В свое время советская промышленность выпускала недорогие пассивные компактные акустические системы типа 15АС-213, которыми комплектовались различные звуковоспроизводящие аппараты второй группы сложности, т.е. «средней ценовой категории», как сказали бы сейчас.
Изделие отличается хорошим дизайном, достойным цены качеством звука и очень прочным, не боящимся падений, толстым пластмассовым корпусом размерами 250x150x150 мм. В состав такой акустической колонки входят динамические головки 25ГДН-3- 4 и 6ГДВ-2, LC-фильтр и светодиодный индикатор перегрузки.
Один знакомый, разочаровавшийся в качестве работы не самой дешевой китайской «компьютерной» трехканальной акустики «Kinyo SW503», попросил изготовить «нормальный» стереоусилитель звука, для которого и достал из дровяного сарая хранившиеся там около 20 лет пару отечественных акустических систем типа 15АС-213.
Усилитель мощности звука
Суть его основных претензий к китайскому изделию заключалась в малой выходной мощности, плохому качеству звука и «неправильному» стереоэффекту: если пушка на экране компьютерного монитора стреляет слева, то и «бухать» должна левая колонка, а не находящийся под столом или над монитором сабвуфер.
Отсюда вывод, что стереоэффект ощущается на любых звуковых частотах, все зависит от способа записи или способа программного синтеза звуков. Для имеющихся в наличии акустических систем было решено изготовить стереоусилитель на интегральной микросхеме типа TDA7262. Эта микросхема представляет собой двухканальный усилитель мощности звуковой частоты с однополярным питанием.
Как сказано в описании, она развивает выходную мощность до 20 Вт в каждом канале при сопротивлении нагрузки 4 Ом и напряжении питания 28 В. Следует заметить, что реальная выходная мощность двухтактных УМЗЧ при напряжении питания около 30 В (двуполярное 15 В) не может быть более 10… 12 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом.
Мостовое подключение усилителя
Это справедливо и для мостовых УМЗЧ с однополярным питанием 12… 15 В. Более высокие значения – лукавство производителей. Чтобы убедиться в этом, достаточно подключить к выходу усилитель звука осциллограф и вольтметр напряжения переменного тока. Легальный обман повсеместно прижился в автомагнитолах: указанные на передней панельке 4×45 Вт, 4×75 Вт не соответствуют ни действительности, ни размеру теплоотвода, ни плав-кому предохранителю в автомагнитоле.
Схема усилителя звука
Принципиальная схема усилителя показана на рис.1. Напряжение питания усилителя 21,5В указано для режима работы УМЗЧ с максимальной громкостью. Размах амплитуды на выходах усилителя звука достигает 20В на нагрузке сопротивлением 4 Ом.
При этом реальная выходная музыкальная мощность, при которой еще отсутствует ограничение амплитуды выходного сигнала, составляет около 5 Вт. При выходной музыкальной мощности более 8 Вт искажения выходного сигнала хорошо заметны не только на дисплее осциллографа, но и на слух.
«Крейсерской» выходной мощности 2×5 Вт более чем достаточно для озвучивания жилой комнаты 20…35 м². Зависимость КНИ (коэффициент нелинейных искажений) от выходной мощности показана на рис.2 (график изготовителя интегральной микросхемы для напряжения питания 28В).
Конструктивно усилитель состоит из двух узлов – источника питания и блока усилителя мощности звуковой частоты. Источник питания смонтирован в одной акустической колонки, а блок усилителя мощности – в другой. Это выравнивает потерю свободного объема в корпусах акустической колонки и оптимизирует охлаждение обоих узлов. Входной стереосигнал поступает на вход DA1 через RC-фильтры R1C1, R2C2, регулятор громкости R1 и разделительные конденсаторы С7, С8. RC-фильтры препятствуют проникновению на вход усилителя мощности радиочастот.
Транзисторы VT1, VT2 и VT3, VT4 включены как двуханодные стабилитроны. Они значительно уменьшают вероятность повреждения DA1 разрядом статического электричества или, например, напряжением с «корпуса» компьютера, которое в момент подключения усилителя мощности низкой частоты к включенному в сеть компьютеру может превышать 300В относительно общего провода усилителя мощности. Коэффициент усиления по напряжению DA1 для каждого канала зависит от соотношения сопротивлений резисторов R5R4 и R6R3.
Демпфирующие цепи R7C16 и R8C17 препятствуют возникновению самовозбуждения DA1 на ультразвуковых частотах. Усиленные сигналы звуковой частоты с выходов усилителя звука поступают на акустические колонки через разделительные конденсаторы С20, С21. Использование на их месте конденсаторов большой емкости уменьшает завал 34 на низких частотах. Включенные параллельно оксидным конденсаторы С18, С19 уменьшают скорость деградации конденсаторов С20, С21.
Дроссели L1, L2 уменьшают проникновение на выход УМЗЧ СВ4 радиочастот, например, от работающего на передачу сотового телефона. Вид на монтаж платы усилителя мощности низкой частоты показан на рис.3. Вид на компоновку блока усилителя звука в корпусе акустической системы показан на рис.4.
Источник питания УМЗЧ
Узел блока питания (БП) состоит из понижающего трансформатора Т1, мостового выпрямителя
VD1-VD4, конденсаторов фильтра выпрямленного напряжения С12, С14. Плавкие предохранители FU1 и FU2 защищают блок питания от перегрузки. Вид на компоновку блока питания в корпусе акустической колонки показан на рис.5. Акустические системы электрически соединены между собой 4-проводным гибким кабелем длиной 3 м. Сечение медных жил в кабеле не менее 1 мм². По двум жилам на усилитель звука поступает напряжение питания. По оставшимся двум жилам на вход акустической колонки поступает напряжение звуковой частоты.
Следует удержаться от соблазна применять 3-жильный соединительный кабель, поскольку общий провод питания и общий провод для акустической колонки должны сходиться только в одной точке – минусы конденсаторов С14, С15, расположенных на плате усилителя.
Внешний вид акустических систем 15АС-213 показан на фото в начале статьи. В конструкции можно применить постоянные резисторы типов С1-4, С2-23, С2-33, МЛТ, РПМ и аналогичные.
Сдвоенный переменный резистор для регулятора громкости типа СП3-30а, СП-IV Оксидные конденсаторы типа К50-68 или импортные аналоги. Вместо конденсаторов на 4700 мкФ можно установить аналогичные конденсаторы на 6800 мкФ. Неполярные конденсаторы керамические или пленочные, например, К10-17, К10-50, К73-24. Конденсаторы СЗ-С6, С13, С16-С 19 должны быть на рабочее напряжение не менее 35 В. Конденсатор С13 монтируют в непосредственной близости от выводов питания DA1.
Вместо диодов КД202В можно применить любые диоды из серий КД213, 1 N5400-1 N5408 или диодный мост, например, RBV-406H, KBU-6M. Установка диодов на теплоотвод не требуется. Если на место диодов VD1-VD4 установить четыре диода Шотки, например, SR360, то выходное напряжение выпрямителя увеличится примерно на 1 В, соответственно, возрастет выходная мощность усилителя звука.
Вместо транзисторов КТ315В можно применить любые из серий КТ315, КТ645, КТ3102, SS9014. Предпочтение следует отдать транзисторам серии КТ315. Микросхему TDA7262 устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 300 см2 (одна сторона) – рис.4. Для получения высокого качества звука, на которое потенциально способна эта микросхема, необходима тщательно продуманная разводка силовых и сигнальных цепей. Условно это показано на принципиальной схеме.
Понижающий трансформатор можно применить любой с габаритной мощностью от 30 Вт и напряжением на вторичной обмотке 18…21 В. В авторской конструкции применен готовый понижающий трансформатор от переносного чернобелого телевизора «Сапфир». Дроссели L1, L2 надеты на одножильный монтажный провод ферритовые трубки. Поскольку все детали устройства смонтированы в корпусах акустических систем, то они могут работать в условиях относительно сильных вибраций.
Поэтому чтобы увеличить механическую прочность монтажа, часть деталей и проводников дополнительно фиксируют полимерным клеем, а весь монтаж покрывают эпоксидным лаком или несколькими слоями цапонлака. Если вы решите изготовить более мощный усилитель звука для акустических систем 15АС-213, то, учитывая их небольшие габариты и плохие условия для охлаждения, усилитель желательно смонтировать или в отдельном корпусе, или вынести теплоотвод для микросхемы DA1 наружу задней стенки акустической колонки. Сверлить вентиляционные отверстия в корпусе акустической колонки с фазоинвертором нельзя.
