Предварительные усилители зч. Что такое предусилитель, предварительный усилитель

Добрый день.

Хочу продолжить рассказ о ламповом предусилителе для гибридного усилителя.

Полная схема предусилителя:

Схема очень простая. Ничего выдумывать мы не стали. В основе, выбранный в прошлый раз, резистивный каскад. В нем нет ничего необычного.

В схему добавили активные фильтры на транзисторах VT1 и VT2. Они обеспечивают дополнительную очистку питания. Так как основная фильтрация будет выполняться внешним источником, то схемы фильтров упростили - сделали их одноступенчатыми.

Питать накал планируем от внешнего стабилизированного источника. Использование мощной фильтрации всех напряжений обеспечит отсутствие фона.

Пора собирать

С платой прототипа все как обычно: рисуем, печатаем, переводим, травим, сверлим и мелкой шкуркой зачищаем... После этого респиратор на лицо, баллончик с черной термостойкой краской в руки... красим плату в черный цвет. Так ее не будет видно в корпусе собранного усилителя.

Откладываем плату в сторону: пусть сохнет. Пора перетрясти коробки и подобрать детали. Часть компонентов новые, другие - выпаиваем из ранних прототипов (ну не пропадать же хорошим, практически новым компонентам?!).

Все готово к сборке, пора включать паяльник.

Паяльник нагрелся - паяем:

Примечание: паять удобнее, начиная с самых низкопрофильных компонентов и переходить к более высоким. Т.е. первыми паяем диоды, стабилитроны, потом резисторы, панельку под лампу, конденсаторы и т.д... Мы, конечно, нарушили эту последовательность и паяли так как придется:)

Установили конденсаторы. В данном проекте использованы отечественные К73-16. Хорошие конденсаторы. Мы проводили для них серию измерений спектров их нелинейности в разных режимах. Результаты порадовали. Об этом мы обязательно когда-нибудь напишем.

Запаиваем резисторы и прочую мелочь

Ставим панельку и электролитические конденсаторы.

Примечание: При пайке ламповой панельки в нее обязательно надо вставить лампу. Если этого не сделать, то после сборки могут возникнуть проблемы с установкой лампы. В некоторых (самых "тяжелых" случаях) можно даже цоколь лампы повредить.

Все детали на своих местах. Предусилитель готов.

Проверяем

Схема простая, и вероятность ошибки минимальна. Но проверить надо. Подключаем усилитель к источнику питания и включаем:

10 секунд - полет нормальный... 20... 30... все нормально: ничего не взорвалось и не задымилось. Накал спокойно светится, защиты тестового источника питания не срабатывают. Можно облегченно выдохнуть и проверить режимы: все отклонения в допустимых пределах для непрогретой лампы.

После 10-минутного прогрева все параметры установились и вышли к расчетным значениям. Рабочая точка выставлена.

Раз все хорошо, то можно продолжить. На вход подключаем источник тестового сигнала. На выход - резистор имитирующий входное сопротивление усилителя мощности. Включаем и промеряем все основные параметры каскада.

Все в пределах нормы. Искажения и коэффициент усиления совпали с тем, что было получено в предыдущей статье. Фона нет.

Вот и готов наш ламповый предусилитель. Пора переходить к созданию для него мощного выходного буфера на транзисторах. С тем же успехом его можно использовать и в чисто ламповой конструкции. Для этого понадобится сделать для него мощный ламповый выход.

Возможно имеет смысл сделать универсальный ламповый предусилитель (может быть в виде конструктора), для использования в ламповых и гибридных конструкциях?

С уважением, Константин М.

Янв 15

По уже сложившейся для себя традиции, раз в год нужно спаять что-то стоящее, новое и полезное, а так как звуковая болезнь для, которой ещё не придумали название и соответственно лекарства, не лечится захотелось сделать что-нибудь этакое связанное со звуком. Усилитель нормальный есть, акустика тоже….О! преда с регулятором тембра не хватает! Ну и началось. См.далее. Признаться честно начиналось всё это примерно год назад. Схема была выбрана, детали закуплены, но внезапно, как это часто бывает, всё рвение и желание куда-то пропало. Сложил в корпус будущего преда всю документацию, комплектующие и заморозил проектик до лучших времен. Времена эти пришли с наступлением холодов. И дальше пойдем по пунктам.

1- Выбор схемы предварительного усилителя

Самая сложная теоретическая часть – это выбрать схему совмещающую в себе высокую повторяемость и качество полученного результата. От многополосных эквалайзеров и схем темброблока на готовых, специально заточенных для этого микросхем отговорили на форуме, сказав, что это ГЭ и совсем не подходит для получения качественного звука. Также пробовал вот такую схему предусилителя с регулятором тембра

Схема предусилителя на TL072

В общем-то неплохо и для большинства усилителей, собранных на популярных микросхемах, типа TDAхххх этого преда будет достаточно. Регулировка ВЧ и НЧ находится довольно в большом диапазоне, по шумам не самый плохой вариант, да и простота в изготовлении подкупает, но ведь хочется получить результат выше среднего, значит ищем дальше.

Засмотрелся на предусилитель Солнцева. Схема давно известна, не сложная в сборке и настройке, и по соотношению хороших/плохих отзывов, хорошие перевешивают с большим преимуществом. Однако человек такое вредное существо, которому всегда хочется большего. Советские комплектующие из прошлого века использовать не хотелось. Можно собрать Солнцева используя, взамен отечественных современные импортные комплектующие, и люди собирают, так что, почему бы не попробовать?...

Следующая задача состояла в выборе схемы регулятора тембра. Активные, пассивные, на операционных усилителях, вариантов множество, но нужно выбрать один. Опять же исследуя форумы наткнулся на обсуждение регулятора тембра Матюшкина. Пассивный регулятор тембра, в котором кроме резисторов и конденсаторов больше нет никаких элементов, но по отзывам, такой правильно рассчитанный ТБ выдавал какой-то свой особенный звук, очень приятный и отличающийся от других РТ.

