Uniwersalny przedwzmacniacz audio.pdf

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

PROJEKTY ZAGRANICZNE

Uniwersalny

przedwzmacniacz audio

Bardzo czÍsto jakoúÊ

düwiÍku wzmacniaczy mocy

lub innych urz¹dzeÒ do

odtwarzania düwiÍku jest

niska z†powodu

ograniczonych moøliwoúci

wzmacniaczy wejúciowych. Jest

tak dlatego, øe wymagania

stawiane takim wzmacniaczom

s¹ bardzo wygÛrowane.

Powinny one radziÊ sobie

rÛwnie dobrze z†sygna³ami

pochodz¹cymi z†mikrofonÛw

jak z†sygna³ami

z†odtwarzacza CD, wykazuj¹c

przy tym niski poziom

zniekszta³ceÒ i†szumÛw.

Prezentowany w†artykule

uk³ad zosta³ zaprojektowany

w†taki sposÛb, by mÛg³

zast¹piÊ stopieÒ wejúciowy

miksera lub przedwzmacniacz.

Uk³ad ma moøliwoúÊ regulacji

wzmocnienia w†szerokim

zakresie i†wykazuje niski

poziom szumÛw. Moøna ³atwo

po³¹czyÊ kilka takich uk³adÛw

tworz¹c prosty mikser.

Duøe wzmocnienia

Najbardziej krytyczn¹ czyn-

noúci¹ projektowania niskoszum-

nego wzmacniacza akustycznego

o†wysokim wzmocnieniu jest do-

bÛr elementu wzmacniaj¹cego.

Chociaø w†ci¹gu ostatnich lat

pojawi³a siÍ duøa liczba nowych

typÛw wzmacniaczy operacyj-

nych, wydaje siÍ - bior¹c pod

uwagÍ koszty i†parametry - øe

nadal najlepsze do tego zastoso-

wania s¹: pojedynczy wzmac-

niacz 5534 i†podwÛjny 5532. Ich

wadÍ stanowi¹ zdecydowanie

gorsze w†porÛwnaniu z†nowymi

typami wzmacniaczy w³asnoúci

sta³opr¹dowe - np. wejúciowe

napiÍcie niezrÛwnowaøenia, wy-

magaj¹ce szczegÛlnych zabiegÛw

projektowych. Niemniej jednak,

parametry szumowe obu tych

wzmacniaczy, nawet nieco gor-

szego 5532, s¹ bardzo dobre.

Przy maksymalnym wzmocnieniu

wzmacniacz wejúciowy wykazuje

w†ca³ym paúmie szumy na pozio-

mie -60dBu. Poniewaø maksy-

malny poziom wyjúciowy przy

napiÍciu zasilania ±15V wynosi

oko³o 20dBu, to stosunek sygna-

³u do szumu przy maksymalnym

wzmocnieniu jest rÛwny oko³o

80dB, co jest doskona³¹ wartoú-

ci¹ z†punktu widzenia wzmacnia-

nia muzyki rock-and-rollowej.

Przy minimalnym (jednostko-

wym) wzmocnieniu poziom szu-

mÛw wyniesie oko³o -96dBu,

a†stosunek sygna³/szum bÍdzie

rÛwny 116dB, czyli lepszy niø

w†cyfrowym sprzÍcie audio!

Uniwersalny wzmacniacz wej-

úciowy (schemat na rys. 1 ) zapew-

nia ci¹g³¹ regulacjÍ wzmocnienia

napiÍciowego od 1V/V (0dB), od-

powiedniego do magnetofonÛw ka-

setowych i†odtwarzaczy CD oraz

niektÛrych instrumentÛw muzycz-

nych, po 1000V/V (60dB), stoso-

wanego w†przypadku niskoczu³ych

mikrofonÛw. Wzmocnienia w³aúci-

we dla wszystkich sygna³Ûw mu-

zycznych zapewne leø¹ pomiÍdzy

tymi skrajnymi wartoúciami.

Charakterystyka amplitudowo-

czÍstotliwoúciowa wzmacniacza

w†pasmie 20Hz..20kHz jest p³as-

ka, z†nierÛwnomiernoúci¹ nie

przekraczaj¹c¹ 0,5dB.

