Простой предварительный усилитель
После сборки усилителя, который я построил на LM1875 , захотелось сделать еще и предварительный усилитель к нему. Теперь я думаю будет уместно написать, зачем же мне предварительный усилитель, и что я от него хочу. Ну во первых, осуществлять коммутацию от нескольких источников сигнала. Во вторых, согласовывать сопротивление этих источников с сопротивлением усилителя. Ну и в третьих, регулировать громкость. Так же хотелось, что бы его можно было построить на обычных, не дефицитных деталях.
Схему на операционном усилителе не хотел, потому, что уже собирал, хотел чего то более интересного. И в своем поиске в интернете наткнулся на схему, в которой использовались полевые транзисторы, одной проводимости. К сожалению на схеме, что нашел были не все номиналы деталей, да и не было маркировок транзисторов. А сама схема, была больше похожа на отсканированный лист, журнала. Но что-то мне подсказывало, что схема не плохая, тем более деталей там было, не особо много. Почему бы не собрать на макетной плате и поэкспериментировать ?
После определенного времени, схема, которая мне попалась, стала выглядеть так:
Транзисторы VT1, VT2, поставил IRF540N, не знаю оптимально ли их использовать тут, но на звук отличий от IRF3205N, IRF740 не заметил. Насчет нагрева, скажу так, нагревается градусов до 40 максимум. По этому, поставил не большой радиатор, из листового алюминия, толщиной 0.8 мм. На то что поставил именно IRF540N, повлияло, то что были, а еще и то, что в некоторых конструкциях усилителей, с полевыми транзисторами их используют. И говорят, что мол «звучат». Резисторы, что перед затворами, поставил по 470 Ом, но думаю можно вплоть д о 1 Кома ставить. Конденсаторы C4 и C3 поставил по 20 пФ, хотя и 30 п Ф туда подошли бы . По питанию, стандартно поставил электролит на 470 мкФ и пленку на 100 нФ. Конденсатор C2 поставил на 4.7 мкФ, пленку, но думаю, если его увеличить до 10 мкФ, будет лучше. Транзистор VT3, который стоит в источнике тока поставил 2N5551, но можно поставить и BC546, BC547. Думаю хуже не будет. Переменный р езистор R9, точнее его корпус, как обычно посади л на землю, что бы не было гула при касании к нему. Все резисторы, что есть на схеме поставил 0.25 Ватта. Применил 1% резисторы, какие были, а те номиналы, которых не было, подобрал из кучи 5%, по максимально схожему сопротивлению. Так же поступил и с биполярными транзисторами, на плате их всего два. Взял и подобрал их по коэффициенту усиления . Не знаю, повлияло это на конечный результат или нет, но мне от этого спокойней.
Сама плата получилась не большой. Ниже фото платы:
Закрепил самодельный радиатор из алюминия. Все транзисторы, установил через изолирующие прокладки, перед этим смазав и радиатор и фланец транзистора пастой КПТ-8. Ниже фото, того, как это получилось:
После 2 часов работы, радиатор был под 40 градусов, так что думаю такого размера достаточно. Затем после того, как собрал сам предварительный усилитель, озадачился выбором схемы его питания. Делать, как обычно на интегральных стабилизаторах не захотел, хотел чего-то по лучше. И в ходе поиска, и чтения форумов, пришел к мысли, что было бы не плохо, взять так называемый «Умножитель емкости» , в интернете его легко найти, задав в поиск Capacitance Multiplier и поставить после него LM7812 / LM7912.
Вышла такая схема:
Переменное напряжение после трансформатора, проходит через 2 PTC предохранителя по 250 мА, на диодный мост из диодов SF26, которые в свою очередь шунтированы конденсаторами по 10 нФ. Далее напряжение поступает на фильтрующие конденсаторы C24, C25 по 2200 мкФ, которые шунтированы конденсаторами по 100 нФ. С этих фильтрующих конденсаторов напряжение поступает на активные сглаживающие фильтры, которые и называются — умножители емкости. Эти активные сглаживающие фильтры, состоят из транзисторов Дарлингтона VT1, VT2, резисторов R13, R14, R15, R16 и конденсаторов C20, C21. Далее напряжение после фильтра поступает на 2 интегральных стабилизатора LM7812 / LM7912, включенных по стандартной схеме из datasheet. Надо еще добавить, что этот умножитель емкости, добавляет плавный пуск, который предотвращает хлопки в динамиках, при включении предварительного усилителя.
