Схема кроссовера для 2 х полосной ас

Схема кроссовера для 2 х полосной ас

музыкант, инженер, звукорежиссёр — всё в двух лицах!

Фильтр-кроссовер для 2-полосной концертной АС

В очередной раз понадобились фильтры для двухполосных концертных АС конфигурации НЧ(ШП) данамик + драйвер мощностью до 500 ватт.

Поскольку задача довольно простая и распространённая, остановились на такой вот схеме. В общем то, типовой — без каких-либо уникальных решений. На НЧ — 2-й порядок, на ВЧ — 3-й порядок.
Не спроста на схеме конденсаторы обозначены группами — во-первых, конденсаторы большой ёмкости и напряжения, например, 10мкФ 250В весьма дорогостоящие. Поэтому выгоднее воединять в параллель по несколько меньшей ёмкости. Во-вторых конструкциция (печатная плата) с посадочными местами под несколько конденсаторов, соединённых в параллель, позволит в небольших пределах менять (подбирать) частоту срезу, допаивая и выпаивая конденсаторы.

Разработать печатную плату было совсем не сложно. Постарались предусмотреть по-максимуму — сверловку под разные типоразмеры конденсаторов, отверстия для крепления, отверстия для опосывания мощных резисторов проволокой, чтобы не от выпадали, в случае перегрева. Так же универсальное посадочное место под защитную лампу накаливания в ВЧ звене — можно впаять разные патроны.

Изготовили платы на заводе. Шеллкографией нанесли посадочные места и номиналы элементов, маркировку входов и выходов. Теперь для сборки фильтра на плате не обязательно иметь перед глазами схему.

Так выглядят фильтры в сборе. По желанию заказчика установлены недорогие металоплёночные конденсаторы. Посадочные места же позволяют поставить более дорогостоящие и популярные в подобных конструкциях полиэстеровые конденсаторы.

Платы доступны для заказа по предоплате.

Видео испытания

Чтобы не иметь сложностей с расчётом фильтра СЧ-ВЧ, возможно, представляется правильным, использовать, так называемый фильтр дополнительной функции (ФДФ) – дифференциальный усилитель, вычитающий из широкополосного (музыкального) сигнала тот, что был выделен фильтром низких частот (в нашем случае), а остаток – СЧ и ВЧ составляющие, передающий на свой выход.

Практические схемы кроссоверов с ФДФ подробно описаны в статьях журнала Радио:

1981г №5-6 стр 39 «Трёхполосный усилитель»

1987г №3 стр 35 «Блок фильтров трёхполосного усилителя ЗЧ»

Обратите внимание, в схеме ’87/3, перед активным фильтром стоит повторитель напряжения на ОУ, каковой повторитель обладает низким выходным сопротивлением, а нагружен фильтр на ОУ (ФДФ) с высоким входным сопротивлением, что полезно для согласования фильтра со схемой, образующей кроссовер, в целом.

Частоту раздела, для двухполосного кроссовера, лучше выбрать в три раза больше, чем резонансная частота НЧ громкоговорителя. Если в качестве НЧ громкоговорителя используется широкополосный динамик, то раздел лучше провести выше 3,5 КГц (выше резонансной частоты выбранного ВЧ динамика).

Таблица с связывающая частоту раздела при биамплиннге с мощностью, которую нужно подвести к СЧ – ВЧ звену, приведена в Радио 2001 №9 стр. 10

Перед этим кроссовером, хорошо бы поставить ФВЧ с частотой среза 40Гц или менее – отрезать то, что Ваш НЧ динамик не может воспроизвести физически. Подробно об этом рассказано у Аудиокиллера electroclub. info/samodel/sub_pred. htm

Статья по измерению резонансной частоты громкоговорителей и их «Т-С параметров» при помощи звуковой карты компьютера, приведена здесь, на сайте. /practice/loudspeakers/1366-izmerenie-parametrov-tilya-smolla-dlya-nachinayushhix. html

По теме двухполосного звуковоспроизведения (биамплинг), интересно прочитать статью В. Шорова из Радио 1994 №2 «Двухполосное звуковоспроизведение» и, если есть желание разобраться лучше – цикл статей А. Фрунзе «О повышение качества звучания АС» Радио 1992 9 – 12.

