Повний Hi-Fi підсилювач
Автор: Рід Елліотт (Rod Elliott - ESP)
Вступ
Я уникав створення повного Hi-Fi підсилювача, який включає регулятори тембру (із забезпеченням монтажу регуляторів на друкованій платі), оскільки змінні резистори, доступні в різних частинах світу, не завжди сумісні. Але через високий попит цей проект був все ж таки розроблений (разом з повною друкованою платою), щоб заповнити прогалину в лінійці, доступній від ESP.
Пропонований підсилювач дуже простий у виготовленні на друкованій платі та має інноваційну функцію зниження тембру. Замість того, щоб повністю відключати регулювання тембру, застосовано глибоке зниження її чутливості. У цьому стані регулювання має максимальний діапазон, наведений малюнку 3 (див. нижче). Він може бути збільшений за бажанням. Таким чином, ви можете мати два налаштування керування тоном - одну зі звичайним посиленням та ослабленням в 10 dB, а іншу - з дуже тонким регулюванням тембру в межах +/- 3dB. Цього буде цілком достатньо для незначних коригувань, які можуть знадобитися при щоденному прослуховуванні.
Дизайн пристрою досить умовний, причому основна перевага над іншими конструкціями полягає в тому, що в ньому практично немає проводів. Перемикання джерел здійснюється будь-яким способом, я пропоную використовувати поворотний перемикач у задній частині корпусу та подовжуючий вал, щоб винести ручку на передню панель. Це забезпечить мінімум дротів та зменшить перехресні перешкоди від інших активних входів.
Фотографія завершеного проекту 97
Як бачимо, друкована плата дуже компактна. Регулятор гучності розташований трохи далі, ніж інші, щоб дозволити використовувати велику ручку, оскільки це елемент, що найчастіше використовуєтьсяуправління у будь-якому підсилювачі. Використання 16-міліметрових потенціометрів забезпечує невелике та акуратне компонування і дозволяє легко комутувати підсилювач з підсилювачем потужності, щоб створити інтегральний підсилювач.
Зверніть увагу, що плата Rev-A трохи відрізняється від наведеної тут схеми Rev.
Опис
Вхідний каскад, наведений малюнку 1, забезпечує коефіцієнт посилення 2 (6 дБ) і працює, як буфер для схеми управління тоном. Регулятор тембру виконаний за типовою схемою Baxandall, але додавання резисторів R117, 118 та 119 забезпечує гнучкість та простоту реконфігурації, яка недоступна традиційним пристроям.
R119 – унікальна частина цієї схеми (я не бачив це рішення раніше). Вказаний опір 100k обмежує діапазон керування тоном до розумних ±10 дБ. Щоб отримати більший діапазон R119 (і R219), можна взагалі опустити. І навпаки, зменшення значення дасть менший діапазон регулювань: близько 6 дБ на 20 Гц і 7,5 дБ на 20 кГц при опорі 22 кОм.
АЧХ темброблок показаний на малюнку 2 (крок - 10% номіналу резистора). Як можна бачити, середній діапазон практично не торкнеться. Це відрізняється від більшості конструкцій, де елементи управління зосереджені на частоті 1 кГц і середніх частотах спостерігається дуже чутний ефект.
Для тих, хто взагалі не хоче використовувати регулятори тембру, я пропоную підсилювач DoZ (Project 37) або Project 88. Обидва вони були спроектовані без темброблоків і більше відповідають критеріям справжніх мінімалістських дизайнів.
Навпаки, малюнку 3 показаний діапазон регулювання тембру, коли SW1 замкнутий. Видно що,коли елементи управління знаходяться в центральному положенні, будь-яке відхилення (через допуски резистора) мінімальне, а реакція повністю плоска (не більше 0,1 дБ). Як ви можете бачити, діапазон регулювання набагато менше, і цілком імовірно, що цей режим буде використовуватися протягом більшої частини часу.
На малюнку 3 показані криві для 100%, 75%, 50% 25% та 0% налаштувань регуляторів тембру. Зміна ВЧ більш виражена, ніж НЧс, але обмежена амплітудою ± 3 дБ при 20 кГц. В цілому схема має відмінну гнучкість і задовольняє всім вимогам для прослуховування музики всіх жанрів.
Регулювання балансу, гучності та вихідні каскади
Управління балансом навмисно спроектоване так, щоб мати слабкий ефект біля центрального положення. Це забезпечує точніше позиціонування. Як регулятор гучності використовується змінний резистор з лінійною характеристикою, включений за схемою з додатковим резистором (Project 01) для отримання логарифмічної залежності. Вихідний опір становить 100 Ом. Використання пропонованого поліефірного конденсатора ємністю 2,2 мкФ дозволяє навантажувати підсилювач потужності з вхідним опором 22k, забезпечуючи АЧХ, як показано на малюнках 2 та 3. Нижня частота відсічення становить близько 3 Гц з номінальним навантаженням 22k. При бажанні можна використовувати більш високе значення для C103/203, але очікується, що вказане значення буде цілком достатнім всім нормальних підсилювачів потужності. Можливе використання електролітичного конденсатора. Полярність у такому разі не має значення, оскільки постійний струм тут не перевищуватимекількох мВ. Я пропоную використовувати електроліт ємністю 10 мкф.