Начал «курить» как состыковать регулятор тембра Матюшкина с предварительным усилителем Солнцева и забрел на форум сxem.net где наткнулся на тему высококачественного предварительного усилителя Nataly. В этом предусилителе используется как раз связка ПУ похожего на Солнцевский и РТ Матюшкина. Потратил несколько дней на прочтение темы, которая на тот момент составляла около 90 страниц, но затраченное время стоило того. В итоге пришел к решению делать именно этот предусилитель!

2 - Корректировка схемы предусилителя под себя.

Оригинальная схема предусилителя «Натали» и имеющиеся под неё готовые печатные платы не подошли мне по ряду причин. Во-первых, оригинал имеет двухуровневое питание +/- 15в для питания ОУ и +/-30в для остальной части. Ну, это пол беды, там соединить резистор питания ОУ с шиной +/- 30 и вместо 30 подать 15В секундное дело. Главное, что побудило изменять схему и плату – это размеры имеющегося корпуса, и по прикидкам с теми платами, которые имеются на форуме и опробованы, я никак не помещаюсь в габариты коробушки. Выход только один – немножко упростить схему и выбросить лишние детали, чтобы уменьшить размеры ПП, да и разводку платы это должно облегчить.

Это оригинальная схема

Схема предусилителя Nataly

А это - моя, немножко упрощенная

Схема предварительного усилителя

Основные отличия:

1-убрал несколько электролитов по питанию, вместо них поставил конденсаторы большей емкости.

2 – вырезал из схемы обход регулятора тембра, и регулировку баланса

3 – и третье изменение – также вырезал блок тонкомпенсации на выходе предусилителя.

Эти изменения позволили незначительно уменьшить размеры печатной платы, чего хватило для нормальной установки ПП в корпус ПУ.

Вот так примерял все платы, напечатанные на бумаге.

Макет предварительного усилителя

Получилось, что законченное устройство состоит из 7 отдельных плат, или блоков. Ниже остановлюсь на каждом блоке подробнее и постараюсь не повторять то, что писал в серии статей об этом предусилителе в рубрике «В процессе работы»

3 – Полное описание предварительного усилителя

3.1 – Плата предварительного усилителя

Печатка для предварительного усилителя

Начну с платы предварительного усилителя. Как бы ни хотелось впихнуть сюда другие операционники, но по своему печальному опыту скажу – сохраните свое время и нервы, и ставьте то, что нужно, а нужно OPA134 или их сдвоенный вариант OPA132. К сожалению на момент заказа, в интернет магазине не было этих ОУ, и я заказал NE5534, который, кстати по перегрузочной способности лучше ОПАшек. Сколько же я провозился с ними потом, когда начал настраивать пред в бесконечных и безуспешных попытках избавиться от постоянки на выходе предусилителя. Даже установил 100 Ом_ные многооборотные подстроечники, вместо резисторов R9-R10,R30-R31, помеченных * . На выходе ОУ получается выставить 0, а на выходе буфера так же остается -100 - -150мВ. Оно вроде бы на слух и на звук не влияет, никаких искажений не вносит, и нет гула характерного для постоянного напряжения, но ведь этих милливольт не должно быть!

Жертвой этих экспериментов стали наушники, один ух которых храбро погиб в процессе настройки предусилителя. Устранял возбуждение в одном канале, замкнул вход опера на землю через конденсатор, припаял конденсатор в несколько пф уже не помню куда, смотрю на осциллографе возбуд пропал. Отпаиваю конденсатор, тем самым открывая вход и не утрудив себя ткнуть осциллографом в выход буфера подключаю наушники. Что-то странное, в одном канале звук есть, в другом что-то пукнуло и замолчало…Смотрю осциллографом, а там возбуд амплитудой вольт так в 10, который безжалостно убил маленький беззащитный динамик наушников. Причиной этого стал тот самый конденсатор, который устранял возбуждение с закрытым входом, но многократно его усиливал с открытым. В общем маялся я, маялся, и в итоге не осталось ничего кроме как убрать эти NE5534 и заказать OPA134.

Воткнул в панельки ОПАшки, включил питание и дрожащими руками касаюсь выхода буфера щупом осциллографа, иии луч осциллографа остался в том же положении! Может быть микросхемы бракованные и вообще ничего не усиливают? Увеличиваю чувствительность осцилла, и вижу, что постоянка всё же есть, но находится на уровне нескольких мВ. А что же на выходе ОУ? На выходе немного больше, но с помощью подстроечников сводится к нулю.

Отсюда вывод. Ребят, не надо ставить в схему детали, которые не предназначены для этой цели. Возможно в другой схеме та же NE5534 поведет себя даже лучше ОПАшки, а здесь из недорогих операционников нужна именно OPA.

3.2 – плата регулятора тембра Матюшкина

Схема регулятора тембра Матюшкина

Почему Матюшкин? Опять же причин несколько. Ну, во-первых в оригинале предусилителя Nataly стоит именно этот темброблок. Во-вторых, немаленькие размеры платы компенсируются простотой сборки и отсутствием какой-либо настройки, достаточно просто подобрать номиналы деталей как можно точнее. В-третьих, мое личное мнение, что любой электронный улучшайзер, коим являются активные регуляторы тембра вносит свои дополнительные нехорошие плюшки, а пассивный темброблок лишен этого недостатка. И четвертая причина – это форма АЧХ регулятора тембра Матюшкина, отличающаяся от других РТ. Хотелось услышать своими ушами и сравнить с другими темброблоками.

Плата РТ Матюшкина

Плату для РТ также пришлось рисовать заново с уменьшением габаритов. Да и к тому же в сети не нашел печатку РТ Матюшкина с переключением на имеющихся у меня реле РЭС47. Здесь не стал ничего изменять, кроме резистора, устанавливающего глубину регулировки ВЧ. В оригинале там стоит подстроечный резистор на 4,7кОм, я же вместо него впаял обычный, постоянный резистор на 4,7кОм. Управление, как и сказал, организовано на реле РЭС47.