Хочу поблагодарить АудиоКиллера за программу для расчёта фильтров третьего порядка.

electroclub. info/mysoft. htm

По выполненным расчётам собрал комбинированный (на одном ОУ) полосовой фильтр 40 – 18000 Гц для УКВ приёмника. При точном подборе конденсаторов и резисторов, АЧХ фильтра совпала с желаемой без дополнительной настройки.

Начинающие, успешно собравшие макет схемы, могут избавить себя от хлопот травления печатных плат, используя НЕфольгированный стеклотекстолит (гетинакс или плотный картон) и тонкий лужёный провод, который заменяет дорожки, которые предполагалось травить. В программе LayOut рисуется печатная плата, с шириной дорожек 0,3 – 05 мм. – чтобы были видны. По распечатке рисунка платы, защищённой прозрачным скотчем, кернится и сверлится текстолит. Потом в отверстия, по порядку сборки, от входа у выходу, вставляются детали, их лужёные выводы отгибаются по направлению отрисованных дорожек и пропаиваются. Если длинны выводов не хватает, используют лужёный провод. Если проводники — «дорожки» лежат близко друг к другу и есть риск замыкания – можно одеть кембрик. Важно, что если потребуется переделка, например, 20% собранной схемы, не нужно срезать печатные дорожки – просто распаять участок, сделать новую сверловку и собрать заново – чисто, просто и технологично, как тротуарная плитка. При сборке ВЧ конструкций, слой фольги, обращённый к деталям, можно использовать как общий экран. Фольгу вокруг отверстий нужно зенковать, кроме «земляных» контактов.

Если интересно, пришлю фотографии плат, сделанных таким способом.

Одно из преимуществ заключается в том, что при перегрузке низкочастотного канала, его изкажения хорошо маскируются СЧ-ВЧ звеном, следовательно максимальная неискаженная мощность на слух становится заметно больше.
В итоге мне удалось раскачать одну колонку так, что шифер на гараже стал трещать.

Схема

Входной сигнал подан на неинвертирующий вход операционного усилителя МС1, который выполняет функции активного фильтра низких частот с крутизной спада частотной характеристики 18 дБ/октаву, и на неинвертирующий вход операционного усилителя МС2, который выполняет функции дифференциального усилителя с коэффициентом передачи по напряжению Ku=1.

На инвертирующий вход МС2 подан сигнал с выхода фильтра низких частот МС1. В дифференциальном усилителе МС2 из спектра входного сигнала вычитается его низкочастотная часть, и на выходе МС2 появляется только высокочастотная часть входного сигнала.

Таким образом, требуется лишь обеспечить заданную частоту среза фильтра низких частот, которая и будет частотой разделения. Значения элементов фильтра находятся из соотношений C1 = C2 = C3; R1=R4; R5=R1/6,8; R1C1=0,4/Fp, где Fр — частота разделения.

R1 я брал 22 кОм, а дальше все рассчитывается по формулам в зависимости от требуемой частоты разделения.
В качестве операционных усилителей пробовал К157УД2 и К1401УД2, оба показали хорошие результаты.
Конечно, можно применить любой счетверенный импортный ОУ.

Источник

Активный кроссовер для биампинга

Программа для рассчета кроссовера

Я несколько обновил некоторые картинки — как оказалось, в схему и расположение деталей закралась небольшая перепутанница — ничего страшного, но нумерация элементов в монтаже не соответствовала схеме. Да и на самой схеме неправильно было показано подключение С4 (левый вывод). Теперь все правильно, и, самое главное, все это соответствует печатной плате. Печатная плата не изменилась! Там все правильно! Перепутанница была только на этой страничке сайта.

Биампинг — очень хорошая штука, и наконец настала пора его внедрения в мою аппаратуру (в ресивер). Прошли все предварительные тесты и пробы. Ну и наконец появился новый вариант кроссовера. Это дальнейшее улучшение первой модели. Разница в том, что я разработал его под качественные пленочные конденсаторы типа К73-17, К73-44, К78-16, EPCOS и др. (поэтому в плате много "лишних" отверстий для конденсаторов разных габаритов). Кроме того, чтобы уменьшить габариты платы, я использовал SMD резисторы размера 1206 — более мелкие погоды на сделают (конденсаторы-то все равно большие и именно они определяют размеры платы), а паять их несложно. По этой же причине я использовал микросхемы в DIP корпусах — паять просто. SMD конденсаторы использовать нельзя — они керамические, и могут испорить качество звучания.

