2161.pdf

Ultraniskoszumny przedwzmacniacz

z układem SSM2017

Do czego to służy?

W EdW przed kilkoma miesiącami poja−

wił się opis ultraniskoszumnego przed−

wzmacniacza audio, zrealizowanego z ukła−

dem SSM2016 firmy PMI (czytaj pi−em−aj).

Przedwzmacniacz ten wzbudził ogromne

zainteresowanie, ale niestety trudności ze

zdobyciem układów scalonych spowodo−

wały, że nie wszyscy chętni mogli się za−

opatrzyć w ten ciekawy moduł.

Przedstawiany dziś przedwzmacniacz

wykorzystuje kostkę SSM2017, mającą

parametry niewiele ustępujące poznanej

wcześniej kostce SSM2016.

Podstawowe parametry układu SSM2017

podane są w tabeli 1.

2161

Tabela 1

Zakres napięć zasilania: ±6...±22V

Pobór prądu: typ. 10mA, max 14mA

Napięciowa gęstość szumów wejściowych

(przy wzmocnieniu = 1000): 0,95nV/(Hz)1/2

Napięciowa gęstość szumów wejściowych

(przy wzmocnieniu = 100): 1,95nV/(Hz)1/2

Zniekształcenia nieliniowe

(przy wzmocnieniu = 1000): 0,012%

Zniekształcenia nieliniowe

(przy wzmocnieniu = 100): 0,005%

Zniekształcenia intermodulacyjne: <0,01%

Szybkość zmian napięcia

wyjściowego: typ 17V/µs

Pasmo przenoszenia

(przy wzmocnieniu = 1000): typ. 200kHz

Pasmo przenoszenia

(przy wzmocnieniu = 100): typ. 1MHz

Prąd polaryzacji wejścia: typ. 6µA max 25µA

Zmiennoprądowa rezystancja

wejściowa: >1MW

Tłumienie tętnień zasilania

(przy wzmocnieniu = 100): typ 118dB

Tłumienie sygnału wspólnego

(przy wzmocnieniu = 100): typ 92dB

Minimalna rezystancja obciążenia wyjścia: 2kW

Maksymalna pojemność obciążenia

wyjścia: 50pF

pojedynczym wzmacniaczu operacyj−

nym. Różnica polega na tym, że kostka

SSM2017 nie jest wzmacniaczem opera−

cyjnym (choć jest wzmacniaczem różni−

cowym) i jej wzmocnienie ustala się re−

zystorem dołączonym do końcówek nu−

mer 1 i 8, a nie rezystorami w pętli ujem−

nego sprzężenia zwrotnego.

Dzięki takiej budowie bardzo łatwo

jest zachować w układzie pełną symetrie

wejścia, co ma wielkie znaczenie w ukła−

dach audio.

Drugą istotną różnicą jest fakt, że kos−

tka SSM2017 zawiera wewnątrz klasycz−

ny wzmacniacz różnicowy, co pokazano

na rysunku 1b, zawierającym uproszczo−

ny wewnętrzny schemat układu scalone−

go. Jak widać na rysunku 1b, nóżka

nr 5 jest wyprowadzeniem odniesienia.

Zazwyczaj dołączana jest ona do masy,

ale podanie na nią niewielkich napięć sta−

łych pozwoli zlikwidować wszelkie napię−

cia niezrównoważenia, czyli zlikwidować

niepotrzebne napięcie stałe na wyjściu.

Wzmocnienie określone jest przez

wartość rezystancji włączonej między

nóżki 1 i 8. Gdy rezystancja ta wynosi

wzmoc−

nienie wynosi 100 (+40dB), przy rezys−

tancji 1,1k

– 10 (+20dB), a przy braku

rezystora wzmocnienie jest równe 1.

Jak to działa?

Schemat ideowy modułu przed−

wzmacniacza jest pokazany na rysunku 2.

Układ przeznaczony jest bezwzględnie

do zasilania napięciem symetrycznym

w zakresie ±7V...±22V. Elementy R10,

R11, L3, L4, C4 – C7 tworzą filtr odsprzę−

Informacje podane w tabeli przekonu−

ją, że układ rzeczywiście doskonale nada−

je się do układów audio wysokiej jakości.

Oczywiście kostka przeznaczona jest do

zasilania napięciem symetrycznym i nie

należy próbować stosować jej przy zasila−

niu napięciem pojedynczym.