Jednym z†najtrudniejszych

aspektÛw projektowania wzmac-

niacza o†szerokim zakresie nastaw

wzmocnienia jest zapewnienie od-

powiedniej charakterystyki jego

regulacji. Ucho ludzkie reaguje na

zmiany poziomu logarytmicznie,

a†wiÍc kolejnym dwukrotnym

wzrostom poziomu sygna³u towa-

rzyszy wraøenie wzrastania pozio-

mu o†jednakowe wartoúci.

Idealna regulacja wzmocnienia

powinna wiÍc dawaÊ sta³y wzrost

wzmocnienia w†dB. Okazuje siÍ

jednak, øe wiÍkszoúÊ uk³adÛw

wymaga zastosowania potencjo-

metrÛw o†charakterystyce odwrot-

nie logarytmicznej. ChoÊ podobno

takie potencjometry s¹ produko-

wane, autorowi niniejszego tekstu

Rys. 1. Schemat ideowy uniwersalnego wzmacniacza

wejściowego.

Rys. 2. Charakterystyki wzmocnienia

wzmacniacza i jego poszczegól−

nych stopni.

Elektronika Praktyczna 3/98

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

Rys. 3. Symbol i sposób

podłączenia gniazda jack

z kontaktem zwierającym.

nigdy nie uda³o siÍ natrafiÊ na

nie w†handlu.

Rys. 5. Sposób okablowania kilku uniwersalnych wzmacniaczy wejściowych

tworzących mikser.

Opis uk³adu

Uniwersalny wzmacniacz wej-

úciowy stanowi po³¹czenie dwÛch

uk³adÛw wzmacniaj¹cych (rys. 1),

zapewniaj¹cych niez³¹ charakte-

rystykÍ regulacji wzmocnienia ( rys.

2 ). RegulacjÍ tak¹ uzyskuje siÍ

dziÍki podzieleniu uk³adu na dwa

stopnie o†regulowanym wzmocnie-

niu, zbudowane na wzmacnia-

czach IC1a i†IC1b. Naleøy takøe

podkreúliÊ, øe potencjometry VR1a

i†VR1b s¹ po³¹czone w†taki spo-

sÛb, øe jeúli ich suwaki zsun¹ siÍ

ze úcieøek, co moøe siÍ zdarzyÊ

w†przypadku zuøytych i†zabrudzo-

nych potencjometrÛw, wzmacnia-

cze bÍd¹ nadal mia³y zamkniÍte

pÍtle sprzÍøenia zwrotnego, co

zapobiegnie nieprzyjemnym efek-

tom akustycznym.

NastÍpnym powodem podzie-

lenia wzmacniacza na dwa stop-

nie jest koniecznoúÊ unikniÍcia

przeci¹øenia obu wzmacniaczy.

Jeúli oczekuje siÍ od wzmacniacza

ma³ych zniekszta³ceÒ, szumÛw

i†napiÍcia niezrÛwnowaøenia,

wzmocnienienie powinno byÊ niø-

sze od maksymalnego, jakie moø-

na w†przypadku danego wzmac-

niacza uzyskaÊ. Maksymalne

wzmocnienie, jakiego moøe do-

starczyÊ wzmacniacz, okreúla jego

pole wzmocnienia, ktÛre w†przy-

padku uk³adu 5532 wynosi

10MHz.

W†przypadku uk³adÛw audio

za gÛrn¹ czÍstotliwoúÊ sygna³u

uwaøa siÍ zwykle 20kHz. Tak

wiÍc maksymalne wzmocnienie

wynosi 10MHz/20kHz = 500V/V.

W†praktyce przyjmuje siÍ zwykle,

øe wzmocnienie nie powinno

przekraczaÊ 1/10 wyznaczonej

w†ten sposÛb wartoúci maksymal-

nej, a†wiÍc wzmocnienie kaødego

ze stopni winno

byÊ mniejsze od

50V/V (34dB).

W†rzeczywis-

toúci maksymalne

wzmocnienie kaø-

dego ze stopni

wynosi 32V/V

(30dB), co pozo-

stawia znaczny je-

go zapas i†zapew-

nia niskie szumy

w³asne oraz zniekszta³cenia

wzmacniaczy.

Aby zapobiec pojawieniu siÍ

duøych napiÍÊ niezrÛwnowaøe-

nia, kondensatory C2 i†C4 ogra-

niczaj¹ do 1V/V wzmocnienie

obu stopni dla pr¹du sta³ego.