Схема практически не изменилась (это один канал стереоварианта) — фильтры Баттерворта 3-го порядка ВЧ и НЧ:

Входной конденсатор С0 "отрезает" постоянку на входе. И одновременно (совместно с резистором R0, который должен лежать в пределах 33. 68 кОм) является сабсоник-фильтром — снижает уровень низких частот, ниже частоты среза, его можно расчитать так:

Читайте также:  При какой температуре можно хранить картофель зимой

С0 [мкФ] = (4. 5) / Fmin [Гц]

Это для значения 47 кОм, если R0 имеет другое значение, то во сколько раз R0 больше, чем 47 кОм, во столько же раз С0 должен быть меньше, чем по формуле, и наоборот. Частоту среза лучше выбирать раза в 2. 3 ниже, чем самая низкая рабочая частота вам требуется. Исключение составляют случаи, когда ну очень нужно обрезать низкие частоты, то в формулу подставляем нижнюю рабочую частоту.

Резистор R7 регулирует уровень верхних частот — обычно отдача ВЧ динамика выше, и сигнал для него приходится ослаблять. Это важно в биампинге — иначе возможен частотный дисбаланс. Здесь использован многооборотный подстроечный резистор — и герметичный (пыль не попадает и не изменяет сопротивления), и позволяет точно отрегулировать уровень сигнала. Резисторы R8, R9, R10 позволяют "отвязать" блок от источника питания и возможных земляных петель (чтобы кроссовер можно было бы без проблем встроить в уже существующую аппаратуру). Конденсаторы С7. С10 — фильтры питания. Они должны быть одинаковыми для "+" и "-" питания.

Номиналы некоторых деталей не указаны — они зависят от частоты среза фильтра. Сам фильтр можно рассчитать по этой программе. Только нужно, чтобы сопротивления резисторов лежали в пределах 10 кОм. 1МОм (тогда будет меньше помех и влияния кроссовера на другие блоки).

Для себя я сделал фильтр с частотой раздела около 2,5 кГц. Вот его АЧХ — идеал!

Я измерял АЧХ по старинке, при помощи генератора (с низкими искажениями), частотометра и электронного вольтметра. Точки, в который производились измерения показаны на линиях (черным и голубым цветом). Суммарная электрическая АЧХ — практически идеальная прямая с неравномерностью не более +-0,05 дБ.

Конденсаторы желательно по возможности подобрать по емкости, но я, например, сильно не усердствовал, более-менее близкие, и все тут. Резисторы я вообще не подбирал, и вот что получилось при рассматривании через микроскоп:

Очень хорошо. Неравномерность АЧХ фильтра НЧ в диапазоне от 20 Гц не более 0,3 дБ! Ниже частоты 50 Гц влияет входной конденсатор С0, а выше частоты 1000 Гц — это уже начинается нормальный спад фильтра НЧ.

Измерения искажений показали, что они (искажения) находятся на уровне предела измерений — менее 0,002%. Это при использовании микросхемы ОРА2134РА. Более "крутые" ОУ использовать не рекомендуется — разницы не услышите, а проблем с устойчивостью и ВЧ помехами огребете. Более "простые" ОУ будут работать весьма неплохо — глубина ООС большая и искажения хорошо компенсируются.

Сама плата в стереовариенте получилась чуть больше спичечного коробка. Я считаю, что стремиться сделать кроссовер еще более миниатюрным нет смысла: качественные конденсаторы все равно большие, а если элементы "притулить" слишком тесно, то получатся лишние паразитные емкостные связи, да и "соплю" между дорожками легче заполучить.

Скачать плату в формате SprintLayout 5.0, схему и монтаж

Микросхемы и конденсаторы находятся с верхней стороны платы, резисторы (кроме R7) — с нижней.

Очень важный момент: плата двухсторонняя и отверстия имеют сквозную металлизацию. В любительских условиях ее сделать практически невозможно, а без металлизации может быть непропай и неконтакт.

Вот АЧХ динамиков в ближнем поле, каждый из которых подключен к своему собственному усилителю, а усилители включены через этот кроссовер. При измерении работали оба динамика, поэтому сигнал ВЧ присутствовал при снятии НЧ характеристики и наоборот, создавая некоторые помехи. Но эти помехи весьма малы. Суммарная АЧХ (вычисленная) — ровная-преровная! Видно, что у НЧ динамика на частоте 5. 7 кГц резкий выброс, связанный с переходом диффузора в зонный режим работы. И где он, этот выброс после фильтра 3-го порядка? (на самом деле выброс еще меньше, это еще из ВЧ динамика сигнал попадает). Попробуйте так настроить пассивный фильтр! И учитывайте, что подавить выброс 2-м, а тем более 1-м порядком не выйдет!

Тестовые прослушивания были очень успешными: заслушивался! Вот сравнение АЧХ одной и той же колонки (колонка на своем штатном месте, микрофон в точке прослушивания) со встроенным пассивным кроссовером, и при биампинге. Это другая колонка с другими динамиками. Волнистость АЧХ — влияние помещения (надо сказать вполне неплохое), а спад ниже 800 Гц — особенности измерения.

Конечно, мне могут сказать, что кривоватая АЧХ с пассивным кроссовером (провал в области 2. 6 кГц) — следствие недостаточно тщательной настройки пассивных фильтров. Я не отказываюсь! Еще пара недель настройки — глядшь, и лучше было бы! На самом деле, настройке пассивного кросовера сильно мешала зависимость сопротивления и индуктивности динамиков от частоты (а они еще и от амплитуды зависят!). Активный кроссовер параметры динамика вообще не чувствует, поэтому АЧХ получается наилучшей. Кроме того, если вспомнить, сколько для пассивного фильтра пришлось доматывать-отматывать катушек и параллелить конденсаторов! Жуть! А тут сразу раз, и заработало! Нужно было только выбрать частоту раздела, и подкрутить подстроечник, чтобы установить уровень на ВЧ.

PS. У меня есть платы промышленного изготовления, как заказать, см. здесь.

Фазолинейный активный кроссовер

Питер Латски обращает внимание, что в большинстве кроссоверов (разделительных фильтров для многополосных акустических систем) на частоте раздела НЧ/ВЧ наблюдается значительный (обычно от 45 до 90 электрических градусов в зависимости от порядка фильтров) фазовый сдвиг между напряжениями на НЧ и ВЧ выходах.

Это приводит к существенным нарушениям целостности звуковой картины на средних частотах (ответственных за передачу голоса и основной части спектра большинства музыкальных инструментов), поскольку один и тот же сигнал излучается дважды: ВЧ звеном и НЧ звеном с большей или меньшей временной задержкой. Необходимое для идеальной звукопередачи условие — постоянство характеристики группового времени задержки (ГВЗ), или, что то же, линейная фазовая характеристика, принципиально могут быть получены только при использовании в кроссовере ФНЧ Бесселя и всепропускающего (фазокорректирующего) фильтра Делияниса (ФВЧ для формирования АЧХ для ВЧ звена вообще не могут быть применены, поскольку они формируют фазовое опережение, принципиально не стыкующееся, каким бы оно ни было, с фазовым запаздыванием ФНЧ и фазокорректора Делияниса).

В фазолинейном активном кроссовере (рис.1) формирование сигнала для НЧ звена (выход Low) выполняет ФНЧ Бесселя четвертого порядка (ОУ А4, А5), а на ОУ А2 выполнен фазокорректор Делияниса второго порядка, который имеет линейную АЧХ, но такую же ФЧХ и ГВЗ, что и ФНЧ Бесселя четвертого порядка. Дифференциальный усилитель на ОУ A3 вычитает из сигнала на выходе A3 сигнал на выходе ФНЧ и таким образом формирует сигнал сопряженного с последним по частоте раздела ФВЧ (выход High), подаваемый на ВЧ звено акустической системы. При этом фазы напряжений на обоих выходах практически совпадают, что обеспечивает точную передачу пространственной звуковой картины. С показанными на схеме номиналами элементов кроссовер применяется для акустической системы из электростатического ВЧ звена и изобарического («компрессионного») НЧ динамика. Частота раздела НЧ/ВЧ может быть легко скорректирована для других динамиков одновременным изменением емкости конденсаторов С21, С22, С41, С42, С51 и С52.

Активная трехполосная акустическая система на динамиках Сканспик и SEAS EXCEL

Это трехполосная акустическая система с десятидюймовой низкочастотной головкой в ЗЯ, которая работает от отдельного усилителя с активным кросовером.

(Фрагмент. Подробно здесь: http:///3wayactiveexcel. html)

Активные системы имеют много значительных преимуществ перед пассивными.
Такими преимуществами являются, в частности:
— возможность не обращать внимания на чувствительность применяемых головок;
— реализация низких частот раздела, что затруднено в пассивных системах, в частности, проблемой "накачки" (см. 3 книгу .);
— низкая стоимость активного кроссовера по сравнению с пассивным с применением хайэндных деталей;
— более низкие требования к усилителям и возможность использования усилителей, оптимизированных для полосового усиления;
— возможность исключить влияние колоночных проводов, что является несомненным недостатком для их продавцов 🙂 .
Данная АС является модификацией предыдущей разработки с использованием тех же динамиков в СЧ-ВЧ звене, и другого басовика: E0026 Описываемая система является полуактивной — у нее активный раздел басового и СЧ-ВЧ звеньев. А само СЧ-ВЧ звено имеет пассивный фильтр.
Такая система имеет ряд преимуществ:
— Так как самым тяжелым для усилителя является большой басовик, то он работает от своего канала, а СЧ-ВЧ звено работает от другого канала. что обеспечивает низкую интермодуляцию.
— СЧ-ВЧ звено может быть самостоятельным громкоговорителем, будучи отключенным от ФВЧ, который состыковывает его с басовым звеном.
— Можно избавиться от наиболее больших и дорогих деталей пассивного фильтра, обеспечивающих нижнюю частоту раздела. Эта частота может, при этом, сколь угодно низкой.
— Можно применить обычные стерео усилители мощности в каждой АС из пары, причем, тип усилителя может быть разным "сверху" и "снизу". Например, "сверху" можно применить ламповый усилитель, а "снизу" — транзисторный.
— Так как снизу обычно порядок фильтра низкий, можно обойтись пассивными RC цепочками на входе усилителей мощности, что упрощает и удешевляет систему.
Выбор динамиков определялся простотой реализации. Снизу десятидюймовый басовик в ЗЯ, большой среднечастотник, который мог обеспечить низкий раздел, и хорошая ВЧ головка, которая не предъявляет требований по частоте раздела.
Я использовал другой басовик в данной конструкции, потому что, динамик SEAS EXCEL E0026 обеспечивает нижнюю частоту среза 40 Гц всего в 40 литрах объема, а динамику Scanspeak 25W/856501 нужно было порядка 70 литров примерно с такой же нижней частотой. СЧ динамик Ревелатор: 15M/4531K00 и моя любимая пищалка и классической серии: D2905/970000 .
Со времен предыдущей разработки Сканспик снова стал самостоятельным и перестал принадлежать Tymphany.
Я решил промерить динамики снова, так как дизайн корпуса отсека СЧ-ВЧ немного изменился.
Как оказалось — не зря.
Пищалки 9700 — поставляются подобранными парами, но АЧХ, особенно сверху, у разных пар может отличаться.
Среднечастотники 15М раньше не имели особых различий между парами.

Читайте также:  Кладка печных колодцев схема 3 колодца

Это схема активного кроссовера НЧ раздела.

Как видно, он сделан на транзисторах. Все транзисторы: BC549C.
Цепочку C4R12 можно не ставить, если фильтр постоянно подсоединен ко входу усилителя мощности, а там есть разделительный конденсатор.

Это АЧХ системы с метра:

Это схема пассивного кроссовера СЧ-ВЧ блока:

Отличия от старой схемы небольшие, они вызваны различием АЧХ СЧ динамика в области выше 3 кГц и некоторым отличием АЧХ ВЧ динамиков от типичной.

