Предлагаемая вниманию читателей конструкция, как следует из названия, не содержит новых схемных решений. Главная задача, которую ставил перед собой автор при ее создании это собрать из широкодоступных микросхем компактный универсальный усилитель, пригодный для разнообразного применения.
При ее разработке особое внимание было уделено равноценности характеристик всех звеньев звукопроводящего тракта, что позволяет с минимумом переделок использовать отдельные блоки в других конструкциях.
Принципиальная схема усилителя из готовых блоков
- селектор входов (DD1);
- электронный регулятор громкости и тембра (DA1),
- процессор пространственного звучания (DA2);
- усилитель звука мощности (DA3);
- интегральные стабилизаторы напряжения (DA4, DA5).
Селектор входов рассчитан на коммутацию двух стереофонических сигналов и удобен для выбора источника сигнала в магнитолах (радиоприемник либо магнитофон). При замыкании контакта 5 разъема ХР2 на общий провод, двунаправленные ключи микросхемы DD1 отключают вход I от усилителя и подключают вход II. Для автоматической коммутации можно использовать переключатели магнитофонной панели, которые при вставке кассеты замыкаются на общий провод.
Основные параметры регулятора тембра и микросхемы TDA1524A
Но в простых ЛПМ, как правило, имеется только выключатель питания электродвигателя. В этом случае для коммутации сигналов целесообразно использовать высокий (а не низкий) логический уровень на управляющих входах 9,10,11 микросхемы DD1. Для этого необходимо верхний по схеме вывод резистора R1 соединить с общим проводом. Следует только позаботиться, чтобы напряжение управления (питания), подаваемое с ЛПМ на указанные входы, находилось в пределах 0,7Un.. Un DD1.
К усилителю можно подключить и внешний источник сигнала (гнездо XS1). При этом другие источники звука отключаются контактами указанного гнезда. Регулятор громкости и тембра (DA1) при минимуме навесных элементов может полностью заменить схему, приведенную в [1], и обладает достаточно неплохими характеристиками [2].
Процессор пространственного звучания [3] позволяет слушать звуковые программы в трех режимах: «Псевдостерео», «Стерео» и «Расширенное стерео». При проверке собранного экземпляра усилителя оказалось, что некоторые стереофонические источники звука субъективно воспринимаются лучше на слух в режиме «Псевдо-стерео», чем в остальных.
Кстати, отечественные автомобильные магнитолы прошлых лет выпуска таких марок как «Былина», «Гродно», «Урал» и др., имеют монофонический радиоприемный тракт. Предлагаемая конструкция схема усилителя позволяет осуществить автоматический переход процессора из режима «Стерео» или «Расширенное стерео» в режим «Псевдостерео» при включении приемника. Для этого используется свободный ключ микросхемы DD1 (контакт 3 разъема ХР5 необходимо соединить сточкой «б» на схеме).
Контакт 2 разъема ХР5 следует оставить свободным, если в качестве “основного” режима используется «Расширенное стерео» (внутри микросхемы DA2 на управляющих входах «Control» 11 и 12 имеются «подтягивающие» резисторы). Если же магнитофон работает в режиме «Стерео», то контакт 2 разъема ХР5 необходимо соединить с точкой «а». Логические уровни на входах 11 и 12 микросхемы в зависимости от выбранного режима приведены в табл.1.
В случае применения усилителя в телевизорах или компьютерах, от селектора сигналов DD1 и регулятора громкости и тембра DA1 вполне можно отказаться. В компьютерах есть возможность регулировать громкость и тембр программно, а в недорогих моделях телевизоров регулировка тембра может привести к искажению звука (например, «дребезжанию») ввиду невысокого качества динамических головок и неважного акустического оформления корпусов.
В усилителе мощности применена далеко не современная, и по этой причине недорогая микросхема, обладающая характеристиками, соответствующими остальному звукопроводящему тракту. Микросхему TDA2004 можно заменить на аналогичную TDA2005 или близкую TDA2009. В последнем случае сокращается число пассивных элементов конденсаторы С37, С38 и резистор R25 не устанавливаются.
Питание микросхем DD1, DA1 и DA2 осуществляется от интегрального стабилизатора DA4. Потребляемый этой частью схемы ток не превышает 70 мА (с учетом потребления светодиодов). Для питания усилителя мощности применен отдельный регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме DA5. Использование стабилизатора напряжения позволяет значительно снизить емкость конденсатора фильтра питания, который часто дороже микросхемы.
Однако ток нагрузки примененной микросхемы DA5 ограничен на уровне примерно 1,5 А. Потребляемый же микросхемой DA3 ток может достигать 3 А. Как показала практика, в режиме максимальной мощности недопустимо возрастают искажения усилителя. Поэтому в данной конструкции приняты меры по снижению выходной мощности, а следовательно, и потребляемого тока.
Для большинства случаев вполне достаточно мощности 2.. 4 Вт на канал. Кстати, при такой выходной мощности обеспечиваются минимальные искажения, а в силу особенностей человеческого слуха, снижение громкости незначительно. В конечном счете, качество звука будет определяться акустическими системами.