Kondensatory C3 i†C5 zapobiegaj¹

wzbudzaniu siÍ wzmacniaczy.

Kondensatory C1 i†C6 stanowi¹

elementy sprzÍgaj¹ce.

Rezystor R1 ustala poziom im-

pedancji wejúciowej uk³adu. War-

toúÊ 47k

re zapobiegnie wzbudzaniu siÍ

uk³adu w†przypadku obci¹øenia

pojemnoúciowego np. w†postaci

kabla ekranowanego. Jednak uøy-

cie rezystora 10k

Rys. 6. Rozmieszczenie elementów na płytce

drukowanej przedwzmacniacza.

prostego miksera - patrz niøej.

jest przyjmowana naj-

czÍúciej i†zapewnia wspÛ³pracÍ

uk³adu z†rÛønymi ürÛd³ami sygna-

³u. Jedynie w†przypadku gitary

wartoúÊ tÍ naleøy zwiÍkszyÊ do

ok. 470k

Ekranowanie wejúcia

DobÛr gniazda wejúciowego

takøe zaleøy od zastosowania.

Zaleca siÍ uøycie gniazd typu

jack, poniewaø wyposaøone s¹

one w†dodatkowy kontakt powo-

duj¹cy zwarcie wejúcia po wyjÍ-

ciu wtyku (patrz rys. 3 ). W†przy-

padku innych rodzajÛw gniazd

wysoka impedancja wejúciowa

i†wysokie wzmocnienie mog¹ byÊ

przyczyn¹ pojawiania siÍ w†uk³a-

dzie po wyjÍciu wtyku zak³ÛceÒ,

zw³aszcza sieciowych.

Po³¹czenia wejúciowe naleøy

wykonaÊ uøywaj¹c przewodu ek-

ranowanego, a†ekran powinien

byÊ po³¹czony z†mas¹ zasilania,

w†celu minimalizacji poziomu

szumÛw. Jeúli gniazdo wejúciowe

jest wykonane z†tworzywa lub

w†inny sposÛb odizolowane od

uziemionych metalowych czÍúci,

naleøy wykonaÊ dodatkowe po³¹-

czenie ekranu z†mas¹ zasilania.

Jeúli ekran gniazda jest po³¹czony

z†mas¹ zasilania przez obudowÍ,

nie naleøy prowadziÊ drugiego

po³¹czenia z†mas¹, poniewaø

stworzona zostanie w†ten sposÛb

. Mikrofony okreúlane

jako ìniskoimpedancyjneî lub

ìwysokoimpedancyjneî mog¹

wspÛ³pracowaÊ ze wzmacniaczem

o†impedancji we-

júciowej 10k

lub

wyøszej.

WartoúÊ rezystora

R6, ustalaj¹cego im-

pedancjÍ wyjúciow¹,

zaleøy od przewidy-

wanych zastosowaÒ

uk³adu. NajczÍúciej

bÍdzie to 100

Rys. 4. Proponowany układ zasilacza.

, ktÛ-

Elektronika Praktyczna 3/98

pozwoli na

zbudowanie z†kilku wzmacniaczy

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

WYKAZ ELEMENTÓW

Wykonanie

Schemat rozmieszczenia ele-

mentÛw i†mozaikÍ úcieøek druku

p³ytki przedwzmacniacza przed-

stawia rys. 6 .

Montaø naleøy rozpocz¹Ê od

wlutowania podstawki pod uk³ad

scalony. Jej uøycie jest zalecane

z†tego powodu, øe uk³ady 5532

ulegaj¹ uszkodzeniom, czemu to-

warzyszy wzrost poziomu szu-

mÛw. Umoøliwi to takøe spraw-

dzenie prawid³owoúci napiÍÊ za-

silania przed wstawieniem

wzmacniacza operacyjnego w†pod-

stawkÍ - proste b³Ídy zdarzaj¹ siÍ

nawet bardzo doúwiadczonym in-

øynierom!

NastÍpnie naleøy wlutowaÊ re-

zystory i†kondensatory, zwracaj¹c

uwagÍ na polaryzacjÍ kondensa-

torÛw C2, C4 i†C6, nie zapomi-

naj¹c teø o†jedynej w†uk³adzie

zworce.