Osoby pragnące w pełni wykorzystać

właściwości układu powinny sięgnąć do

opisu kostki SSM2016 w EdW 9/96

i EdW 10/96 oraz do EP7/95. Wewnętrzna

budowa układu scalonego SSM2017 jest

podobna do SSM2016, ale układ aplika−

cyjny jest znacznie prostszy, bo kostka

ma tylko 8 nóżek.

Układ wyprowadzeń, pokazany na ry−

sunku 1a jest podobny, jak w typowym

Rys. 1. Wyprowadzenia i schemat blokowy układ u SSM2017

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

, wzmocnienie jest równe 1000

(+60dB), przy rezystancji 100

Rys. 2. Schemat ideowy

Rezystory R4 i R5 są konieczne dla za−

pewnienia przepływu prądu polaryzujące−

go wejścia. Wartości tych rezystorów

muszą być jednakowe, by nie zwiększać

napięcia niezrównoważenia. Także ze

względu na szumy, rezystory te (oraz R6)

powinny być dobrej jakości – metalizowa−

ne o tolerancji 1%.

Kondensator C6 jest potrzebny ze

względu na stabilność wzmacniacza,

a dodatkowo wraz z dławikami L1 i L2

...10k

tworzy filtr, nie dopuszczający na wejście

ewentualnych zakłóceń radiowych.

W podstawowej wersji dławiki L1 i L2

nie będą montowane. W przypadku, gdy−

by przedwzmacniacz współpracujący

z długim kablem mikrofonowym

„zbierał” zakłócenia radiowe, należy za−

stosować dławiki L1 i L2 o indukcyjności

22...47µH i zwiększyć pojemność C6, na−

wet do 4,7 lub 10nF. Spowoduje to obcię−

cie przenoszonego pasma do zakresu

częstotliwości akustycznych.

Diody świecące D1 – D4 służą jedynie

do zabezpieczenia wejścia w przypadku

wystąpienia dużych napięć wejściowych.

Elementy R1 – R3 i C1 – C3 nie będą

montowane w wersji podstawowej. Bę−

dą potrzebne jedynie w przypadku współ−

pracy przedwzmacniacza z mikrofonem,

zasilanym napięciem 48V w tak zwanym

systemie Phantom. Ten sposób zasilania

stosuje się w mikrofonach pojemnościo−

wych wysokiej klasy. W systemie Phan−

tom, na obu żyłach sygnałowych mikrofo−

nu występuje znaczne napięcie stałe rzę−

du kilkudziesięciu woltów. Z tego wzglę−

du konieczne są kondensatory separują−

ce C2 i C3. Ze względu na szumy, powin−

ny to być dobrej jakości kondensatory,

najlepiej tantalowe. Z braku kondensato−

rów tantalowych o podanych paramet−

rach można zastosować zwykłe konden−

satory elektrolityczne – aluminiowe.

W przypadku współpracy z mikrofo−

nem dynamicznym, lub mikrofonem po−

jemnościowym zasilanym oddzielnym

przewodem (np. krajowe MCO52

i MCU53), elementów R1 – R3 i C1 – C3

stosować nie trzeba. W miejsce konden−

satorów C2 i C3 trzeba wykonać zwory.

Uzyska się wtedy przedwzmacniacz ze

Rys. 3. Schemat montażowy

sprzężeniem stałoprądowym, przenoszą−

cy sygnały już od 0Hz.

W układzie przewidziano także możli−

wość zerowania napięcia niezrównowa−

żenia na wyjściu. Posłużą do tego rezys−

tor R7 o wartości rzędu co najwyżej kilku−

dziesięciu omów i jeden z rezystorów R8

lub R9 o indywidualnie dobranej wartoś−

ci.. Dodanie jakiejkolwiek rezystancji mię−

dzy nóżkę 5 a masę powoduje jednak

zmniejszenie współczynnika tłumienia

sygnału wspólnego. Z tego względu

ewentualny rezystor R7 powinien mieć

jak najmniejszą wartość (np. 10

Wykaz ellementów

Rezystory

R1,R10,R11: 100

R2,R3: 6,81k

R5,R4: 10k

R7: zwora

R8,R9: nie stosować (patrz tekst)

Kondensatory

C1,C2,C3: 47µ/63V tantalowe

C4,C5: 47µ/25V

C6: 200pF

C7,C8: 100nF ceramiczne

Półłprzewodniikii

D1,D2,D3,D4: LED zielone

U1: SSM2017

Pozostałłe

L2,L1: 33µH

L3,L4: 100µH

W typowych zastosowaniach rezystory

te nie będą stosowane, i w miejscu R7 na−

leży koniecznie wykonać zworę. Niewiel−

kie stałe napięcie na wyjściu (na nóżce 6)

rzędu kilkudziesięciu, lub co najwyżej kilku−

set miliwoltów nie powinno przeszkadzać

we współpracy z następnymi stopniami.