Плата получилась миниатюрной, ниже фото:
Селектор входов, который должен был осуществлять коммутацию от нескольких источников сигнала, сделал по простому. Так как мне, пока больше 2 входов не нужно, ограничился одним сигнальным реле, у которого 2 группы «NC», «NO» контактов. Таким образом по умолчанию, предварительный усилитель был подключен к компьютеру, а при включении реле, он подключался к свободной паре RCA разъемов. На которые можно было подключить, что то другое. Когда начал делать под это печатную плату, решил туда еще добавить и стабилизатор на 12 вольт, что бы не делать еще одну маленькую плату.
Вышла такая платка:
К сожалению, угловых RCA разъемов под плату, не нашел. По этому купил обычные RCA разъемы, ниже фото:
Закрепил эти RCA разъемы в корпус. С корпусом, решил особо не мучатся, а купить уже готовый. Корпуса, того размера, который мне был нужен увы не было, взял тот, который более — менее подходил. Если бы корпус был чуть ниже в высоту, было бы идеально. Но да ладно, после закрепления в корпус стало все выглядеть так:
Применил качественный экранированный провод, с довольно толстой оплеткой, в сигнальных цепях, это тот что синий на фотографии. Потому что, когда подключал входа / выхода обычным медным, свитым проводом, был не большой гул. Так же корпус брал побольше, в ширину, что бы расположить трансформатор подальше, от всего «сигнального». В данном случае тороидальный трансформатор находится на расстоянии в 90 мм от платы, предварительного усилителя. И этот трансформатор подключил через сетевой фильтр, чисто ради перестраховки. В сомом сетевом фильтре нет, не чего особенного, такой же, как я делал в своем усилителе. Там 2 конденсатора по 47 нФ, синфазный дроссель Murata и варистор Epcos 391. Скажу честно, больше всего боялся гула, но лично меня сетевой гул посетил, только когда не соединил все земли RCA разъемов вместе (банально забыл), и применял в сигнальных цепях не экранированный провод. Но в любом случае, сейчас работает фона нету, чему рад:)
На задней панели установил 2 пары RCA входов, RCA выход, выключатель питания, переключатель входов, сетевой разъем «восьмерка».
Тут видно, какое расстояние от трансформатора до плат.
На передней панели стоит регулятор громкости, 2 светодиода индикации. Один питания, второй переключения входа.
После прослушивания этого предварительного усилителя, с своим усилителем на LM1875, остался доволен. Звук стал приятней, мягче, возможно влияют полевые транзисторы 🙂 Теперь появилась мысль, собрать внешний ЦАП, что бы еще поднять на ступеньку воспроизведение музыки, с компьютера.
Источник
Простой высококачественный Hi-Fi предусилитель
Автор: Род Элиотт (Rod Elliott — ESP)
Схем предусилителей существует множество, а при условии соблюдения несколько простых мер предосторожности и использовании современных операционных усилителей они очень просты в разработке и обеспечивают высокую производительность. Обращаюсь к тем, для кого ОУ «под запретом»: Пожалуйста, пропустите этот раздел, но ТОЛЬКО после прочтения следующих двух абзацев.
Несмотря на то, что в аудиофильских кругах операционные усилители считаются чем-то плохим, необходимо помнить о том, что звук от инструмента музыканта до ушей слушателя проходит через где-то от 10 до 100 операционных усилителей – в микшере (как правило, более одного раза), во внешних устройствах эффектов, в устройстве записи (аналоговом или цифровом), и, наконец, в самом проигрывателе компакт-дисков. Многие из них не так хороши, как те, которые используются в этой конструкции.
Это не означает, что хороший ламповый предусилитель не будет звучать лучше (или, возможно, просто по-другому), но не стоит также верить мифам о плохом «микросхемном звуке», которые весьма популярны. Это мнение тех, кто использовал и ламповые предусилители, и предусилители на ОУ моей конструкции.
Описание
Предусилитель имеет опциональные регуляторы тембра и баланса, которые могут не включаться при желании. Селектор входов может быть расширен, если это необходимо, чтобы обеспечить больше источников сигнала.