Одним из вариантов заметного повышения качества воспроизведения музыкальных файлов является способ разделения сигнала на частотые составляющие (НЧ, СЧ, ВЧ) в предварительных маломощных каскадах и дальнейшее их усиление соответствующими узкополосными усилителями и динамическими системами. Такой вариант позволяет, например, избавиться от необходимости применения пассивных RLC-фильтров в акустических системах, которые вносят неизбежные затухания и искажения в сигнал уже на выходе его из усилительного тракта. Также, такой вариант даёт возможность применения раздельных акустических систем для низких частот (сабвуферы) и значительно менее требовательных к мощности небольших СЧ и ВЧ излучателей. Требования к характеристикам самих усилителей мощности тоже не одинаковы для НЧ, СЧ и ВЧ сигналов и предлагаемый вариант даёт возможность использовать такие усилители оптимальным образом. В этой статье будет приведён пример построения системы раздельного, двухполосного воспроизведения средней мощности. При её изготовлении ставилась задача максимально эффективного использования имеющихся ещё с советских времён малогабаритных широкополосных акустических систем «Radiotehnika S-30» и АС «PHILIPS FB-20PH». Конечно, с предлагаемым усилителем возможно применение и любых других систем, аналогичных по мощности и характеристикам.

Как известно всем, кто сталкивался в своё время с колонками S-30, качество воспроизведения звука этими АС было весьма посредственным, особенно в среднем диапазоне (СЧ-ВЧ) из за применения динамических головок с не очень высокими параметрами. Но использовать эти колонки в качестве «сабвуферов» для обычных жилых помещений вполне возможно. В то же время имеющиеся колонки от миникомплекса «PHILIPS»с номинальной мощностью по 20 Вт, довольно качественно воспроизводят как раз СЧ-ВЧ составляющие сигнала, но имеют ощутимый завал на частотах ниже 90 Гц. Поэтому и возник такой вариант использования этой акустики с максимально возможной отдачей.

Одним из важных плюсов в этом варианте, как уже говорилось выше, является то, что усилитель мощности для каждой полосы частот — отдельный и может быть подобран по мощности и характеристикам оптимальным образом. Исходя из номинальных мощностей применяемой акустики, было принято решение использовать в качестве УМЗЧ специализированные микросхемы-усилители мощности серии TDA (конечно, можно использовать МС других серий в соответствующем включении или, например, транзисторные схемы). Такие микросхемы мощностью до 45 ВТ на канал (содержат обычно 2, 4 канала) широко применяются в малогабаритной радиотехнике, например в автомагнитолах.

Предварительные каскады с фильтрами

Поскольку микросхемы усилителей мощности серии TDA, применённые в данном усилителе, имеют однополярное питание ( +8. 18 В), то и каскады предварительного усиления выбирались с однополярным питанием. При этом ставилась задача использовать схемы с минимальным количеством каскадов и активных элементов в них для снижения вносимых этими каскадами искажений в исходный сигнал. В качестве входного каскада с фильтром, выделяющим НЧ-составляющую сигнала, была применена схема на рис.1, опубликованная в своё время в одном из номеров журнала «Моделист-Конструктор», но с заменой транзисторов на современные аналоги и изменением частоты среза фильтра под вышеуказанную акустику.

Здесь транзистор Т1 работает как фазовращатель, напряжения в противофазе возникают на резисторах R3 и R4. Прямой сигнал снимается с эмиттера и подаётся на следующий каскад на транзисторе Т2. Он пропускает СЧ и ВЧ составляющие сигнала и задерживает низкие частоты, которые проходят на выход НЧ через каскад на Т3. Частота среза выбирается подбором конденсаторов С3 и С4, в данном случае она около 150 Гц. Частоту среза можно сдвинуть в сторону более высоких частот, уменьшая эти ёмкости. Например в исходной схеме, при ёмкостях С3=С4 = 330 пФ частота среза была указана равной 3 кГц. К сожалению, найти исходную схему с подробным описанием и расчётами мне не удалось, поэтому частота среза и эти ёмкости подбирались в готовой схеме опытным путём по наилучшему соотношению звучания НЧ и СЧ-ВЧ колонок. Крутизна среза фильтра около 12 дБ на октаву. Сигнал СЧ+ВЧ с выхода этого фильтра подаётся непосредственно на усилитель мощности средних-высоких частот, а низкочастотный сигнал на ещё один фильтр — инфранизких частот (сабсоник), который срезает частоты ниже 30 Гц (рис.2).

Это позволяет избавиться от соответствующих колебаний очень низких частот, которые практически не воспроизводятся применяемыми динамиками, тем не менее вызывают ненужные нам колебания их диффузоров с большой амплитудой, что приводит к большим перегрузкам и искажениям сигнала. Частота среза фильтра задаётся элементами С2, С3, С4, R4, R5, а режим работы транзистора Т1 подбором номинала резистора R3 (следует выставить на коллекторе этого транзистора примерно половину напряжения питания каскада, т. е. 4,5 V). На выходе фильтра включен переменный резистор (может быть от 10 до 100 кОм, это зависит от входного сопротивления включенного за ним усилителя мощности). С его помощью можно регулировать уровень усиления низких частот относительно СЧ-ВЧ для выравнивания суммарной частотной характеристики всей системы. Шунтирующий конденсатор C5 после переменного резистора нужен для дополнительного среза частот выше 1000 Гц, чтобы убрать возможные вч-шумы и наводки, а разделительный C6 мкФ можно не ставить, если на входе усилителя мощности такой конденсатор уже используется. Для снижения собственных шумов, схемы выбраны без использования оксидных электролитических конденсаторов в сигнальных цепях (за исключением входного конденсатора С1 первого фильтра, но и его можно заменить при желании на обычный, например, плёночный). Транзисторы в обоих фильтрах можно применить любые маломощные n-p-n структуры, но, желательно с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем собственных шумов (2РС1815L, BC549C, BC550C, BC849C (smd) , BC850C (smd), BC109C, BC179C и др.)

Читайте также:  Фигурка оленя из фанеры

Оконечные усилители мощности

Для упрощения схемы и в целях уменьшения размеров готового устройства, в качестве оконечных усилителей были использованы микросхемы серии TDA, которые широко применяются в малогабаритной аудио аппаратуре, например, в автомагнитолах. Эти микросхемы имеют, как правило, достаточно приемлемые характеристики для бытовой аппаратуры вполне высокого качества. При этом они имеют встроенные схемы защиты от перегрузки, перегрева и коротких замыканий в нагрузке. Мощностные характеристики определялись исключительно мощностями имеющихся акустических систем. Так, для СЧ-ВЧ полосы была использована МС TDA1558Q в мостовом включении. Эта МС может включаться по схеме 4 канала по 11 Вт, либо по мостовой схеме 2х22 Вт). Для колонок мощностью 20 ватт была применена такая мостовая схема включения (рис.3)

Схема предельно простая и отдельного описания, явно, не требует. Неиспользуемые выводы МС — 4,9,15 — следует оставить свободными. Если отдельный выключатель MUTE / ST-BY использоваться не будет, контакт 14 МС следует соединить напрямую с плюсовым проводом питания. Электролитический конденсатор большой ёмкости (2200 mF) желательно ставить как можно ближе к выводам МС. От его ёмкости зависит не только качество сглаживания питающего напряжения, но и перегрузочная способность усилителя. Конденсатор 0,1 mF в цепи питания ставится для фильтрация возможной высокочастотной составляющей. Рабочее напряжение всех элементов должно быть не ниже напряжения питания (+U).

Для низкочастотной полосы была использована одна из имеющихся в наличии оригинальных МС TDA7575. Эти микросхемы действительно «оригинальны» и встречаются, как правило, в аппаратах более высокого класса и мощности. Найти такую не очень просто, как и схему её подключения. Конечно, здесь можно применить и многие другие МС с подобными характеристиками (2 или 4 канала по 45 Вт), даташиты на которые без труда можно найти в интернете. Данная же микросхема здесь будет описана немного более подробно для тех, кто захочет применить именно её (рис.4).

Основные характеристики: мощность — 2х45 W или 1х75 W (на нагрузку 1 Om), линейная АЧХ 20. 20 000 Гц, Rвх = 100 кОm.

Минусовые входные выводы 9 и 19 в моём варианте включения соеденины на «землю» (общий провод), НЧ сигнал подаётся на выводы 8 и 20 (соответственно левый и правый канал). В случае установки здесь входных конденсаторов по 0,33 мкФ, конденсатор С6 на выходе фильтра по схеме рис.2 ставить, естественно, не нужно. Как видно, в МС присутствуют различные входы и выходы дополнительного управления, которые в нашем случае не используются и их можно оставить свободными (выводы 3,13,14,16,17,18 и 25 ). Для включения МС в рабочий режим на контакты ST-BY и MUTE нужно подать напряжение питания +U. Микросхема позволяет подключать акустику сопротивлением 1 Ом и может тогда выдать мощность до 75 Вт, но при мостовом включении и, соответственно, в одноканальном режиме. При этом следует соблюдать следующие условия:

  • запараллелить выходы (OUT1+ соединить с OUT2+; OUT1- соединить с OUT2-);
  • минимизировать сопротивление выходного шлейфа, т.е. провода от выхода МС до динамика сделать как можно толще и короче, а для этого сам усилитель должен быть расположен рядом с динамиком. Сопротивления выходного шлейфа очень существенно влияет на коэффициент гармоник;
  • входной сигнал подавать на вход IN2 (IN1 — оставить свободным или заземлить);
  • на вывод «1 Om SETTING» подать U=2,5V (для двухканального варианта по 45 Вт, как в нашем случае, этот выход следует оставить свободным или соединить с общим проводом). Сам не пробовал использовать схему с таким включением для 1 Ом-динамика, так как у меня нет динамиков сопротивлением 1 Ом, поэтому привожу здесь как справку данные для такого варианта, которые смог найти в доступных мне источниках.

Источник питания

Для питания усилителя в целом были использованы два трансформатора мощностью по 60-70 Вт, по одному для для НЧ и СЧ-ВЧ каналов. Один трансформатор достаточной мощности (120 и более Вт) просто не «вписывался» в малогабаритный корпус по высоте. Стабилизаторов тоже, соответственно, два. Питание использованных здесь МС лежит в пределах от 8 до 18 вольт, поэтому трансформатор может быть выбран с соответствующим напряжением на вторичной обмотке и выходным током не менее 3-х ампер без значительной «просадки». После трансформатора ставятся обычные двухполупериодные мостовые выпрямители с диодами нужной мощности, или диодная сборка (например KBU810 на 8 А). Далее выпрямленное напряжение стабилизируется в схеме «умощнённого» стабилизатора на МС типа КРЕН8 или аналогичной с дополнительным регулирующим транзистором (рис.5)

Выходное напряжение стабилизатора может быть в пределах 12 — 17 вольт для достижения максимально возможной мощности при минимуме искажений. В данном случае применена микросхема KIA7812 с напряжением стабилизации 12 вольт и для поднятия выходного напряжения до 15-16 вольт между средним выводом и общим проводом установлен дополнительно стабилитрон на 3-4 вольта (КС133, КС 139). Поднимать напряжение питания до 18 вольт не следует, хоть такой предел и указан в даташитах на МС TDA, так как на практике, в момент включения возможно срабатывание системы внутренней защиты этих микросхем из-за «перегрузки». Можно питать усилители и нестабилизированным напряжением, но это увеличит их нагрев во время работы и уменьшит перегрузочную способность.

Каскады предварительного усиления — фильтры, возможно питать от этих же стабилизаторов, но лучше, всё-таки, сделать для них один общий стабилизатор на 9. 12 вольт для развязки от помех и возможного взаимного влияния полосных каналов.

Все микросхемы (усилители мощности и стабилизаторы), а также дополнительные мощные транзисторы (КТ818 или аналогичные импортные) блока питания следует закрепить на теплоотводах достаточной площади. В моём случае все эти элементы расположены на одном общем теплоотводе, состоящим из двух параллельно закреплённых алюминиевых пластин толщиной 3 мм и размером 70х200 мм. Как правило, большинство микросхем TDA и аналогичных имеют минус питания на корпусе и их можно, соответственно, крепить к одному теплоотводу без изоляционных прокладок. Транзисторы же и микросхемы стабилизатора следует изолировать. Печатные платы в архиве.

Заключение

Использование усилителя по приведённым здесь схемам позволило значительно повысить качество воспроизведения фонограмм даже с использованием акустики среднего уровня и качества. При этом колонки PHILIPS никак не переделывались, а в S-30 были отключены все внутренние пассивные фильтры и СЧ-ВЧ-головка 6ГДВ-1, а НЧ сигнал подавался напрямую на НЧ динамик (25ГДН-1-4). Регулировка уровня НЧ составляющей позволяет сбалансировать общую частотную характеристику всей системы в зависимости от размеров помещения и расстояния слушателя до акустики. Специально для сайта Радиосхемы — А. Барышев.

Обсудить статью СХЕМА САМОДЕЛЬНОЙ ДВУХПОЛОСНОЙ АС С УНЧ

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector