Свежие новости
High End в широкие массы! Что собой представляет качественный предварительный усилитель?
Мастерим предусилитель, микшер и фонокорректор для высококлас- сной звуковой аппаратуры

Все остальные новости обитают на главной странице



Что собой представляет и для чего нужен предварительный
усилитель?

Схема малошумящего предусилителя с низким уровнем искажений
и высокими динамическими характеристиками.
Схема микшера для высококачественного звуковоспроизводящего
комплекса

Предварительный усилитель (предусилитель) представляет собой электронное устройство, преобразующее слабый электрический сигнал в более мощный. Его основное предназначение в аудиосистеме – согласование уровней и импедансов источников сигнала с уровнями (напряжением, током или мощностью), необходимыми для полноценной работы оконечного усилителя.
Кроме того, предусилитель может использоваться для смешивания либо коммутации сигналов от нескольких источников в один.

Для того, чтобы предварительный усилитель мог формировать выразительный, детальный, богатый и динамичный звук, необходимо позаботиться: как о выборе качественной элементной базы, так и использовании соответствующих схемотехнических построений, позволяющих получать минимальные уровни интермодуляционных и нелинейных искажений, а также их "правильный" спектральный состав.
Использование интегральных микросхем в каскадах данных изделий могут себе позволить лишь производители самых бюджетных категорий. Ну а для людей, которые предпочитают не простое прослушивание музыки, но и знают толк в качественном звучании, имеет смысл обратить взоры на устройства, выполненные на дискретных полупроводниках или лампах.

Поскольку предусилитель должен обеспечивать усиление слабых сигналов, то одной из его главных качественных характеристик является параметр – отношение сигнал/шум. Для аппаратуры высокого уровня типовыми показателями отношения сигнал/шум являются: 117 дБ (линейные входы), 80 дБ (вход MM-фонокорректора).

Также довольно важным параметром предусилителя является превышение (запас) максимальной неограниченной амплитуды выходного сигнала по отношению к её номинальному уровню. Имея десятикратный запас амплитуды (в 100 раз по мощности), можно быть уверенным, что динамика исходного сигнала не пострадает, а сам усиленный сигнал в полной сохранности поступит на вход оконечного усилителя.

Итак, тезисы сформулированы, пора переходить к схеме.
Схема предварительного усилителя на транзисторах
Рис.1 Схема малошумящего предварительного усилителя на транзисторах

Входной каскад предусилителя выполнен на малошумящем полевом транзисторе Т1 2SK170 (2SK117), разработанном фирмой TOSHIBA для использования в звуковых устройствах. Для входного сигнала он представляет собой каскад с общим истоком, усиление которого можно регулировать посредством подстроечного резистора R7.
Резистор R4 в стоковой цепи Т1 практически ни на что не влияет и служит в большей степени для некоторой температурной стабилизации устройства. При этом значительная часть тока стока полевика напрямик проходит через переход база-эмиттер Т2, осуществляя токовое управление этим транзистором, что крайне благоприятно сказывается на уровне общих нелинейных искажений.
Подробно механизм токового управления транзисторами описал уважаемый М. Дорофеев в журнале «Радио» № 3 за 1991 год, а задолго до него – К. Качурин в статье "Токовое управление оконечным каскадом усилителей НЧ" (Радио, 1967, № 9).

Каскад на малошумящем транзисторе Т2 является ещё одним усилительным каскадом (по схеме ОЭ), нагруженным на резистор R8. К его выходу подключён эмиттерный повторитель на транзисторе T3, являющийся выходным буфером с относительно низким выходным сопротивлением.

Всё устройство через резистор R5 охвачено отрицательной обратной связью, основными функциями которой являются: снижение нелинейных искажений, стабилизация параметров по постоянному и переменному токам, а также формирование необходимого коэффициента усиления.
В нижнем по схеме положении подстроечного резистора R7 коэффициент усиления предусилителя приблизительно равен R5/(R6+R7), в верхнем: ≈R5/R6. Это позволяет получить плавно регулируемую чувствительность предусилителя от единиц до пары сотен милливольт.