P³ytka jest mocowana do obu-

dowy za poúrednictwem podwÛj-

nego potencjometru wzmocnienia,

ktÛry jest tak duøym podzespo-

³em, øe bez trudu moøe s³uøyÊ

jako element podtrzymuj¹cy nie-

wielk¹ p³ytkÍ. Jeúli przedwzmac-

niacz zosta³ zrealizowany na p³yt-

ce uniwersalnej, przewody ³¹cz¹-

ce p³ytkÍ z†potencjometrem po-

winny byÊ jak najkrÛtsze, a†wej-

úcie i†wyjúcie zamontowane w†do-

statecznej odleg³oúci, by zapobiec

wzbudzaniu siÍ uk³adu.

Wzmacniacz wejściowy

Rezystory

(węglowe warstwowe, 0,25W, 5%)

100nF, ceramiczny, dyskowy

Półprzewodniki

REC1

47k

prostownik mostkowy W005

1,5k

1,5A

IC3

2,7k

78L15 (15V/100mA)

100k

79L15 (−15V/100mA)

Różne

51k

10k

(patrz tekst)

przełącznik dwubiegunowy

dwupozycyjny

, potencjometr

podwójny, węglowy, obrotowy

Kondensatory

47k

transformator sieciowy

230VAC, uzwojenie wtórne 15V−

0V− −15V/300mA

FS1

1µF, poliestrowy

33µF/35V, elektrolityczny,

wyprowadzenia jednostronne

C3, C5

bezpiecznik 0,5A z gniazdem

22pF, ceramiczny,

Wzmacniacz miksera

monofonicznego (opcjonalny)

Rezystory

(węglowe warstwowe, 0,25W, 5%)

dyskowy

22µF/25V, elektrolityczny,

wyprowadzenia jednostronne

10µF/63V, elektrolityczny,

wyprowadzenia jednostronne

C7, C8

10k

100

100nF, ceramiczny,

, potencjometr

węglowy, obrotowy, logarytmiczny

Kondensatory

10k

dyskowy

Półprzewodniki

IC1

NE5532N

Różne

SK1

82pF, ceramiczny, dyskowy

10µF/63V, elektrolityczny,

wyprowadzenia dwustronne

C11, C12

gniazdo jack 6,35mm

z tworzywa sztucznego,

z kontaktem zwierającym

płytka drukowana, obudowa

metalowa (patrz tekst), 8−nóżkowa

podstawka DIL, przewód

ekranowany, przewód (plecionka),

końcówki lutownicze 8 szt., cyna itp.

100nF, ceramiczny,

dyskowy

Półprzewodniki

IC2

TL071CN

Różne

płytka uniwersalna, 8−nóżkowa

podstawka DIL, przewód

ekranowany, przewód (plecionka),

końcówki lutownicze 5 szt., cyna

itp.

Zasilacz (opcjonalny)

Kondensatory

C13, C14

220µF/35V, elektrolitycz−

pÍtla masowa, groø¹ca wprowa-

dzeniem przydüwiÍku sieciowego.

przedstawiony na rys. 4, ktÛry

zapewnia zasilanie 6†uniwersalnych

wzmacniaczy wejúciowych tworz¹-

cych mikser ( rys. 5 ). Jeúli liczba

zasilanych przedwzmacniaczy ma

byÊ wiÍksza, zamiast stabilizato-

rÛw 78L15/79L15 naleøy uøyÊ

uk³adÛw 7815/7915, zmieniÊ trans-

formator na zapewniaj¹cy pr¹d

wyjúciowy o†natÍøeniu 1A i†zwiÍk-

szyÊ wartoúci pojemnoúci C13

i†C14 do 470µF.

Uruchamianie

Uruchamianie uk³adu jest bar-

dzo proste i†sprowadza siÍ do

pod³¹czenia ürÛd³a sygna³u do

wejúcia oraz wzmacniacza i†g³oú-

nika do wyjúcia przedwzmacnia-

cza. Naleøy przy tym pamiÍtaÊ,

by regulacja wzmocnienia usta-

wiona by³a w†po³oøeniu mini-

mum (kierunek przeciwny do ru-

chu wskazÛwek zegara). Jako

ürÛd³o sygna³u testowego, przy

ma³ych wzmocnieniach, moøna

wykorzystaÊ np. odtwarzacz CD

lub kaset, natomiast przy wiÍk-

Zasilanie

Schemat proponowanego, uzu-

pe³niaj¹cego uk³adu zasilacza

przedstawia rys. 4 . Chociaø na

schemacie widniej¹ wartoúci ±15V,

to przedwzmacniacz moøe byÊ za-

silany dowolnymi napiÍciami

o†wartoúciach od ±5V do ±18V.