Завершальний етап – інвертування – виправлення інверсії в регуляторах тембру та повернення до нормальної фази. Знову ж таки, цей каскад працює з номінальним посиленням 6 дБ, хоча це значення змінюється при регулюванні гучності. Найменший рівень шуму спостерігається при середньому положенні VR4 – якраз у тій області, де регулятор використовуватиметься найчастіше.
Коефіцієнт посилення останнього каскаду залежить від положення регуляторів гучності та балансу. При центральному положенні регулятора балансу маємо такі коефіцієнти посилення:
- -8 дБ (VR4 25%),
- -3,6 дБ (VR4 50%),
- 1 дБ (VR4 75%),
- 9 дБ (VR4 100%).
Щоб визначити загальний коефіцієнт посилення, додайте посилення вхідного каскаду (6 дБ). Загальний коефіцієнт посилення системи становить близько 2,6 дБ, коли регулятор гучності знаходиться у центрі.
Якщо виявлено, що посилення є надмірним (або недостатнім), опір резисторів R113/213 може бути зменшеним (або збільшеним). При опорі 15 кОм коефіцієнт посилення цього каскаду дорівнюватиме 1 при максимальній гучності. Розумним компромісом може бути резистор номіналом 22k. Все залежить від вхідної чутливості підсилювача потужності, тому щоб визначитися, рекомендую провести кілька тестів. На ПП передбачені роз'єми для швидкої заміни R113/213.
На малюнку 5 показані шунтуючі елементи ОУ - керамічні конденсатори ємністю 100нФ та електроліти ємністю 10 мкФ, які необхідні для захисту від радіоперешкод. Це важливо, особливо там, де використовуються високошвидкісні операційні підсилювачі.
Малюнок 5 – Схема шунтування ОУ з живлення
Електроліти мають бутирозраховані щонайменше на 50В, як і кераміка. Тут потрібно використовувати багатошарові керамічні конденсатори. Не використовуйте поліефірні конденсатори, що шунтують, так як їх високочастотні характеристики гірше, ніж у кераміки. Їх можна використовувати з ОУ TL072, але, все ж таки, краще кераміка.
Пристрій
Незважаючи на те, що схема представлена з використанням операційних підсилювачів NE5532, OPA2134 або будь-що інше може бути використане замість нього. TL072 – непоганий бюджетний варіант, але я не рекомендую використовувати щось дешевше, ніж TL072, тому що в результаті може бути надмірний рівень шуму. Це, своєю чергою, сильно обмежує корисність і якість підсилювача.
Нижче показано стандартне розпинування подвійного операційного підсилювача. Якщо операційний підсилювач встановлений навпаки, він майже напевно буде пошкоджений, тому будьте обережні під час встановлення.
Операційні підсилювачі, що рекомендуються, мають дуже високу продуктивність, і якщо ви волієте використовувати пристрої з низьким рівнем шуму або широкою смугою пропускання - це ваш вибір.
При першому включенні використовуйте резистори 100 Ом послідовно з кожним ланцюгом живлення, щоб обмежити струм, якщо ви припустилися помилки в монтажі.
Всі резистори повинні бути металопленочними і, переважно, з 1%-ним допуском для найкращої відповідності каналів та зниження шуму. Аналогічно, конденсатори для регуляторів тембру повинні бути максимально близькими підібрані з використанням вимірювача ємності. Потенціометри з лінійною характеристикою та діаметром 16 мм для друкованої плати, які широко поширені.
Вимоги до харчування є критичними, але рекомендується джерело живлення (Project 05) з низьким рівнем шуму.
Нарешті, малюнку 6 показана типова система комутації вхідних сигналів. Як згадувалося вище, рекомендується використовувати поворотний перемикач на задній панелі корпусу, щоб мінімізувати проводку і зробити складання якомога простішим.
Вихід з написом «Record Out» може бути підключений до будь-якого записуючого пристрою, який здатний обробляти вхідну напругу до 2В RMS, що надходить з інших джерел. При використанні фонокорректора пам'ятайте, що рекордер повинен мати високий вхідний опір. Все, що менше 50 кОм може призвести до неприйнятного спотворення частотної характеристики.
Будь-які додаткові входи (або виходи) можуть бути опущені, якщо вони не потрібні, але оскільки подвійні (стерео) поворотні перемикачі зазвичай мають 6 позицій, є сенс використовувати всі позиції, якщо це можливо. Фонокоректор, природно, є опціональним, і немає причин його включати, якщо у вас немає програвача вінілових дисків.