Как и следовало ожидать, параметры этого довольно простого усилителя оказались чувствительными к режимам работы транзисторов. Однако в результате их подбора и оптимизации удалось получить следующие качественные характеристики:

Основные параметры предварительного усилителя:

  • Входное сопротивление, кОм.............................................................. 1000
  • Коэффициент усиления, дБ................................................................. от 15 до 50
  • Чувствительность при выходном напряжении ±1В, мВ .................... от 3 до 170
  • Коэффициент гармоник при выходном напряжении ±1В (1кГц), %,
            Ku=5 .................. 0,001
            Ku=10 ................ 0,001
            Ku=20 ................ 0,001
            Ku=30 ................ 0,001
            Ku=50 ................ 0,002
            Ku=100 .............. 0,005
            Ku=200 .............. 0,010
            Ku=300 .............. 0,014
  • Номинальный уровень выходного напряжения, В................................. ±1
  • Максимальное выходное напряжение при Ku=50 и Кг<1%, В ............. ±11
  • Полоса частот по уровню -1 дБ при Ku=5, Гц ....................................... 3 - 220000
  • Полоса частот по уровню -1 дБ при Ku=300, Гц ................................... 10 - 29000
  • Рекомендуемое сопротивление нагрузки, кОм ......................................не менее 20

  • Если необходимо получить большее усиление, чем те 50дБ, которые может обеспечить данный предусилитель, то следует соединить два таких устройства последовательно. При этом для снижения общей (суммарной) нелинейности, имеет смысл равномерно распределить усиление между двумя устройствами. Именно такой вариант мы рассмотрим на следующей странице при описании схемы фонокорректора класса High End.

    Настройка устройства сводится к подбору (в случае необходимости) номинала резистора R3 для получения на эмиттере транзистора Т3 напряжения, указанного на схеме.

    При наличии измерителя нелинейных искажений или спектроанализатора имеет смысл уточнить значение резистора R8. Как показала практика, от номинала этого резистора в значительной степени зависит уровень нелинейных искажений предусилителя. И если для транзистора ВС559BTA оптимальными значениями оказались 20...30кОм в цепи коллектора, то для BC556B (для получения приведённых выше параметров) – всего 2...3кОм.

    Если в звуковоспроизводящем комплексе предусматривается наличие нескольких входов (каналов) с возможностью их микширования и раздельной регулировки уровня, то необходимо предусмотреть несколько таких предусилителей (по одному на каждый вход), после чего объединить их посредством сумматора сигналов.

    Пример такого микшерного устройства приведён на Рис.2.
    Схема микшера для высококачественного звуковоспроизводящего комплекса
    Рис.2 Схема микшера для высококачественного звукового комплекса

    Усилительный каскад на транзисторе Тm2 суммирует сигналы с выходов предусилителей. В качестве нагрузки для него выступает источник тока на транзисторах Тm1, Тm3, позволяющий существенно снизить общий уровень нелинейных искажений каскада. Далее следует эмиттерный повторитель на транзисторе Тm4, имеющий относительно низкое выходное сопротивление, что необходимо для согласования микшера с входными каскадами УМЗЧ или регуляторов тембра.
    Резистор отрицательной обратной связи Rm16 совместно с входными Rm6...Rm10 определяет весовые коэффициенты передачи сумматора (около единицы) по каждому из входов.

    Регуляторы уровней каждого из входов подключены к выходам предварительных усилителей. Такая конфигурация позволяет производить отключение того или иного канала посредством установки соответствующих переменных резисторов в нижнее по схеме положение. В таком положении потенциометров шум от усилителей отключённых каналов не проникает на вход сумматора, что даёт возможность отказаться от введения каких-либо коммутирующих элементов.

    Если же микширования входов не требуется, то достаточно наличия всего одного или двух (в стерео исполнении) предварительных усилителей. Регулировку чувствительности в таком случае следует производить при помощи: потенциометров (вместо R7 на Рис.1), переключателей, реле и т. п.

    А на следующей странице опишем фонокорректор, который часто также является составной частью высококлассных внешних предусилителей. И построим мы его в полном соответствии с описанной выше схемотехникой.