3.3 – плата управления и индикации

Как говорится, дурная голова рукам покоя не даёт. Кнопочки фиксируемые есть маленького размера, прилепить к ним светодиоды, чтобы показывали какое реле в данный момент включено, труда большого не составило бы, а нет! Фиксируемые переключатели как-то не интересно (хорошо, что не пришло в голову делать сенсорное управление), да и светодиоды простовато выглядят. Надо сделать цифровую индикацию и нефиксируемое переключение, и лучше одной кнопкой. Написать прошивку? Ха! Плёвое дело, когда умеешь это делать…блин, я –то не умею. Тогда выход один – микросхемы логики Made in USSR-Russia. Не буду вдаваться в подробности, и описывать алгоритм работы этих микросхем, сделал это как мог в статье «Предусилитель Nataly – часть 2. Управление реле темброблока и индикацией», которую рекомендую для прочтения всем заинтересовавшимся таким типом управления.

Схема блока управления ПУ

Так вот выглядит схема этой небольшой платы, хотя могла состоять всего из восьми элементов S1-S4 и HL1-HL4. В общем переключения реле РТ происходит циклично, т.е. поочередно включаются-отключаются реле на плате темброблока и вместе с этим меняется показание индикатора от 0 до 4. «0» соответствует как бы отключенному регулятору тембра и далее по нарастающей 1-2-3 увеличивается подъем НЧ. На тройке низов очень много, очень, очень много! Если сравнивать с единственным имеющимся у меня фабричным усилителем «Вега 10У-120С», цифра 4 на индикаторе будет на слух примерно так же, как если выкрутить на максимум регулировку НЧ на Веге и при этом дополнительно включить тонкомпенсацию. Так что любители баса могут собрать четвертую часть РТ Матюшкина, соответствующую максимальному уровню НЧ и радоваться жизни. Ну, а ВЧ подкручивать переменником как в обычных темброблоках.

Плата блока управления и индикации

Ещё две кнопочки переключают входы предусилителя и режим индикации уровня сигнала «точка/столбик». Тоже можно назвать лишней функцией, но, что поделать, понт дороже денег. И конечно же не мог не сделать индикатор уровня сигнала, ведь когда красиво перемигиваются светодиоды, это выглядит интереснее.

Индикатор уровня сигнала на LM3915

Индикатор собран по проверенной очень многими схеме на МС LM3915, по одной на канал. А так как в размерах платы опять же я был ограничен, и всю площадь основной платы заняли детали для переключалок, а центральную часть блок светодиодов был вынужден делать этакую двухэтажную составную плату.

Плата индикатора уровня сигнала на LM3915

Микросхемы LM3915 и вся их обвязка на маленькой плате, соединяется с основной платой штырьевым разъемом.

3.4 – плата блока питания

С чего начинается блок питания? Правильно – с трансформатора! Но использование спутникового ресивера в качестве корпуса для предусилителя, диктовало свои условия для выбора трансформатора в блок питания, т.к. высота корпуса всего лишь около 4-х см и какой попало трансформатор туда не поставишь. Благо на работе нашлось разобранное переговорное устройство, к моему счастью с трансформатором ТП-30.

Трансформатор для предварительного усилителя

Отличный трансформатор, легко разбираемый и соответственно легко перематывающийся под нужное напряжение, и что самое главное по высоте как будто создан специально для моего корпуса. Мощность трансформатора примерно 30ватт, чего с головой хватит для использования этого транса в предусилителе.

Перемотал его под нужное напряжение, собирал, используя как обычно эпоксидную смолу, видимо хорошо угадал с соотношением смолы и отвердителя, и после сборки трансформатор не выдаёт ни звука.

Блок питания предусилителя

Для преда нужно было получить три разных напряжения: +/- 15в для питания платы предварительного усилителя, 9в для питания реле и платы индикации, и 5в для звуковой карты. Для каждого напряжения намотал отдельную обмотку и поставил три диодных моста.

Схема блока питания для предусилителя

Люблю я стабилизированное напряжение, поэтому для питания предусилителя сделал стабилизированный блок питания на LM317 / LM337. Для тонкой регулировки выходного напряжения в каждом плече для ЛМок установил многооборотные подстроечники. На выходе, для дополнительного сглаживания впаял резисторы 1Ом. В одну из ЛМок упиралось реле, стоящее на плате индикации, поэтому она переехала жить на обратную сторону платы.

Блок питания на LM317 для предусилителя

Стабилизатор на 5в сделал также, применив LM317 по стандартной схеме, но уже без подстроечника, а с обычным постоянным резистором, т.к. на плате ЦАПа есть дополнительные стабилизаторы.

9 Вольт сделал еще проще, применив в качестве стабилизатора микросхему 7809. Здесь наличие шумов никак не отразится на звуке и можно упростить схему, но стабилизация обязательна для устойчивой работы микросхем логики

Следующая на очереди >>>

3.5 – плата USB звуковой карты на PCM 2704

Звуковая карта на PCM2704

Серия статей о «цапостроительстве» на датагоре подтолкнула меня к тому, чтобы попробовать собрать для себя USB звуковую карту. Данная карточка представляет собой цифро-аналоговый преобразователь, т.е. при подключении этой платы к компьютеру она определяется, как звуковое устройство. Входящий цифровой сигнал на плату идет посредством USB кабеля, а на выходе получаем обычный, привычный для наших ушей звуковой сигнал. Выбрал для повторения самую простую схему на чипе PCM2704 с целью послушать на самом ли деле такая звуковушка играет лучше звуковой карты, установленной в компьютере.

Схема USB звуковой карты на PCM2704

До этого все усилители и наушники слушал через PCI карточку Creative Audigy2 и был ею очень доволен. Пропущу момент сборки, все-таки речь не конкретно о сборке ЦАПа, а о кратком обзоре звуковой карты, как части предварительного усилителя. Могу сказать, что результат превысил мои ожидания. В самом деле, звук, издаваемый этой маленькой карточкой, оказался лучше звука с Audigy 2 и тем более встроенного в материнскую плату чипа. В ходе сборки предусилителя был вынужден снова перейти на «внутрикомпьютерный» звук по причине невозможности включения USB, и какой же все-таки ватный и размытый звук исходит от встроенного чипа. Никакой прозрачности и воздушности, как будто нарисовали рисунок карандашом, а затем все линии слегка затерли пальцем. Вроде бы и бас есть, и высокие, но все какое-то не такое и не естественное.