Montaż i uruchomienie

Montaż układu nie powinien sprawić

trudności. Przy montażu wersji podstawo−

wej na płytce pokazanej na rysunku 3 na−

leży najpierw wykonać zwory w miejsce

elementów C2, C3, L1, L2 oraz R7.

UWAGA! W wersji podstawowej

nie montować: R1, R2, R3, R8,R9, C1

a zamiast C2,C3,L1,L2, R7 wykonać zwory.

Wymienione elementy nie wchodzą w skład

kitu AVT−2161B.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

gający zasilanie i nie dopuszczający z ze−

wnątrz zakłóceń, które mogłyby przedo−

stawać się przez linie zasilania.

Rezystor R6 ustala wzmocnienie równe

100x (+40dB). Taka wartość wydaje się opty−

malna dla przedwzmacniacza mikrofonowe−

go. W zależności od potrzeb jego wartość

można zmieniać w zakresie 10

R6: 100

Rys. 4. Schemat mini na dajnika do

łowów na lisa

AVT−2122 (przedwzmacniacz CB opisany

w EDW 11/96). Układ wymaga nieco prze−

róbek. Zamiast obwodu wejściowego na−

leży włączyć antenę ferrytową jaką tworzy

ok. 10 zwojów drutu miedzianego w izola−

cji igielitowej na pręcie ferrytowym o śred−

nicy 8mm i długości co najmniej 100mm

+ kondensator o wartości ok. 200pF.

W obwodzie wyjściowym należy włączyć

filtr 127 i kondensator 100pF. Takie war−

tości elementów LC zostały podyktowane

zakresem pasma telegraficznego 80m

(3,5...3,6MHz). Duża impedancja wejścio−

wa zastosowanego tranzystora sprawia,

że wejściowy obwód praktycznie nie jest

tłumiony, przez co można było zrezygno−

wać z dodatkowego indukcyjnego czy po−

jemnościowego dopasowania.

Wykaz ellementów

Rezystory

R1, R2: 10M

Kondensatory

C1: 100nF

Półłprzewodniikii

US1: 4011

Pozostałłe

X: rezonator kwarcowy 3579,5kHz

(3,5...3,6MHz)

ka, lecz nie może określić, czy znajduje się

on z przodu czy z tyłu. Można tutaj prze−

prowadzić eksperyment z lokalizacją radio−

stacji długofalowej czy średniofalowej za

pośrednictwem radioodbiornika wyposa−

żonego w antenę ferrytową. W łatwy spo−

sób możemy wykreślić na mapie linię na

jakiej znajduje się nadajnik lecz nie będzie−

my w stanie określić czy znajduje się on

z przodu nas czy może z tyłu. Oczywiście

można spróbować poruszać się po tej linii

i jeżeli stwierdzimy wzrost siły sygnału bę−

dzie to świadczyło, że zbliżamy się do na−

dajnika. Gorzej będzie jeżeli w zawodach

pobiegniemy w kierunku przeciwnym –

stracimy czas i energię i możemy nie

ukończyć konkurencji. Należy zastosować

antenę o jednym kierunku promieniowa−

nia czyli zlikwidować jeden z „brzuszków”

ósemki. Należy w tym celu użyć drugiej

anteny o charakterystyce dookólnej – załą−

czonej za pośrednictwem przycisku. Dołą−

czenie dodatkowej anteny pionowej – te−

leskopowej (np. pręt z szprychy rowero−

wej) powoduje, że wypadkowa charakte−

rystyka przybiera kształt kardioidy. Sygnały

z anteny ferrytowej (reagującej na składo−

wą magnetyczną pola elektromagnetycz−

nego) oraz z anteny prętowej (reagującej

na składową elektryczną) różnią się fazą,

raz dodając się, a drugi raz odejmując two−

rzą właśnie taką charakterystykę.