      Дальше      

     

    Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
    © 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved

         
         

    Что собой представляет и для чего нужен предварительный
    усилитель?

    Схема малошумящего предусилителя с низким уровнем искажений
    и высокими динамическими характеристиками.
    Схема микшера для высококачественного звуковоспроизводящего
    комплекса

    Предварительный усилитель (предусилитель) представляет собой электронное устройство, преобразующее слабый электрический сигнал в более мощный. Его основное предназначение в аудиосистеме – согласование уровней и импедансов источников сигнала с уровнями (напряжением, током или мощностью), необходимыми для полноценной работы оконечного усилителя.
    Кроме того, предусилитель может использоваться для смешивания либо коммутации сигналов от нескольких источников в один.

    Для того, чтобы предварительный усилитель мог формировать выразительный, детальный, богатый и динамичный звук, необходимо позаботиться: как о выборе качественной элементной базы, так и использовании соответствующих схемотехнических построений, позволяющих получать минимальные уровни интермодуляционных и нелинейных искажений, а также их "правильный" спектральный состав.
    Использование интегральных микросхем в каскадах данных изделий могут себе позволить лишь производители самых бюджетных категорий. Ну а для людей, которые предпочитают не простое прослушивание музыки, но и знают толк в качественном звучании, имеет смысл обратить взоры на устройства, выполненные на дискретных полупроводниках или лампах.

    Поскольку предусилитель должен обеспечивать усиление слабых сигналов, то одной из его главных качественных характеристик является параметр – отношение сигнал/шум. Для аппаратуры высокого уровня типовыми показателями отношения сигнал/шум являются: 117 дБ (линейные входы), 80 дБ (вход MM-фонокорректора).

    Также довольно важным параметром предусилителя является превышение (запас) максимальной неограниченной амплитуды выходного сигнала по отношению к её номинальному уровню. Имея десятикратный запас амплитуды (в 100 раз по мощности), можно быть уверенным, что динамика исходного сигнала не пострадает, а сам усиленный сигнал в полной сохранности поступит на вход оконечного усилителя.

    Итак, тезисы сформулированы, пора переходить к схеме.
    Схема предварительного усилителя на транзисторах
    Рис.1 Схема малошумящего предварительного усилителя на транзисторах

    Входной каскад предусилителя выполнен на малошумящем полевом транзисторе Т1 2SK170 (2SK117), разработанном фирмой TOSHIBA для использования в звуковых устройствах. Для входного сигнала он представляет собой каскад с общим истоком, усиление которого можно регулировать посредством подстроечного резистора R7.
    Резистор R4 в стоковой цепи Т1 практически ни на что не влияет и служит в большей степени для некоторой температурной стабилизации устройства. При этом значительная часть тока стока полевика напрямик проходит через переход база-эмиттер Т2, осуществляя токовое управление этим транзистором, что крайне благоприятно сказывается на уровне общих нелинейных искажений.
    Подробно механизм токового управления транзисторами описал уважаемый М. Дорофеев в журнале «Радио» № 3 за 1991 год, а задолго до него – К. Качурин в статье "Токовое управление оконечным каскадом усилителей НЧ" (Радио, 1967, № 9).

    Каскад на малошумящем транзисторе Т2 является ещё одним усилительным каскадом (по схеме ОЭ), нагруженным на резистор R8. К его выходу подключён эмиттерный повторитель на транзисторе T3, являющийся выходным буфером с относительно низким выходным сопротивлением.

    Всё устройство через резистор R5 охвачено отрицательной обратной связью, основными функциями которой являются: снижение нелинейных искажений, стабилизация параметров по постоянному и переменному токам, а также формирование необходимого коэффициента усиления.
    В нижнем по схеме положении подстроечного резистора R7 коэффициент усиления предусилителя приблизительно равен R5/(R6+R7), в верхнем: ≈R5/R6. Это позволяет получить плавно регулируемую чувствительность предусилителя от единиц до пары сотен милливольт.

