Разработка усилителя мощности звуковой частоты (стр. 2 из 6)

Для того чтобы усиление было максимальным и улучшить линейность АЧХ в качестве нагрузки выходного каскада, используется источник тока на транзисторе VT7. Весь усилитель охвачен частотно-независимой в рабочем диапазоне частот ООС на элементах R12, С7, R14. Соотношение сопротивлении резисторов R14, R12 определяет коэффициент усиления микрофонного усилителя.

ГЛАВА 2 УСИЛИТЕЛЬ КОРРЕКТОР

Данный нормирующий усилитель обладает АЧХ, сформированной в соответствии с ГОСТ 7893—72 и стандартом RIAA—78. При использовании в частотозадающих цепях элементов с допуском на номиналы не более ±5 % отклонение от АЧХ. предусмотренной RIAA—78, не превышает 1 дБ.

Предусилитель-корректор выполнен на микросхеме К548УН1А (в скобках указаны номера выводов интегрального усилителя другого канала) и отличается от него только целями коррекции. В корректоре использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125 и подстроенный резистор СПЗ-9а. конденсаторы К50-6 (С2. С6), КМ-б (Cl. C4) и КМ 5 (остальные). Несколько слов о термостабильности применяемых элементов (в первую очередь это относится к конденсаторам). Испытания показали, что при использовании конденсаторов группы H90 с повышением температуры от -20 до +40 С^o (получасовой нагрев в сушильном шкафу) коэффициент усиления предусилителя- корректора на частоте I кГц увеличился на 0,5 дБ, а отклонение его АЧХ от исходной в диапазоне звуковых частот не превысило 1.5 дБ. Это позволило сделать вывод, что для работы в данном устройстве подойдут любые конденсаторы с ненормируемым ТКМ вплоть до группы H90 (отклонение АЧХ при изменении температуры в этом случае увеличится до 2...3 дБ). Питается он от выпрямители через простейший параметрический стабилизатор, обеспечивающий выходное напряженно 24 В. Налаживание корректора сводится к проверке напряжения на выводах 7 (8) микросхемы DAI.

Рис 2.

Расчет АЧХ усилителя-корректора.

Существует четыре основные частоты среза АЧХ усилителя-корректора, каждая из которых формируется своей RC-цепью.

Для данной схемы это будут элементы:

t₁=R3C2=150Ом*50мкФ=7500мкс

t₂=R11C7=68кОм*47нФ=3196мкс

t₃=R12C7=7,5кОм*47нФ=352мкс

t₄=R3C4=51кОм*1500=76,5мкс

Вычислим постоянные времени:

Согласно правила расчета коэффициента усиления для неинвертирующего усилителя получим:

Коэффициент усиления на частотах от f₁ до f₂:

Коэффициент усиления на частотах от f₂ до f₃:

По полученным результатам построим АЧХ:

Рис. 3

ГЛАВА 3 ЭЛЕКТРОННЫЙ СЕЛЕКТОР НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Рассматриваемый селектор позволяет подключать до пяти источников звуковых программ, его схема достаточно проста, но в то же время параметры селектора соответствуют требованиям, предъявляемым к высококачественной аппаратуре. Принципиальная схема одного канала селектора входных сигналов приведена на рисунке 4. Он имеет следующие основные параметры:

Число переключаемых входов	5
Максимальная амплитуда коммутируемого сигнала	5В
Полоса пропускания по уровню ±0,5дБ	10...70000Гц
Коэффициент гармоник в полосе частот 20..20 000 Гц	0,1%
Напряжение питания	±15В
Ток потребления	15мА

Сигнал с одной из розеток XS1-XS5 поступает на переключатель аналоговых сигналов, выполненный на полевых транзисторах VT1-VT5 и микросхеме DA1. Между входным соединителем XS1 и транзистором VT1 включен предусилитель-корректор А1 для магнитного звукоснимателя. Электронным селектором управляют с помощью механического переключателя SA1.

В основе работы селектора лежит свойство полевых транзисторов работать в режиме управляемого напряжением сопротивления. Чтобы подключить нужный источник сигнала (например, со входа «Универсальный»), затвор транзистора VT5 соединяют с общим проводом, а на затворы остальных транзисторов VT1-VT4 через резисторы R23-R26 подают напряжение -15 В.

Резисторы R18-R22 и конденсаторы С5-С9, находящиеся в цепи управления селектором, вносят некоторую задержку включения, исключающую коммутационные помехи. Входное сопротивление селектора, определяемое резисторами R3-R7, составляет 100 кОм.

Все стоки транзисторов соединены между собой и нагружены на резистор R28 сопротивлением 1 МОм.

Сигнал, выбранный переключателем SA1, через конденсатор связи С10 поступает на инвертирующий вход ОУ DA1 с коэффициентом передачи, равным единице (определяется соотношением сопротивлений резисторов R29 и R31). Подключенный вход индицируется одним из пяти светодиодов HL1-HL5.

При испытании селектора на него необходимо подать напряжение питания от стабилизированного источника с напряжением ±15 В и током не менее 20 мА. Затем на любой вход, например на XS5, подают входной сигнал с уровнем 200 мВ и частотой 1000 Гц. При этом сигнал на выходе селектора должен быть, только когда переключатель SA1 находится в положении «5».

При любых других положениях переключателя сигнал на выходе селектора должен отсутствовать. Аналогично проверяются остальные входы.

Уровень входного сигнала частотой 1 000Гц, подаваемого на вход «Проигрыватель», должен быть 2,4 мВ.

В качестве входных розеток можно использовать пятиконтактные штепсельные соединители ОНЦ ВГ-4-5/16-Р или ОНЦ КГ-4-5/16-Р, предназначенные для печатного монтажа. Для коммутации цепей управления можно применить любой галетный переключатель, например ПГ3 5П2Н.

Рис. 4 - Принципиальная схема электронного селектора на полевых транзисторах

ГЛАВА 4 НОРМИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Номинальное выходное напряжение источников звуковых программ, таких как магнитофон или тюнер, составляет около 200 мВ. Таким же обычно делают и выходное напряжение микрофонного усилителя и предусилителя корректора. Проходя через цепи регулировок громкости и баланса, оно, как правило, несколько уменьшается. Вместе с тем номинальное входное напряжение таких узлов усилителя, как регуляторы тембра, квадрапреобразователи, усилители мощности, обычно выбирают около 800 мВ.

Для согласования источников звуковых программ со входами предвыходных и выходных каскадов усилителя 3Ч применяют нормирующие усилители. К основным его техническим показателям относятся входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления, перегрузочная способность, линейные и нелинейные искажения, отношение сигнал-шум, динамический диапазон, стабильность показателей. Нормирующий усилитель имеет плоскую АЧХ в диапазоне рабочих частот. Он часто является первым каскадом в тракте усилителя 3Ч, поэтому его шумовые свойства существенно влияют на достижимый динамический диапазон всего усилителя в целом.

Как было отмечено, получить более качественные показатели при отсутствии специализированных микросхем можно, если собрать функциональные узлы усилителя на дискретных компонентах, основываясь на схемотехнике ОУ По схемам, описанным в предыдущих разделах, усилитель можно выполнить, изменив цепи ООС и нормируюшие усилители Здесь приведено описание еще одной схемы ОУ на дискретных ком понентах, использованной для нормирующего усилителя, обладающего следующими основными техническими характеристиками

Входное номинальное напряжение	0,1 В
Входное максимальное напряжение	18В
Выходное максимальное напряжение	14 В
Перегрузочная способность неменее	25 дБ
Коэффициент гармоник, не более	0,01 %
Отношение сигнал шум (невзвешенное)	78 дБ
Номинальный диапазон частот	10 100000 Гц
Напряжение питания	±24 В
Ток потребления	15 мА

Схема нормирующего усилителя, приведенная на рисунке 5, сложная, так как требуемые характеристики здесь достаточно высокие гармонические искажения гораздо ниже 0,01 % при выходном напряжении 14 В, что на 25 дБ выше номинального уровня.

Входной каскад усилителя состоит из дифференциального усилителя (на транзисторах VT2 и VT4), в котором для улучшения параметров используются источники тока на транзисторах VT1 и VT3. Коллекторный ток

каскада оптимизирован, чтобы иметь хорошую шумовую характеристику. Кроме того, в качестве входных использованы транзисторы структуры р-п-р типа, имеющие меньшее объемное сопротивление базы по сравнению с транзисторами структуры п-р-п. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT5 согласует входной каскад с последующей частью узла.