Теперь, что касается непосредственно установки USB звуковой карты в корпус предварительного усилителя. В начале даже не планировал ее помещать в корпус преда, но подумав и прикинув, что полтора метра дешевого сигнального кабеля от предусилителя до усилителя будет лучше, чем полтора метра кабеля «предусилитель-усилитель» + ещё столько же от «звуковуха - пред», как это было бы в случае использования звуковой карты в том виде, котором она была, то бишь в отдельном корпусе. Поэтому поместил плату звуковой карты в корпус предусилителя, тем самым сократив длину кабеля «звуковая карта-предусилитель» с полутора метров, до 10 сантиметров. Питание планировалось сделать, не от USB входа, а от блока питания предусилителя, т.к. в теории качество питания от отдельного трансформаторного источника должно быть лучше того, что идет с компьютерного USB входа. На деле разницы не заметил ни ушами, ни осциллографом. И пятивольтовая шина питания блока питания осталась висеть в воздухе без использования. Звуковушка запитывается все так же – от USB, к тому же в этом есть одно большое преимущество – не нужно каждый раз включать предусилитель, когда захочется послушать музыку через наушники.

Так что, всем советую собрать хотя бы такую простейшую звуковую карту, останетесь очень довольны результатом. Или купить готовую, если не хватает навыков сборки цифровых устройств.

3.6 – плата регулировки громкости и высоких частот

Плата регуляторов громкости и ВЧ

Самая маленькая плата всего устройства, не представляющая особого интереса. На ней установлено всего лишь две детали – это переменный резистор регулировки громкости, и переменник регулировки высоких частот. С этой платы отходят два шлейфа проводов, один, шлейф регулировки громкости, на плату селектора входов. Второй шлейф регулировки ВЧ идёт на плату регулятора тембра. Больше написать про эту плату нечего.

3.7 – плата селектора входов

Плата селектора входов

И последняя часть предусилителя – это плата селектора входов, хотя так ее можно назвать с натяжкой, все-таки она имеет всего лишь 2 входа. На плате установлено три разъема: 2 сдвоенных тюльпана и мини джек. Переключение происходит через реле РЭС 47, также установленное на этой плате. В отсутствии питания на релюшке, замкнуты контакты идущие от звуковой карты с контактами входа платы предусилителя, при подачи питания на реле происходит разрыв этой цепи и замыкаются контакты входа предусилителя с звуковым входом «тюльпан». То есть на плате есть возможность переключения только двух входов, либо звук идет с встроенной в корпус ПУ звуковой карты, либо с внешнего источника посредством разъемов «тюльпан». Ещё один сдвоенный «тюльпан» предназначен для вывода сигнала с предусилителя, а мини джек жестко связан с выходом звуковой карты. К нему можно подключить еще один усилитель на который будет идти «чистый» сигнал не украшенный предварительным усилителем или как в моем случае – использую этот выход со звуковой карты для подключения наушников.

4 – настройка предварительного усилителя

По большому счету в настройке нуждается всего лишь одна часть предусилителя, и этой частью является сама плата предусилителя. Для нормальной работы схемы нужно установить ток покоя выходных транзисторов и делается это подбором сопротивления резисторов R9-R10,R30-R31 в (оригинале схемы 51Ом). Для данной схемы рекомендуемый ток покоя 20-22мА, что соответствует падению напряжения 300-350мВ на резисторах R20,R21,R40,R42 номиналом 15 Ом. Вычислить ток покоя очень просто, для этого нужно падение напряжения на этих резисторах разделить на их сопротивление. 300:15=20, т.е. при падении напряжения на резисторах R20,R21,R40,R42 - 300мв у нас ток покоя будет составлять 20мА. Один важный момент, в котором некоторые начинающие паяльщики допускают ошибку. Падение напряжения на резисторах измеряется путем подключения щупов вольтметра одного вывода резистора относительно другого вывода того же резистора, а не общего провода. Очевидная вещь, но по привычке можно подключить один вывод к резистору, а второй к общему, и получить очень удивительный результат. Если у вас падение напряжения находится вне диапазона 300-350 мВ то в зависимости от отклонения в большую или меньшую сторону нужно изменить номинал резисторов R9-R10,R30-R31. Для увеличения тока нужно увеличить сопротивление резисторов, а для уменьшения – соответственно впаять резисторы с меньшим сопротивлением. А вообще, для уменьшения заморочек с подбором этих резисторов, можно поступить следующим образом – впаять на место постоянных резисторов, подстроечные многооборотные резисторы 100 Ом и легко подстраивать и менять ток покоя по своему усмотрению.

Установка тока покоя предусилителя

На плате не предусмотрена установка таких резисторов, но, т.к. для регулировки используются только 2 вывода подстроечника из 3-х, просто спаиваем среднюю ножку такого резистора с одной из крайних, и впаиваем на место постоянного. В дальнейшем, для конечной установки тока покоя можно замерить сопротивление на подстроечном и уже с высокой точностью подобрать постоянный резистор нужного сопротивления.

Теперь нужно посмотреть наличие постоянки на выходе каждого буфера и всех 4-х операционных усилителей. При правильной сборке и использовании именно тех компонентов, которые нужны, она должна составлять несколько мВ, не более 5-10мВ. Если вы увидите там несколько десятков мВ, значит либо у вас где-то что-то неправильно спаяно, либо по ошибке впаяли резистор не того номинала, либо же где-то есть возбуд, и для его поиска будет нужен осциллограф. В случае, если у вас установлены подстроечные резисторы можно попытаться установить «0» подбором сопротивления этих двух резисторов, например R9 и R10 для первого буфера. Получится небольшой разбаланс по сопротивлению резисторов в положительном и отрицательном плече, но зато будет устойчивый ноль на выходе ОУ и буфера. При этом следует помнить, что изменение сопротивления этих резисторов ведет к изменению тока покоя, поэтому советую подключить два вольтметра, или вольтметр + осциллограф и наблюдать за их показаниями. Чтобы и падение напряжения не выходило за рекомендуемые границы, и постоянка была близка к нулю. Забыл сказать, о том, что все эти регулировки нужно делать с закрытым входом предусилителя.

Для поиска возбуда нужно смотреть форму сигнала во всевозможных точках. В зависимости от точки на схеме к которой вы будите подключать осциллограф должна быть ровная линия, без разных «ежиков» ,характерных для возбуждения. В моем случае такой «ежик», т.е. сигнал 0,5В формой напоминающий синусоиду в несколько мегагерц был на эмиттере транзистора VT3, проблема это легко решилась припаиванием конденсатора в 20пФ между базой и коллектором этого транзистора. В трех других буферах возбуждения не обнаружил.

Проверка меандра на предусилителе

На выходе мы должны увидеть четкие прямоугольники, если же там какая-то гадость – ищем ошибку.

По поводу ошибок. Следует очень внимательно подбирать детали, и каждую деталь дополнительно проверять перед установкой. Опять же случай из личного опыта. Все работает, меандр хороший, подключаю к генератору и вижу, что после 7кГц идет явный завал. После внимательного осмотра, который отнял немало времени обнаружил, что вместо конденсатора 10пФ, который стоит между 2 и 6 ножками ОУ и служит для устранения возможного возбуждения на высоких частотах (несколько мГц) у меня стоит конденсатор в 100пФ, который срезал все что выше 7кГц. Заменил его на нужный, в 10пФ и АЧХ стала равномерной.

Что касается платы управления реле и индикации. Здесь не все так гладко и понятно. Во-первых, был неприятно удивлен качеством отечественных деталей, из которых половина оказались бракованными. Во-вторых, те, которые вроде как рабочие ведут себя совершенно непонятно. Либо работают через раз, либо работают в известном только им алгоритме. Поясню, что именно я имею ввиду.

Возьмем микросхему К176ИЕ4. При включении питания по только ей известной причине на экране загорается то 0, то 1. Когда включается с однеркой – все нормально, режимы темброблока соответствуют цифре на индикаторе, т.е. 0 – минимальные НЧ, 3 –максимальные. Когда же включается с нулем, то минимальное у нас уже на 3, а максимальное на 2. Выходит, что счетчик К561ИЕ9А считает все верно, а вот ИЕ4 подглючивает. В добавок к этому иногда проскакивают ложные срабатывания, т.е. нажимаю на кнопку один раз, а цифра с 1 перескакивает на 3 или даже на 0.

То же самое с К155ТМ2, которая управляет селектором входа и переключением режимов уровня сигнала. Два переключателя, собирал абсолютно по одинаковой схеме, в итоге один переключатель работает как часы, другой нужно раз 5 нажать, чтобы он сработал. Как такое может быть?...Впаивают другую микру, та вообще не хочет переключать ничего. В общем методом научного тыка напаял уже не помню на какие ножки конденсаторов в несколько пФ, и теперь вроде как переключения стабильные. Не буду обозначать эти конденсаторы на схеме дабы не вводить в заблуждение, собирайте по стандартной схеме включения, а там уже ориентируйтесь по обстоятельствам.

5. – Разводка земли

Опасался я этого момента исходя из личного опыта, потому что обычно возникают на этом этапе проблемы с правильной разводкой земли и подключением общего провода. Явным признаком неправильной разводки является характерный гул, свидетельствующий о том, что где-то образовалась земляная петля, либо другие неправильности. В случае с предусилителем пошел другой дорогой, сделать не как красивее, и чтобы было меньше проводов, а как правильнее. И в конечном итоге получил положительный результат. Фона нет, даже с выкрученной на максимум ручкой громкости, гула от неправильной земли тоже не наблюдается, в общем результат превысил мои ожидания.

Разводка земли в предусилителе

Как же я соединил общие провода…Очень просто. Свел все в одну точку, и эта точка оказалась платой регуляторов громкости и высоких частот. Например, в питании платы предварительного усилителя плюсовой и минусовой провод припаял к самой плате ПУ, а общий к плате регуляторов, и затем уже от платы РГ и ВЧ подпаял коротенький проводок на общую дорожку платы ПУ. То же самое сделал и с другими общими проводками, многочисленными щупальцами электрического осьминога они идут от платы регулировок ко всем остальным.

Блок-схема предварительного усилителя

Попытался нарисовать блок-схему всего этого. Надеюсь, что ничего не напутал, и получилось более-менее понятно.

6. Корпус.

Корпус, как я уже говорил замечательно подошел от спутникового ресивера «Odissey». Подкупил он меня своим большим окном, в котором отображались часы, номер канала и другая информация, а также размерами корпуса. Аналогичные по размеру корпуса от DVD проигрывателей значительно ниже, и к тому же имеют отсек для загрузки диска, что влечет за собой переделывание лицевой панели, в этом же случае ничего переделывать не понадобилось. Для окончательной доводки мне оставалось лишь просверлить в «морде» два отверстия для крепления регуляторов громкости и высоких частот, ну и закрасить ненужные надписи. Краску использовал как обычно – аэрозоль из автомагазина. Черный матовый цвет точь в точь совпал с цветом панели, поэтому даже не понадобилось красить всю панель, работа свелась к аккуратному закрашиванию надписей и установки алюминиевых ручек.

Лицевая панель предусилителя

Ручки регулировки громкости и тембра

Пошел на ухищрения при установке платы селектора входов. Стандартным способом ее установить не представлялось возможным, т.к. мешала плата регулятора тембра, и мне не оставалось ничего, кроме как прикрутить ее вверх ногами, и дополнительно притянуть пластиковым хомутиком.

Плата селектора входов

Все платы закреплены через пластиковые втулки. Внутрь втулки (или проставки) вкручивается винт, в плате высверливается отверстие по внешнему диаметру втулки, все это дело притягивается сверху гаечкой, и плата надежно изолирована от контакта с корпусом.

Изолятор для платы от корпуса

Также можете видеть, что к транзисторам на плате предусилителя прикрутил небольшие Г-образные радиаторы, вырезанные из алюминиевой пластины. Радиаторы совсем не большие, но температура транзисторов значительно уменьшилась.

Все припаянные к платам провода для надежности залил термоклеем.

Под плату блока питания положил картонную прокладку, так, на всякий случай.

Изолирующая прокладка для платы блока питания

Хоть между платой и корпусом есть запас в несколько мм, для перестраховки сделал дополнительную, контрольную изоляцию. Все-таки на плате находится сетевой выключатель и случайно получить на металлическом корпусе контакт с 220В особого желания нет.

В результате получилось, как в поговорке «В тесноте, да не в обиде». Все кучно, все плотно, но ничего не мешает.

Компоновка предварительного усилителя

Царем чувствует себя плата ЗВ карты, вокруг нее имеется еще пара свободных сантиметров! Дабы уменьшить возможные наводки от трансформатора, закрыл его металлической крышкой. И еще в ходе испытаний выяснилось, что очень сильно греется 9-ти вольтовый стабилизатор. Пришлось к нему прикрутить небольшой радиатор.

7. – заключение.

Корпус для предварительного усилителя

Такая вот не маленькая статья получилась, но и работа была проделана тоже не маленькая, и что мне хочется сказать в заключении. Хотите честно? Сделал еще одну игрушку! Да, оно светится и перемигивается, да звук стал как бы ярче и появилась возможность регулировать высокие и низкие частоты, да, в самом деле, регулятор тембра Матюшкина как-то по своему, по особенному украшает звук, но в целом какого-то кардинального улучшения, от которого хочется прыгать до потолка к сожалению нет…Звук стал интереснее, но не более того. Не подумайте, что я плохо отзываюсь о схеме или отговариваю вас от повторения, ни в коем случае! Если вы настоящий радиолюбитель «больной звуком», то вы получите массу удовольствия от самого процесса сборки устройства, да и сам я ни чуть не жалею о потраченном времени и силах, ведь в конце концов в моем арсенале появилась довольно качественная вещь, которая позволяет обогатить звук и настроить его под свои предпочтения. Не буду скрывать, что после сборки преда, слушаю музыку не напрямую через звуковую карту, а через этот предусилитель. Я лишь хочу сказать, что мои слуховые рецепторы не смогли меня заставить завизжать от радости. Возможно, акустика не та, возможно усилитель, возможно уши. Кстати про усилитель, подключал этот пред пока лишь только к гибриду на полевиках, нужно будет подключить к моему любимому чисто ламповому усилителю на Г807 и послушать что он скажет об этой связке.

Собранный пред!

В общем, друзья! Вот вам готовые, проверенные лично мной печатки. Хочу предупредить насчет платы управления, она может незначительно отличаться от схемы, т.к. многократно дорабатывалась.

Паяйте, пробуйте, экспериментируйте, возможно - это именно то, что Вы искали! Не слушайте никого в том числе меня, потому что у каждого из Вас свои вкусы и предпочтения, как говорится на вкус и цвет… Надеюсь статья была полезной и даст кому-то из Вас стартовый пинок для сборки данного предварительного усилителя.

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука.

Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Простой усилитель на одном транзисторе

Простейший УНЧ, выполненный по схеме с общим эмиттером, показан на рис. 1. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль. Допустимое напряжение питания для этого усилителя 3...12 В.

Величину резистора смещения R1 (десятки кОм) желательно определить экспериментально, поскольку его оптимальная величина зависит от напряжения питания усилителя, сопротивления телефонного капсюля, коэффициента передачи конкретного экземпляра транзистора.

Рис. 1. Схема простого УНЧ на одном транзисторе + конденсатор и резистор.

Для выбора начального значения резистора R1 следует учесть, что его величина примерно в сто и более раз должна превышать сопротивление, включенное в цепь нагрузки. Для подбора резистора смещения рекомендуется последовательно включить постоянный резистор сопротивлением 20...30 кОм и переменный сопротивлением 100... 1000 кОм, после чего, подав на вход усилителя звуковой сигнал небольшой амплитуды, например, от магнитофона или плеера, вращением ручки переменного резистора добиться наилучшего качества сигнала при наибольшей его громкости.

Величина емкости переходного конденсатора С1 (рис. 1) может находиться в пределах от 1 до 100 мкФ: чем больше величина этой емкости, тем более низкие частоты может усиливать УНЧ. Для освоения техники усиления низких частот рекомендуется поэкспериментировать с подбором номиналов элементов и режимов работы усилителей (рис. 1 - 4).

Улучшениые варианты однотранзисторного усилителя

Усложненные и улучшенные по сравнению со схемой на рис. 1 схемы усилителей приведены на рис. 2 и 3. В схеме на рис. 2 каскад усиления дополнительно содержит цепочку частотнозависимой отрицательной обратной связи (резистор R2 и конденсатор С2), улучшающей качество сигнала.

Рис. 2. Схема однотранзисторного УНЧ с цепочкой частотнозависимой отрицательной обратной связи.

Рис. 3. Однотранзисторный усилитель с делителем для подачи напряжения смещения на базу транзистора.

Рис. 4. Однотранзисторный усилитель с автоматической установкой смещения для базы транзистора.

В схеме на рис. 3 смещение на базу транзистора задано более «жестко» с помощью делителя, что улучшает качество работы усилителя при изменении условий его эксплуатации. «Автоматическая» установка смещения на базе усилительного транзистора применена в схеме на рис. 4.

Двухкаскадный усилитель на транзисторах

Соединив последовательно два простейших каскада усиления (рис. 1), можно получить двухкаскадный УНЧ (рис. 5). Усиление такого усилителя равно произведению коэффициентов усиления отдельно взятых каскадов. Однако получить большое устойчивое усиление при последующем наращивании числа каскадов нелегко: усилитель скорее всего самовозбудится.

Рис. 5. Схема простого двухкаскадного усилителя НЧ.

Новые разработки усилителей НЧ, схемы которых часто приводят на страницах журналов последних лет, преследуют цель достижения минимального коэффициента нелинейных искажений, повышения выходной мощности, расширения полосы усиливаемых частот и т.д.

В то же время, при наладке различных устройств и проведении экспериментов зачастую необходим несложный УНЧ, собрать который можно за несколько минут. Такой усилитель должен содержать минимальное число дефицитных элементов и работать в широком интервале изменения напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Схема УНЧ на полевом и кремниевом транзисторах

Схема простого усилителя мощности НЧ с непосредственной связью между каскадами приведена на рис. 6 [Рл 3/00-14]. Входное сопротивление усилителя определяется номиналом потенциометра R1 и может изменяться от сотен Ом до десятков МОм. На выход усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением от 2...4 до 64 Ом и выше.

При высокоомной нагрузке в качестве VT2 можно использовать транзистор КТ315. Усилитель работоспособен в диапазоне питающих напряжений от 3 до 15 В, хотя приемлемая работоспособность его сохраняется и при снижении напряжения питания вплоть до 0,6 В.

Емкость конденсатора С1 может быть выбрана в пределах от 1 до 100 мкФ. В последнем случае (С1 =100 мкФ) УНЧ может работать в полосе частот от 50 Гц до 200 кГц и выше.

Рис. 6. Схема простого усилителя низкой частоты на двух транзисторах.

Амплитуда входного сигнала УНЧ не должна превышать 0,5...0,7 В. Выходная мощность усилителя может изменяться от десятков мВт до единиц Вт в зависимости от сопротивления нагрузки и величины питающего напряжения.

Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R2 и R3. С их помощью устанавливают напряжение на стоке транзистора VT1, равное 50...60% от напряжения источника питания. Транзистор VT2 должен быть установлен на теплоотводя-щей пластине (радиаторе).

Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

На рис. 7 показана схема другого внешне простого УНЧ с непосредственными связями между каскадами. Такого рода связь улучшает частотные характеристики усилителя в области нижних частот, схема в целом упрощается.

Рис. 7. Принципиальная схема трехкаскадного УНЧ с непосредственной связью между каскадами.

В то же время настройка усилителя осложняется тем, что каждое сопротивление усилителя приходится подбирать в индивидуальном порядке. Ориентировочно соотношение резисторов R2 и R3, R3 и R4, R4 и R BF должно быть в пределах (30...50) к 1. Резистор R1 должен быть 0,1...2 кОм. Расчет усилителя, приведенного на рис. 7, можно найти в литературе, например, [Р 9/70-60].

Схемы каскадных УНЧ на биполярных транзисторах

На рис. 8 и 9 показаны схемы каскодных УНЧ на биполярных транзисторах. Такие усилители имеют довольно высокий коэффициент усиления Ку. Усилитель на рис. 8 имеет Ку=5 в полосе частот от 30 Гц до 120 кГц [МК 2/86-15]. УНЧ по схеме на рис. 9 при коэффициенте гармоник менее 1% имеет коэффициент усиления 100 [РЛ 3/99-10].

Рис. 8. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 5.

Рис. 9. Каскадный УНЧ на двух транзисторах с коэффициентом усиления = 100.

Экономичный УНЧ на трех транзисторах

Для портативной радиоэлектронной аппаратуры важным параметром является экономичность УНЧ. Схема такого УНЧ представлена на рис. 10 [РЛ 3/00-14]. Здесь использовано каскадное включение полевого транзистора VT1 и биполярного транзистора VT3, причем транзистор VT2 включен таким образом, что стабилизирует рабочую точку VT1 и VT3.

При увеличении входного напряжения этот транзистор шунтирует переход эмиттер — база VT3 и уменьшает значение тока, протекающего через транзисторы VT1 и VT3.

Рис. 10. Схема простого экономичного усилителя НЧ на трех транзисторах.

Как и в приведенной выше схеме (см. рис. 6), входное сопротивление этого УНЧ можно задавать в пределах от десятков Ом до десятков МОм. В качестве нагрузки использован телефонный капсюль, например, ТК-67 или ТМ-2В. Телефонный капсюль, подключаемый при помощи штекера, может одновременно служить выключателем питания схемы.

Напряжение питания УНЧ составляет от 1,5 до 15 В, хотя работоспособность устройства сохраняется и при снижении питающего напряжения до 0,6 В. В диапазоне напряжения питания 2... 15 В потребляемый усилителем ток описывается выражением:

1(мкА) = 52 + 13*(Uпит)*(Uпит),

где Uпит - напряжение питания в Вольтах (В).

Если отключить транзистор VT2, потребляемый устройством ток увеличивается на порядок.

Двухкаскадные УНЧ с непосредственной связью между каскадами

Примерами УНЧ с непосредственными связями и минимальным подбором режима работы являются схемы, приведенные на рис. 11 - 14. Они имеют высокий коэффициент усиления и хорошую стабильность.

Рис. 11. Простой двухкаскадный УНЧ для микрофона (низкий уровень шумов, высокий КУ).

Рис. 12. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315.

Рис. 13. Двухкаскадный усилитель низкой частоты на транзисторах КТ315 - вариант 2.

Микрофонный усилитель (рис. 11) характеризуется низким уровнем собственных шумов и высоким коэффициентом усиления [МК 5/83-XIV]. В качестве микрофона ВМ1 использован микрофон электродинамического типа.

В роли микрофона может выступать и телефонный капсюль. Стабилизация рабочей точки (начального смещения на базе входного транзистора) усилителей на рис. 11 - 13 осуществляется за счет падения напряжения на эмиттерном сопротивлении второго каскада усиления.

Рис. 14. Двухкаскадный УНЧ с полевым транзистором.

Усилитель (рис. 14), имеющий высокое входное сопротивление (порядка 1 МОм), выполнен на полевом транзисторе VT1 (истоковый повторитель) и биполярном — VT2 (с общим).

Каскадный усилитель низкой частоты на полевых транзисторах, также имеющий высокое входное сопротивление, показан на рис. 15.

Рис. 15. схема простого двухкаскадного УНЧ на двух полевых транзисторах.

Схемы УНЧ для работы с низкоОмной нагрузкой

Типовые УНЧ, предназначенные для работы на низкоомную нагрузку и имеющие выходную мощность десятки мВт и выше, изображены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Простой УНЧ для работы с включением нагрузки с низким сопротивлением.

Электродинамическая головка ВА1 может быть подключена к выходу усилителя, как показано на рис. 16, либо в диагональ моста (рис. 17). Если источник питания выполнен из двух последовательно соединенных батарей (аккумуляторов), правый по схеме вывод головки ВА1 может быть подключен к их средней точки напрямую, без конденсаторов СЗ, С4.

Рис. 17. Схема усилителя низкой частоты с включением низкоомной нагрузки в диагональ моста.

Если вам нужна схема простого лампового УНЧ то такой усилитель можно собрать даже на одной лампе, смотрите у нас на сайте по электронике в соответствующем разделе.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Исправления в публикации: на рис. 16 и 17 вместо диода Д9 установлена цепочка из диодов.

СХЕМА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

На рубеже 2004 и 2005 годов возникает естественное желание строить усилители на современной элементной базе, пользуясь передовыми достижениями мировой электронной технологии.
Предлагаю вашему вниманию высококачественный предусилитель на базе EL2125.
Основные материалы БЕСПЛАТНЫ, самодельщики могут свободно использовать их для повторения в своих собственных конструкциях.
ПОЧЕМУ EL2125 ?
Превосходный чип, по своим характеристикам предендует едва ли не на 2 место в десятке лучших ОУ по обзорам моделей в 2004г.
Это конечно, не AD8099 (первое место в мире, премия от Intel "Инновация 2004 года"), но EL2125 уже появился в продаже на рынке СНГ и достать его вполне реально, особенно тем, кто живет в столичных и крупных городах.
НАСКОЛЬКО ХОРОШИ ХАРАКТЕРИСТИКИ EL2125, СУДИТЕ САМИ:

Возможность работы на нагрузку до - 500 Ом
Рабочий дипазон частот до - 180 MHz
Напряжение питания - ±4.5 ... ±16.5 В.
Коэффициент нелинейных искажений - менее 0,001%
Скорость нарастания выходного сигнала - 190 V/µs
Уровень шума - 0, 86 nV/vHz (лучше, чем у AD8099 ! ! !)

Цена EL2125 в розничной продаже обычно $ 3 за штуку, не очень дешево, но оно того стоит.
Чаще всего, EL2125 встречается в корпусе типа SO - 8 (готовьте микронасадки к паяльникам).
Должен заметить, что в список характеристик я бы добавил и такой как - " удивительная музыкальность". Этот показатель невозможно измерить приборами и выразить цифрами, он ощущается только на слух.

1. Как усилитель для телефонов с широким диапазоном сопротивлений:

2. Как высококачественный предусилитель для оконечных усилителей с двухполярным питанием (в диапазоне от ± 22 до ± 35 В.) и чувствительностью 20 ... 26 дБ:

Данный ОУ невольно напрашивается в более серьезный предварительный усилитель, созданный на базе усилителя Солнцева и описанного на сайте "Паяльник":
В усилителе применены сдвоенные переменные резисторы R11 и R17 любого типа группы Б, R1 и R21 любого типа группы В или А. В качестве тонокомпенсированного регулятора громкости (R21) можно примененить переменный резистор 100 кОм (с отводом от середины). Транзисторы можно заменить на КТ3107И, КТ313Б, КТ361В,К (VT1, VT4) и КТ312В, КТ315В (остальные). Замена ОУ К574УД1 на ОУ других типов не рекомендуется. При значительном уровне постоянной составляющей (в редких случаях) в точке А необходимо установить конденсатор емкостью 2.2 - 5 мкф.

Описываемый предварительный усилитель подключается к усилителю мощности ЗЧ с входным сопротивлением не менее 10 кОм. Со значительным увеличением Кг, данный ПУ можно нагрузить и на УМЗЧ с Rвх до 2 кОм (что крайне нежелательно), в таких случаях (если Rвх вашего УМЗЧ менее 10 кОм) нужно просто еще раз умощнить выходной каскад (копию участка схемы VT1-VT2-VT3-VT4-R4-R5-R6-R7, подключить на выход DA2), резисторы R23 и R24 подключить аналогично резисторам R2 и R3, хотя в этом случае возможно повысится уровень шумов. А если Rвх вашего УМЗЧ больше или равно 100 кОм, то в качестве операционного усилителя DA2 рекомендуется применить К574УД1А(Б), это снизит уровень искажений и шумов.

Возможные изменения в схеме (улучшающие):
- Для исключения из тракта прохождения звукового сигнала переключателей П2К (весьма ненадежных в работе) рекомендуется переключатель SA1 исключить из схемы (вместе с резисторами R8, R9), а переключатель SA2 перенести на последий каскад замыкая накоротко резистор R23 (резисторы R13, R14 при этом исключаются из схемы).

Схема предусилителя:

Так же будет не бесполезным использовать данный ОУ в универсальном предварительном усилителе, способным так же выполнять функцию усилителя для наушников. Принципиальная схемы приведена ниже:

Эмиттерные повторители VT1-VT2 разгружают выход ОУ, а дальше следует схема с местной обратной связью, способствующая дополнительному снижению не линейных искажений. Резисторами R19 и R20 устанавливается ток покоя окнечного каскада предварительного усилителя, аналогично усилителям мощности, в пределах 7-12 мА. В связи с этим последний каскад необходимо установить на небольшой теплоотвод

Страница подготовлена по материалам сайта http://yooree.narod.ru и http://cxem.net