Для ограничения выходной мощности в данной конструкции можно применить следующие методы. Во-первых, снизить коэффициент усиления DA3, который зависит от соотношения резисторов R17-R21 (R20-R22). Но, согласно паспортным данным, он не должен быть меньше 26 дБ (32 дБ для TDA2005S). Во-вторых, уменьшить напряжение питания. Оно безболезненно может быть снижено до 12 В подбором резистора R26.
При этом необходимо уменьшить напряжение питания и остальной части схемы примерно до 9 В, применив в качестве DA4, например, 78L09. И, наконец, ограничить входное напряжение источников сигнала. Делать это лучше на выходе самих источников с помощью делителей напряжения. Это позволит уравнять сигналы по напряжению и избежать резкого изменения громкости звука при смене источников сигнала. Назначение остальных пассивных элементов усилителя мощности указано в табл.2.
Все детали усилителя, за исключением органов управления и элементов индикации, размещены на печатной плате размерами 122,5×45 мм (рис.2), которая изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита и рассчитана на установку малогабаритных деталей.
Электролитические конденсаторы любые малогабаритные. Остальные керамические. В качестве С4…С7, С17…С23 желательно применить конденсаторы с допуском не хуже ±5% и нормированным ТКЕ, например, импортные пленочные. Гнездо XS1 типа “JACK”, от стереотелефонов.
Печатная плата усилителя
Разъемы ХР2…ХР5 типа PLS (применяются в компьютерах для установки так называемых джамперов перемычек). Ответной частью служат розетки типа BLS. Автор использовал отечественные разъемы типа ОНЦ. И в том, и другом случае необходимо быть внимательным при подсоединении, т.к. указанные разъемы не имеют “ключа”, и есть опасность перепутать порядок соединения.
Резисторы R2, R3 и R13 распаиваются со стороны печатных проводников. Резисторы R2 и R3 необходимы, если входная емкость следующего каскада превышает 200 пФ. При применении малогабаритных импортных деталей резистор R13 может быть установлен под микросхемой DA2.
Микросхема TDA2004 крепиться на дюралюминиевой прямоугольной пластине
Микросхема DA3 крепится на дюралюминиевой прямоугольной пластине, чертеж которой показан на рис.3. Вывод 9 микросхемы DA3 перед установкой необходимо выпрямить в горизонтальной плоскости, удлинить проводником и впаять в соответствующее отверстие платы. Общий вывод 6 микросхемы DA3 ) электрически соединен с крепежным фланцем, и выводы резисторов R23 и R24 соединены с общим проводником через пластину.
Поэтому для уменьшения переходного сопротивления следует позаботиться о надежном электрическом контакте «крепежа» либо использовать проволочные перемычки. Микросхема DA5 крепится к пластине с обратной стороны. Фланец микросхемы должен быть электрически изолирован от пластины. Один из вариантов крепления показан на рис.4.
Понятно, что площади пластины недостаточно для эффективного отвода тепла от корпусов микросхем DA3 и DA5, но она рассчитана на крепление к металлическому корпусу прибора. В противном случае к верхней части пластины крепят дополнительный радиатор. Все примененные в усилителе микросхемы имеют отечественные аналоги: КР1561КП5 (DD1), К174ХА48 (DA1), К174ХА41 (DA2), К174УН27 (DA3), КР1157ЕН1202А (DA4), а также КР142ЕН12А (DA5) Правда, как показывает практика, качество этих микросхем оставляет желать лучшего.
В основном это относится к DA1 и DA2. Налаживание усилителя целесообразно начать с усилителя мощности и, желательно, до установки остальных блоков. Здесь автор столкнулся с неожиданной проблемой несмотря на многочисленные публикации схем с применением микросхемы TDA2005, нигде не указано на существенные отличия ее использования в зависимости от буквенного индекса.
Между тем, в [4] указывается, что индекс «М» предназначен для мостового включения, а индекс «S» для стереофонического. На это следует обратить внимание при покупке микросхемы. Перед включением собранного усилителя следует тщательно проверить правильность монтажа и установку всех перемычек, т.к. из-за относительно плотного монтажа исправлять ошибки будет потом затруднительно.
Самая распространенная ошибка, по наблюдениям автора «перепутывание» полярности электролитических конденсаторов. Настройку собранного усилителя желательно выполнить с помощью генератора синусоидальных колебаний и осциллографа по известной методике. Уровень входного сигнала для DA3 не должен превышать 100…200 мВ. Регулировку коэффициента усиления выполняют, как описано выше.
Если усилитель возбуждается, необходимо проверить номиналы цепочки R23-C36 (R24- С39). В некоторых случаях можно попробовать установить конденсаторы С31, С32 емкостью 100… 180 пФ. Возможно также самовозбуждение из-за низкого качества конденсаторов С41, С42 (с повышенной индуктивностью).
Напряжение питание на выводах микросхем DA1 и DA2
Остальная часть схемы никакой регулировки не требует и при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу. При затруднениях, в первую очередь, следует проверить напряжения на выводах микросхем DA1 и DA2, которые указаны в табл.3 для напряжения питания Un=12 В.