Регулятор тембра построен на пассивных элементах управления, но не включает традиционную схему с обратной связью Баксандала. Он обеспечивает регулировку в пределах ±6 дБ на максимуме, что может показаться недостаточным (большинство регуляторов тембра предлагают от 12 до 20 дБ), но в действительности, этого, как правило, вполне достаточно для тех корректировок, какие обычно необходимы.
Примечание: Регулятор тембра был немного изменен с момента оригинальной публикации этой схемы. В регуляторе ВЧ в идеале должен использоваться конденсатор 1 нФ (10 нФ был использован ранее). В приведенной схеме обеспечивается регулировка ±3 дБ на частотах 6 кГц и 55 Гц в крайних положениях потенциометров. Если изменение тембра слишком незначительно, увеличение емкости конденсаторов в цепях регулировки низких и высоких частот (100 нФ и 1 нФ соответственно) понизит частоту, и наоборот. В случае использования небольших акустических систем в цепи регулятора низких частот лучше использовать конденсатор 47 нФ.
В схеме предусмотрен опциональный выход на запись. Его можно исключить, если он не нужен. Излишне говорить, что может быть использовано любое устройство записи, и оно не обязательно должно быть магнитофоном.
Селектор входов и коммутация цепей
Рис. 1. Селектор входов и коммутация цепей
Каких-либо особенностей в конструкции здесь нет, но при монтаже следует соблюдать осторожность, чтобы гарантировать, что провода левого и правого каналов разделены везде, где это возможно, чтобы предотвратить перекрестные помехи. В качестве селектора входов рекомендуется использовать поворотный переключатель с удлиненным валом. Это позволит разместить все входы и переключатель в пределах одной секции и надежно их экранировать.
Регуляторы входного сигнала для CD и DVD входов позволяют сбалансировать уровни с другими источниками. Проведя небольшое количество экспериментов необходимо обеспечить возможность переключаться с одного входа на другой с сохранением уровня громкости.
Разъемы «Tape Out» подключены к выходам первого каскада усиления, поэтому для компенсации прироста уровня сигнала (6 дБ) добавлен аттенюатор. Он также обеспечивает полезную буферизацию на входе усилителя от любых паразитных сигналов, которые могут возникнуть, когда подключено устройство записи.
Входной буфер и регулировка тембра
Рис. 2. Входной буфер и регулировка тембра
На схеме показан только левый канал. Правый канал идентичен, и использует вторую половину ОУ NE5532. Обратите внимание, как подключается питание к ОУ:
+V — Pin 8, –V — Pin 4
При неправильном подключении операционные усилители выйдут из строя!
Входной каскад имеет коэффициент усиления 2 (6 дБ) и выполняет роль буфера для темброблока. Буферный каскад на выходе темброблока также имеет 2-хкратное усиление, чтобы компенсировать потери на стадии регулировки тембра (6 дБ). Таким образом, общее усиление после регуляторов тембра составляет 4 (для тех частот, которые усилены до максимума). С учетом стандартного сигнала 2 В RMS с проигрывателя компакт-дисков, выход составит 8 В RMS или пик амплитуды 11,3 В (при условии, что регулятор уровня входного сигнала на максимуме).
Чтобы предотвратить срез сигнала на пиках, напряжения питания ОУ должно быть не ниже ± 15 В. Уровень сигнала других источников будет значительно ниже 2 В RMS проигрывателя компакт-дисков. Поэтому исключается все вероятные возможности клиппинга.
Обратите внимание, что регуляторы тембра в центральном положении обеспечивают практически ровную АЧХ. Любое отклонение будет вызвано, скорее всего, механическими, а не электрическими причинами.
При переключении S2 все элементы темброблока и выходной буфер исключаются из цепи.
Баланс, громкость, выходной каскад усиления
Рис. 3. Баланс, громкость, выходной каскад усиления
Выходной каскад обеспечивает основную часть усиления (12,6 дБ), и включает в себя регуляторы громкости и баланса. Регулятор баланса вносит ослабление 2,3 дБ в центральном положении и имеет полулогарифмическую характеристику. Поэтому в районе центрального положения движка легко обеспечивается точный контроль. Когда элемент управления поворачивается в крайнее положение, противоположный канал получает 1 дБ сигнала. Использование ступенчатой регулировки усиления может снизить уровень шума
Если ваш усилитель имеет необычно высокую чувствительность, необходимо увеличить значение R19. Усиление этого каскада определяется по формуле:
Ку = 20log((R18 + R17) / R17) — 2,3 дБ (2,3 дБ теряется в управлении балансом)
Общий коэффициент усиления системы со всеми элементами управления (кроме регуляторов тембра) на максимуме составляет 18,5 дБ, поэтому 230 мВ будет выводить усилитель с чувствительностью входа 2 В на полную мощность.
Если требуется большее усиление (что весьма маловероятно), то это может быть реализовано за счет снижения номинала R17 в оконечном выходном каскаде (в настоящее время 22 кОм). Если, например, нужен общий коэффициент усиления 24 дБ, то значение R17 должно быть уменьшено до 12 кОм. При этом собственный шум повышается пропорционально увеличению коэффициента усиления.
Для работы с усилителями мощности обычной чувствительности (с усилением 27 дБ) общий коэффициент усиления предусилителя в 10 дБ достаточен для большинства источников. Это значение может быть достигнуто путем увеличения R17 до 82 кОм, так что общее усиление будет
6 дБ + 7 дБ – 2,3 дБ = 10,7 дБ
По желанию значения R17 и R18 могут быть разделены на 10 (до 10 кОм и 2,2 кОм, как показано на схеме). Это может уменьшить шум за счет более низких импедансов. Я не измерял уровни шума в обеих конфигурациях, но они будут очень низкими в любом случае.
Все потенциометры использованы с линейной характеристикой.
Каждый ОУ должен быть зашунтирован электролитическими конденсаторами 10 мкФ х 25 В от каждого плеча питания на землю и конденсаторами емкостью 100 нФ между выводами питания (см. рис. 4). Последние должны располагаться как можно ближе к выводам питания ОУ, расположение электролитов 10 мкФ не критично. Отказ от шунтирования приведет к возникновению высокочастотных колебаний, которые значительно исказят звучание предусилителя.
Рис. 4. Схема шунтирования ОУ по питанию
Указанные ОУ весьма распространены, и их не составит труда найти. Несомненно, есть и лучшие устройства, но общее качество NE5532, используемых в этой конструкции, должно удовлетворить самых взыскательных слушателей. Эти устройства имеют внутренний стабилизатор, и не требуется никакой внешней стабилизации.
Обратите внимание, что все операционные усилители (за исключением буфера тона) работают с усилением по постоянному току. Это приводит к появлению на выходах ОУ постоянного напряжения в пределах нескольких милливольт. Для устранения этого потребовалось бы использование электролитических конденсаторов на пути прохождения сигнала, чего хотелось избежать.
Использование выходного конденсатора емкостью 2,2 мкФ предотвратить попадание постоянного напряжения в последующие устройства. Категорически не рекомендуется удалять эти конденсаторы, т.к. постоянное напряжение (даже в небольших количествах) передавать в усилитель не допускается! Параллельное включение двух конденсаторов 2,2 мкФ обеспечивает сигнал на уровне -3 дБ при частоте до 5 Гц и нагрузке 10 кОм. Это должно быть приемлемым для большинства усилителей
100 Ом резистор на выходе предназначен для предотвращения каких-либо колебаний ОУ при подключении к коаксиальному кабелю.
Источник питания и рекомендации по конструкции
В качестве подходящего источника питания целесообразно использование внешнего трансформатора, чтобы исключить любую возможность наводок, особенно если используется фонокорректор.
Подходящий источник питания представлен в проекте 05 (см. Project 05). В этом случае используется трансформатор, обеспечивающий 16 В переменного напряжения, а выпрямление, фильтрация и стабилизация смонтированы в пределах шасси предусилителя.
Если же вы хотите включить трансформатор в шасси, используйте трансформатор тороидального типа (20 ВА более чем достаточно), чтобы снизить магнитные поля до минимума.
При подключения к электросети будьте внимательны и соблюдайте меры предосторожности, сетевое напряжение опасно для жизни! В этом случае используйте стандартный разъем питания типа IEC. Для подключения к источнику переменного напряжения 12 В рекомендую использовать разъемы XLR. Они значительно более надежны, чем трубчатые разъемы питания и никогда не выпадают. Соединения XLR описаны на странице проекта источника питания
В качестве входных и выходных разъемов рекомендую использовать позолоченные типа RCA. Резисторы лучше использовать 1% металлопленочные. Они имеют гораздо более низкий уровень шума, чем углеродистые.
Источник