Przy wbudowywaniu przedwzmac-

niacza w†inne urz¹dzenie, powinno

to umoøliwiÊ wykorzystanie do-

stÍpnego w†nim napiÍcia zasilania.

NapiÍcia zasilania powinny

byÊ sta³e i†wyg³adzone, co najle-

piej zapewni¹ stabilizatory napiÍ-

cia. Poniewaø uk³ad pobiera pr¹d

o†natÍøeniu oko³o 5mA, nie za-

leca siÍ stosowania zasilania ba-

teryjnego.

Jeúli dodatkowy zasilacz jest

niezbÍdny, naleøy zastosowaÊ uk³ad

Rys. 7. Sposób wtrącenia uniwersalnego wzmacniacza wejściowego w tor

sygnałowy modyfikowanego urządzenia audio.

Elektronika Praktyczna 3/98

ny, wyprowadzenia dwustronne

C15

IC4

VR1

C10

P R O J E K T Y Z A G R A N I C Z N E

øy doprowadziÊ sygna³ wyjúciowy

wzmacniacza. Od strony wejúcia

naleøy ca³kowicie odizolowaÊ

wzmacniacz od dawnego stopnia

wejúciowego.

Jeúli modyfikowany sprzÍt jest

wyposaøony w†wejúcie liniowe,

moøna umieúciÊ uniwersalny

wzmacniacz w†oddzielnej obudo-

wie i†doprowadziÊ jego sygna³

wyjúciowy do wspomnianego wej-

úcia. Ekran kabla uøytego do

po³¹czenia naleøy po³¹czyÊ z†ma-

s¹ zasilania wzmacniacza uniwer-

salnego.

. Wyjúcia wszys-

tkich wzmacniaczy moøna wtedy

po³¹czyÊ ze sob¹ i†z†wejúciem

wzmacniacza miksera, przedsta-

wionego na rys. 8 . Potencjometr

VR2 jest g³Ûwnym regulatorem

poziomu.

SposÛb prostego montaøu

wzmacniaczy uniwersalnych

przedstawiono na rys. 8 . Jeúli

masy zasilania poszczegÛlnych

wzmacniaczy s¹ po³¹czone przez

metalow¹ obudowÍ i†z³¹cza, nie

naleøy dodatkowo ³¹czyÊ ich prze-

wodem.

Andy Millar

Rys. 8. Schemat wzmacniacza

prostego miksera monofonicznego.

szych wzmocnieniach powinien

to byÊ mikrofon.

Jeúli uniwersalny wzmacniacz

wejúciowy ma zast¹piÊ stopieÒ

wejúciowy jakiegoú urz¹dzenia, to

naleøy znaleüÊ odpowiednie miej-

sce do wprowadzenia go w tor

sygna³u. BÍdzie to wymaga³o od-

szukania stopnia wejúciowego,

a†ca³y schemat powinien w†99

przypadkach na 100 wygl¹daÊ tak

jak na rys. 7 . Jeúli tak nie jest,

potrzebna moøe byÊ pomoc eks-

perta!

Kondensator sprzÍgaj¹cy znaj-

duj¹cy siÍ za stopniem wejúcio-

wym modyfikowanego urz¹dzenia

powinien byÊ usuniÍty, a†do pun-

ktu ìwyjúciaî kondensatora nale-

Mikser monofoniczny

Aby zbudowaÊ prosty mikser,

naleøy zastosowaÊ tyle uniwersal-

nych wzmacniaczy wejúciowych,

ile chcemy kana³Ûw, stosuj¹c jako

Artyku³ publikujemy na pod-

stawie umowy z redakcj¹ mie-

siÍcznika "Everyday Practical

Electronics".

Rys. 8. Schemat rozmieszczenia elementów i mozaika ścieżek druku płytki

wzmacniacza.

Elektronika Praktyczna 3/98

R6 rezystor 10k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: