Корректирующий усилитель ЗЧ для мультимедийных устройств

При просмотре любительских видеозаписей, старых фильмов, видеозаписей с неправильно выполненными настройками коди­рования аудиодорожек часто приходится иметь дело с плохим качеством звукового сопровождения. Иногда оно может быть настолько плохим, что затруднительно разобрать речь не только на иностранном, но и на родном языке. В подобной ситуации во многих случаях может помочь соответствующая коррекция амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) тракта звукового сопровождения. Для гибкого оперативного управления АЧХ предлагается использовать регулируемый предварительный усилитель ЗЧ, включаемый между источником сигнала и усили­телем мощности ЗЧ.

При подключении к телевизорам, компьютерным мониторам и актив­ным акустическим системам различных мультимедийных устройств (DVD- и MPEG-4-плейеров, видеокамер, фото­аппаратов, планшетных компьютеров, электронных книг, навигаторов) для улучшения качества звука между циф­ровым источником сигнала и телевизо­ром или иным бытовым прибором, со­держащим УМЗЧ, желательно включить предварительный усилитель ЗЧ, с по­мощью которого можно быстро скор­ректировать тембр, громкость и сте­реобаланс звука. Цифровые мультиме­дийные устройства часто содержат встроенный программный эквалайзер для корректировки тембра, но обычно им неудобно пользоваться, поскольку «добираться» до него приходится через многоуровневые меню, которые неред­ко без инструкции ещё и затруднитель­но найти. Кроме того, «кнопочное» уп­равление параметрами звука имеет та­кой явно выраженный недостаток, как медлительность — время регулировки от одного крайнего значения до другого и обратно может доходить до 30 и бо­лее секунд, в то время как ручку пере­менного резистора можно повернуть туда-обратно за одну секунду.

Схема предварительного усилителя ЗЧ с электронными регулировками громкости, стереобаланса и тембра по высшим и низшим частотам представ­лена на рис. 1. По сравнению с пассив­ными регуляторами громкости и тем­бра такие регуляторы не требуют при­менения высококачественных сдвоен­ных переменных резисторов, можно вполне обойтись обычными одинарны­ми, не обязательно также применять для регуляторов тембра переменные резисторы заданного сопротивления, снижаются требования к качеству экра­нирования. С другой стороны, аналого­вые электронные регуляторы вносят больше искажений и больше «шумят», чем пассивные регуляторы звука.

Рис. 1

Вилку ХР1 подключают к источнику звуковых сигналов. Через трёхобмоточный дроссель L2, разделительные конденсаторы С4, С2 и RC-фильтры R8C5, R11С7 сигналы ЗЧ поступают на входы интегральной микросхемы DA2 (AN5836), представляющей собой двух­канальный электронный регулятор громкости, баланса и тембра НЧ и ВЧ. Уровень громкости изменяют перемен­ным резистором R4 (резистор R1 огра­ничивает минимальную громкость), баланс стереоканалов — переменным резистором R2, тембр НЧ и ВЧ — соот­ветственно резисторами R20 и R21. Глу­бина регулировки громкости — около 45 дБ, тембра ВЧ и НЧ — примерно от -12 до +10 дБ. Конденсаторы С10, С11, С18, С19 снижают чувствительность микросхемы DA2 к помехам. Напряже­ние питания поступает на переменные резисторы регуляторов через RC-фильтр R19C21. Микросхема DA2 питается ста­билизированным напряжением 12 В че­рез LC-фильтр L3C17C20.

Стереосигнал с выходов микросхе­мы DA2 через разделительные конден­саторы С15, С16 и RC-фильтры R15C22, R18C25 поступает на двухканальный телефонный усилитель мощности, вы­полненный на интегральной микросхе­ме DA3 (CD2025CP). Коэффициент уси­ления её каналов по напряжению, зави­сящий от соотношения сопротивления резисторов R15, R22(R18, R23), выбран относительно большим, таким, чтобы была возможность «раскачать» высоко­омные Hi-Fi стереотелефоны от самого слабого источника сигнала — карман­ного МР-3-плейера. Конденсаторы С27, С28 — вольтодобавка. Демпфирующие цепи R24C30, R25C31 и конденсаторы С22, С25 препятствуют самовозбужде­нию микросхемы.

С выходов микросхемы DA3 через разделительные конден­саторы С32, СЗЗ и обмотки дросселя L4 стереосигнал по­ступает на гнёзда XS2, XS3, к ко­торым можно подключить голов­ные телефоны, вход внешнего УМЗЧ, телевизора, компьютер­ного монитора. На каждое гнез­до выходной сигнал поступает через индивидуальные токоог­раничивающие резисторы R28, R29 и R30, R31. При необходи­мости число гнёзд для под­ключения звуковоспроизводя­щих устройств можно увеличить [1]. Резисторы R26, R27 необхо­димы для устранения щелчка при подключении к выходу на­грузки, если питание УНЧ вклю­чено ранее.

Коэффициент передачи по напряжению усилителя в целом при установленных на макси­мум регуляторах громкости и тембра на частоте 1000 Гц — около 25. Этого обычно доста­точно, чтобы согласовать между собой по уровням ЗЧ выход мобильного устройства и вход ЗЧ телевизора.

На интегральной микросхеме DAI (KA78R12) собран стабили­затор напряжения 12 В. Диод VD1 защищает устройство от подачи напряжения питания не­правильной полярности и, кроме того, позволяет питать конструк­цию от источника напряжения переменного тока. Отношение сопротивления резисторов R6, R7 выбрано таким, чтобы стаби­лизатор выключался, обесточи­вая нагрузку, при входном на­пряжении менее 9 В. Светодиод HL1 светит при наличии напря­жения питания. Дроссель L1 снижает чувствительность уст­ройства к импульсным помехам, а также выполняет функцию плавкой вставки.

Большинство деталей усили­теля смонтированы на плате размерами 65×56 мм (рис. 2). Монтаж — двухсторонний навесной. Постоянные резисторы — С1-4, С1-14, С2-14, МЛТ указанной на схеме мощности рассея­ния. Переменные резисторы — СП3-4, СП3-33, СП3-9а, СП3-96, СП4-1 или аналогичные малогабаритные им­портные сопротивлением 10…50 кОм. Их металлические экраны и валики движков соединяют с общим проводом (это необходимо для защиты микро­схемы DA2 от статического электри­чества). Оксидные конденсаторы — малогабаритные импортные аналоги К50-68, К53-19, К53-30. Конденсатор С1 — плёночный с номинальным на­пряжением не ниже 50 В. Конденсато­ры С6, С9, С11 — плёночные малогабаритные, С13, С14 — для поверхност­ного монтажа, остальные неполяр­ные конденсаторы — керамические К10-17, К10-50 или их аналоги. Конден­саторы С13. С14 установлены между выводами С12, а С17, С29 — в непо­средственной близости от выводов питания соответствующих микросхем.

Рис. 2

При использовании резисторов и кон­денсаторов для поверхностного мон­тажа их после пайки приклеивают к монтажной плате моментальным цианакриловым клеем.

Диоды TVR10G заменимы любыми из серий 1N4001-1N4007, UF4001-UF4007, 1N4933GP-1N4937GP, КД209, КД243, КД247. Вместо светодиода RL30N-YG414S зелёного цвета свече­ния подойдёт любой общего примене­ния непрерывного свечения.

Возможная замена микросхемы KA78R12 (DA1) — любая из ***78R12. Эту микросхему устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод с площа­дью охлаждающей поверхности (одной стороны) не менее 10 см². Вместо микросхемы AN5836 подойдёт AN5835, а вместо CD2025CP— TEA2025B (без дополнительного теплоотвода). Дрос­сели L1, L3 — промышленного изго­товления с ферритовыми Н-образными магнитопроводами. Сопротивле­ние обмотки первого из них должно быть в пределах 1…2 0м, второго — 10…20 Ом (при меньшем сопро­тивлении последовательно с обмоткой включают добавочный резистор). Дроссели L2, L4 — самодельные и представляют собой несколько витков монтаж­ного провода (L2 — экраниро­ванного), намотанных на кольце­вые магнитопроводы внешним диаметром 8…20 мм из низко­частотного феррита.

Усилитель собран в пласт­массовом корпусе размерами 82x68x47 мм (рис. 3) от свин­цово-кислотной аккумуляторной батареи напряжением 6 В для ручного фонаря. Лицевая панель и панель, на которой закреплены переменные резисторы, выреза­ны из листового полистирола толщиной 3 мм.

Рис. 3

Безошибочно изготовленный из исправных деталей усилитель начинает работать сразу и нала­живания не требует. Для его пи­тания подойдёт любой источник напряжения постоянного тока с выходным стабилизированным напряжением 10…28 В (напри­мер, описанный в [2]), нестабилизированным 13…28 В посто­янного тока или 9…20 В пере­менного тока, способного отда­вать ток в нагрузку не менее 0,12 А. Если усилитель будет питаться от собственного источ­ника, то в качестве понижающего трансформатора можно приме­нить, например, ТС6-2 (в этом случае диод VD1 следует заме­нить выпрямительным мостом).

При подключении усилителя к мобильным источникам сигнала с низковольтным аккумуляторным питанием (мобильный телефон, планшетный компьютер) их регу­лятор громкости устанавливают в положение максимального уси­ления, а в стационарных источ­никах — в положение, близкое к максимальному, в котором от­сутствует перегрузка выходных каскадов (действующее значение выходного сигнала — около 0,2…0,5 В).

Если предварительный усилитель предполагается встроить в какой-либо готовый УМЗЧ, например, в активные «компьютерные» АС, то каскад на мик­росхеме DA3 может оказаться ненуж­ным, в таком случае выходы микросхе­мы DA2 подключают к входу УМЗЧ через разделительные конденсаторы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бутов А. Активный разветвитель сиг­нала для стереотелефонов. — Радио, 2014, № 1, с. 12-14.
2. Бутов А. Импульсный лабораторный блок питания на LM2575T-Adj. — Радио, 2010, № 3, С. 23, 24.

Автор: А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.

Источник: журнал Радио №11, 2015