заранее подобрать емкости конденсаторов фильтра с точностью не хуже 5…10%. Для питания эквалайзера необходим двухполярный стабилизированный блок питания напряжением 12…15 В и током до 50 мА. Для стереофонического комплекса потребуется изготовить два описанных эквалайзера и установить в них сдвоенные переменные резисторы.

Источник- журнал Радио. автор Нечаев

Усилители низкой частоты на микросхемах

Схема на К174УН14

Микросхемы в усилителях низкой частоты применяются двояким образом – либо как составная часть усилителя, либо как усилитель целиком. Ярким примером второй концепции является микросхема К174УН14 (зарубежный аналог TDA2003). Эта пятиногая микросхема в корпусе ТО-220 (в такие корпуса упакованы транзисторы КТ818–КТ819) представляет собой полностью готовый к употреблению усилитель, к которому требуется только подсоединить несколько элементов обвязки. Схема такого усилителя приведена на рис. 11.22.

Она является типовой и приводится в описании на данную микросхему. Сразу хочется дать читателю один совет на будущее – с незнакомыми микросхемами свою первую конструкцию всегда собирайте по типовой схеме, потому что без надлежащего опыта работы с той или иной микросхемой вы не сможете определить, насколько критичным для работы является тип и/или номинал того или иного элемента типовой схемы.

Плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм размерами 22.5×30 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно взять здесь. Доступен и ролик с демонстрацией работы усилителя.

Никаких особых требований по замене деталей нет, лишь бы их рабочее напряжение было не ниже напряжения питания микросхемы. Внешний вид усилителя представлен на рис. 11.23.

Схема на К157УД1

Примером применения микросхемы как составной части конструкции является усилитель, схема которого приведена на рис. 11.24. Основой схемы является мощный операционный усилитель К157УД1, к выходу которого подключен двухкаскадный усилитель мощности на комплементарных парах VТ1, VT2 и VT3, VT4.

Большой запас по мощности ОУ позволил применить в усилителе транзисторы с достаточно ординарными характеристиками, а большой запас усиления – применить в выходном каскаде режим C без дополнительной подстройки тока покоя.

Плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолитатолщиной 1.5 мм размерами 27.5×45 мм. Разводку печатной платы в зеркальном изображении и схему расположения деталей можно скачать отсюда. Здесь находится ролик с демонстрацией работы усилителя.

Внешний вид усилителя приведен на рис. 11.25.

Аналоги. При отсутствии необходимых деталей их следует заменить в соответствии с рекомендациями, изложенными при описании второго варианта транзисторного усилителя. Привыкайте, уважаемый радиолюбитель, к самостоятельности!

Из книги С. А. Гаврилов. «Искусство схемотехники. Просто о сложном»

Окончание читайте здесь