    Как и следовало ожидать, параметры этого довольно простого усилителя оказались чувствительными к режимам работы транзисторов. Однако в результате их подбора и оптимизации удалось получить следующие качественные характеристики:

    Основные параметры предварительного усилителя:

  • Входное сопротивление, кОм.............................................................. 1000
  • Коэффициент усиления, дБ................................................................. от 15 до 50
  • Чувствительность при выходном напряжении ±1В, мВ .................... от 3 до 170
  • Коэффициент гармоник при выходном напряжении ±1В (1кГц), %,
            Ku=5 .................. 0,001
            Ku=10 ................ 0,001
            Ku=20 ................ 0,001
            Ku=30 ................ 0,001
            Ku=50 ................ 0,002
            Ku=100 .............. 0,005
            Ku=200 .............. 0,010
            Ku=300 .............. 0,014
  • Номинальный уровень выходного напряжения, В................................. ±1
  • Максимальное выходное напряжение при Ku=50 и Кг<1%, В ............. ±11
  • Полоса частот по уровню -1 дБ при Ku=5, Гц ....................................... 3 - 220000
  • Полоса частот по уровню -1 дБ при Ku=300, Гц ................................... 10 - 29000
  • Рекомендуемое сопротивление нагрузки, кОм ......................................не менее 20

  • Если необходимо получить большее усиление, чем те 50дБ, которые может обеспечить данный предусилитель, то следует соединить два таких устройства последовательно. При этом для снижения общей (суммарной) нелинейности, имеет смысл равномерно распределить усиление между двумя устройствами. Именно такой вариант мы рассмотрим на следующей странице при описании схемы фонокорректора класса High End.

    Настройка устройства сводится к подбору (в случае необходимости) номинала резистора R3 для получения на эмиттере транзистора Т3 напряжения, указанного на схеме.

    При наличии измерителя нелинейных искажений или спектроанализатора имеет смысл уточнить значение резистора R8. Как показала практика, от номинала этого резистора в значительной степени зависит уровень нелинейных искажений предусилителя. И если для транзистора ВС559BTA оптимальными значениями оказались 20...30кОм в цепи коллектора, то для BC556B (для получения приведённых выше параметров) – всего 2...3кОм.

    Если в звуковоспроизводящем комплексе предусматривается наличие нескольких входов (каналов) с возможностью их микширования и раздельной регулировки уровня, то необходимо предусмотреть несколько таких предусилителей (по одному на каждый вход), после чего объединить их посредством сумматора сигналов.

    Пример такого микшерного устройства приведён на Рис.2.
    Схема микшера для высококачественного звуковоспроизводящего комплекса
    Рис.2 Схема микшера для высококачественного звукового комплекса

    Усилительный каскад на транзисторе Тm2 суммирует сигналы с выходов предусилителей. В качестве нагрузки для него выступает источник тока на транзисторах Тm1, Тm3, позволяющий существенно снизить общий уровень нелинейных искажений каскада. Далее следует эмиттерный повторитель на транзисторе Тm4, имеющий относительно низкое выходное сопротивление, что необходимо для согласования микшера с входными каскадами УМЗЧ или регуляторов тембра.
    Резистор отрицательной обратной связи Rm16 совместно с входными Rm6...Rm10 определяет весовые коэффициенты передачи сумматора (около единицы) по каждому из входов.

    Регуляторы уровней каждого из входов подключены к выходам предварительных усилителей. Такая конфигурация позволяет производить отключение того или иного канала посредством установки соответствующих переменных резисторов в нижнее по схеме положение. В таком положении потенциометров шум от усилителей отключённых каналов не проникает на вход сумматора, что даёт возможность отказаться от введения каких-либо коммутирующих элементов.

    Если же микширования входов не требуется, то достаточно наличия всего одного или двух (в стерео исполнении) предварительных усилителей. Регулировку чувствительности в таком случае следует производить при помощи: потенциометров (вместо R7 на Рис.1), переключателей, реле и т. п.

    А на следующей странице опишем фонокорректор, который часто также является составной частью высококлассных внешних предусилителей. И построим мы его в полном соответствии с описанной выше схемотехникой.




      Дальше      

      ==================================================================