Sygnał wejściowy z anteny ferrytowej

(selektywny obwód L1 C1) podany jest na

wzmacniacz z tranzystorem polowego

BF966 pracującego w pasmie 80m. Moż−

na tutaj z powodzeniem zastosować kit

kondensatora C1. Wysoki poziom logicz−

ny na wyjściu tego układu powoduje uru−

chomienie właściwego generatora kwar−

cowego na bramkach 3 i 4. Częstotliwość

wyjściowa zależy od zastosowanego re−

zonatora kwarcowego (3.5...3.6MHz).

Modulowany amplitudowo sygnał w.cz.

z wyjścia bramki 4 podawany jest wprost

do anteny.

Nadajnik (TX)

Nadajniki w prawdziwych zawodach

mają możliwość automatycznego gene−

rowania sygnałów telegraficznych: MOE,

MOI, MOS, MOH, MO5 w paśmie 80 czy

2m z mocą kilku watów.

Do celów treningowych w miniorien−

tacji sportowej w zupełności wystarczy

zamiast skomplikowanego kodera naj−

prostszy generator generujący kreski.

W skład opisywanego urządzenia wcho−

dzi generator kresek (modulator) oraz ge−

nerator w.cz. stabilizowany rezonatorem

kwarcowym w pasmie 3,5−3,6MHz. Cały

nadajnik zrealizowano przy użyciu popu−

larnego układu scalonego 4011 (cztery

bramki CMOS).

Bramki 1 i 2 tworzą generator o bardzo

małej częstotliwości zależnej od wartości

Montaż i uruchomienie

Cały układ nadajnika zmontowano na

małej uniwersalnej płytce drukowanej

przedstawionej na rysunku 5.

Zmontowany nadajnik ze sprawnych

elementów powinien działać z chwilą

włączenia napięcia zasilania. W najprost−

szym przypadku antenę może stanowić

przewód izolowany o długości 5 czy 10m

zarzucony na wysokie drzewo. W nadaj−

niku istnieje możliwość zmiany długości

generowanych kresek sygnału wyjścio−

wego – poprzez korekcję wartości kon−

densatora C1 (zwiększenie pojemności

wydłuża czas generowanych kresek oraz

odstęp pomiędzy nimi). Niewielka moc

mininadajnika przy zastosowaniu uzie−

mienia (pręt wbity w ziemię) i anteny

w postaci drutu zarzuconego na drzewo

pozwala na odbiór za pośrednictwem od−

biornika z odległości ponad 100 metrów.

Andrzejj Janeczek

Rys. 5. Schemat montażowy

Kompllet podzespołłów z płłytką jjest

dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako

„kiit szkollny” AVT−2162.

nym do punktów O (masa), P (plus)

i N (minus).

W zasadzie układu nie trzeba testować

ani mierzyć, bo jego (znakomite) właści−

wości dadzą o sobie znać dopiero przy od−

słuchu dobrego materiału muzycznego.

Dla ciekawości można zmierzyć napię−

cie stałe na wyjściu – nie powinno być

większe niż ±800mV. Zazwyczaj będzie

mniejsze.

Tak przygotowany moduł może zostać

wykorzystany do współpracy z mikrofo−

nem dobrej klasy, albo też innym źródłem

niewielkiego sygnału.

Układ SSM2017 przeznaczony jest do

współpracy ze źródłami o małej rezystan−

na przykład z mikrofonami, których rezys−

tancja nie przekracza 200

W wersji podstawowej nie należy mon−

tować elementów R1, R2, R3, R8, R9 i C1.

Układ SSM2017 może być włożony w pod−

stawkę lub wlutowany wprost w płytkę.

Autor, który już jakiś czas stosuje kost−

ki SSM w swoich konstrukcjach, tym ra−

zem wyjątkowo radzi zastosować pod−

stawkę – życie pokazuje, że za jakiś czas

kostka będzie potrzebna do testów inne−

go układu i łatwo będzie ją wyjąć i włożyć.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchomiania i od

razu pracuje poprawnie.

Moduł musi być zasilany napięciem

symetrycznym rzędu ±7...±22V dołączo−

. W przypadku

próby współpracy ze źródłem o większej

rezystancji szumy przedwzmacniacza

znacznie wzrosną.

Przy współpracy z dobrym mikrofo−

nem dynamicznym, ewentualnie po−

jemnościowym, osiąga się znakomite

rezultaty.

Piiotr Góreckii

Kompllet podzespołłów z płłytką jjest

dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako

„kiit szkollny” AVT−2161.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

cji wewnętrznej, nie większej niż 500

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: