Схема громкоговорителя: Снова схема громкоговорителя ⋆ Купи рупор

Электростатические громкоговорители ( продол._3) — Динамики — Усилители НЧ и все к ним

Изготовление электростатических громкоговорителей в любительских условиях

С. ЛАЧИНЯН, пос. ЭнергетикАлмаатинской обл., Казахстан

Подключение к усилителю

Громкоговоритель, схема которого представлена на рис. 17, можно подключать практически к любому УМЗЧ, рассчитанному на динамические громкоговорители. Как показала практика, при питании электростатических громкоговорителей от согласующих трансформаторов целесообразно применение отрицательной обратной связи непосредственно с трансформатора, как показано на рис. 21. В этом случае корректирующая цепь из резисторов R6—R8 и конденсаторов С1, С2 предназначена для устранения самовозбуждения усилителя в результате фазового сдвига на высоких частотах.

Один из практических вариантов совмещения электростатического громкоговорителя и транзисторного УМЗЧ показан на рис. 22, где использована популярная микросхема TDA7294 (или ее более надежный аналог TDA7293 с несколько иной схемой подключения). Общая ООС разделена в этом усилителе на две цепи: непосредственно с выхода усилителя и с обмотки согласующего трансформатора, в качестве которого используется описанный здесь вариант конструкции. Фа-зосдвигающая цепь R11R12C13 предназначена для сохранения устойчивости УМЗЧ при заданной глубине ООС (12 дБ). Конденсатор С7 устанавливают в случае самовозбуждения усилителя микросхемы.

Входной фильтр R1R2C3C4 определяет частоту среза ФВЧ, ограничивающего полосу воспроизводимых частот, его подбирают при настройке системы с сабвуфером. Подбором резистора R4 при необходимости корректируют чувствительность усилителя, при этом движок подстроечно-го резистора R5 должен быть установлен в левом по схеме положении. Микросхему следует установить на тепло-отвод площадью не менее 1000 см’.

При глубине ООС около 12… 16 дБ удается заметно снизить нелинейные искажения системы трансформатор-громкоговоритель без существенной потери «прозрачности» звучания. Для электростатических излучателей также возможно введение акустической обратной связи наподобие ЭМОС. Возможность улучшить характеристики системы (в частности, качество звучания громкоговорителя) за счет ООС связана с тем, что в результате высокого КПД электростатического преобразователя его реакция на трансформаторе (т. е. работа громкоговорителя в режиме генератора сигнала), вызванная нелинейностью излучателя, создает достаточно большой сигнал рассогласования. Кроме того, в отличие от динамических громкоговорителей, значительная часть этого сигнала связана непосредственно с процессом излучения звука.

Здесь следует отметить, что по причине специфики реакции обычных динамических громкоговорителей «неинформативный» сигнал для них в такой ООС составит, по мнению автора, 97…99 % и поэтому эффект непосредственной коррекции характеристик акустического преобразователя посредством ООС практически отсутствует.

Небольшая переделка согласующего трансформатора позволяет использовать его в качестве выходного для обычных ламповых усилителей мощности. Например, на трансформаторе ТС-180, удалив экраны и заменив бумажные прокладки скотчем, можно не сматывать сетевые обмотки и использовать их как первичные для анодных цепей ламп выходного каскада. При этом, как правило, упрощается введение ООС и удается получить более высокое качество звучания, чем в случае использования транзисторных усилителей или ламповых усилителей, работающих на низкоомную нагрузку.

Характеристики громкоговорителя

Частотный диапазон электростатического громкоговорителя без акустического оформления ограничен снизу геометрическими размерами излучателя и в гораздо меньшей степени его резонансными частотами, поэтому громкоговоритель с указанными размерами начинает эффективно воспроизводить звук выше 300 Гц. Однако установка громкоговорителей по углам комнаты или в акустической нише позволяет заметно расширить воспроизводимый диапазон, а в некоторых случаях даже обходиться без сабвуфера.

Поскольку масса пленки соизмерима с массой прилегающего к ее поверхности воздуха, верхняя воспроизводимая частота в основном зависит от диэлектрических потерь в изоляторе и ограничениями на ток, который способно выдержать токопроводящее покрытие мембраны. В принципе громкоговоритель может воспроизвести сигнал частотой 100 кГц, но при большой мощности ультразвукового сигнала происходит выгорание проводящего покрытия в местах контакта.

Практически же для электростатической АС верхняя воспроизводимая частота зависит в основном от параметров усилителей и согласующих трансформаторов, поэтому с согласующим трансформатором на магнитопроводе из обычной трансформаторной стали она редко превышает 14… 15 кГц. Бестрансформаторный усилитель, снабженный соответствующей коррекцией, позволяет воспроизводить сигналы частотой до 50…70 кГц. Однако при воспроизведении сигналов самых верхних звуковых и ультразвуковых частот вступают в силу ограничения по току, который способен отдать в нагрузку усилитель. В любом случае «настоящие» высокие частоты можно получать только от пленочных громкоговорителей, и предлагаемые громкоговорители в этом смысле не исключение.

Собственный электромеханический КПД электростатического громкоговорителя может достигать 80…90 %, поэтому такие характеристики, как чувствительность и излучаемая мощность, в значительной степени связаны с системой питания и акустическим оформлением. Вследствие высокого КПД потребляемая громкоговорителем мощность на средних частотах обычно весьма незначительна.
Имея навыки изготовления подобных громкоговорителей, можно значительно увеличить их чувствительность (и громкость звука), снижая зазор между мембраной и неподвижным электродом до 1,5…2 мм.

Кроме того, можно увеличивать поляризующее напряжение; так отдельные экземпляры превосходно работают при поляризующем напряжении, достигающем 12…14кВ. Увеличивать с этой же целью коэффициент трансформации часто нежелательно, поскольку с его ростом снижается верхняя граничная частота воспроизведения. Однако и здесь есть значительный простор для эксперимента: можно, например, уменьшать число витков первичной обмотки, одновременно поднимая частоту раздела во избежание насыщения магнитопровода трансформатора на низких частотах.

Стереоэффект и расположение громкоговорителей

К особенностям электростатических громкоговорителей относится излучение звука когерентно колеблющейся поверхностью, размеры которой могут значительно превышать длину волны. В результате на частотах, где длина волны соизмерима с линейными размерами излучателя, в точке прослушивания наблюдается сложная интерференционная картина, вызванная сложением и вычитанием колебаний, приходящих от разных частей излучающей поверхности (рис. 23). Как следствие, в диапазоне воспроизведения возникает интерференционная «гребенка», приводящая к значительной частотно-зависимой неравномерности звукового давления.

Этот недостаток приводит к повышенной утомляемости слушателя и «тяжелому», хотя и весьма эффектному звуку. Образно это явление может быть проиллюстрировано примером из оптики, попробуйте рассматривать объект или читать, освещая поле зрения когерентным излучением лазерной указки. К сожалению, этим недостатком страдают все известные автору фирменные электростатические системы. Кроме того, большая поверхность излучения у плоских громкоговорителей приводит к узкой диаграмме направленности, в результате зона нормального прослушивания и стереоэффекта значительно ограничена.

В предлагаемой конструкции приблизить параметры звучания к оптимуму удается, используя следующие решения.

Громкоговоритель изготовлен в виде узкой и длинной полосы, которая располагается вертикально, в результате в горизонтальной плоскости его параметры в области средних частот приближаются к «точечному» излучателю. Для дальнейшего улучшения качества звучания и расширения зоны стереоэффекта предлагается в каждом канале использовать по два громкоговорителя, расположенных под углом друг к другу (рис. 24,а).

В результате два когерентных источника плоских волн формируют вдоль биссектрисы угла раскрытия 25 виртуальный источник объемных волн. Еще лучшие результаты удается получить, используя изогнутые громкоговорители с определенным фокусным расстоянием (фото на рис. 2 в первой части статьи), поскольку слух, в отличие от зрения, в качестве источника звука воспримет точку фокуса. Поэтому комбинация из нескольких таких громкоговорителей позволяет формировать виртуальный источник сферических волн. Как показала практика, в этом случае удается одновременно с расширением зоны стереоэффекта получить значительное улучшение всех других характеристик.

Такое расположение ведет к значительному ослаблению интерференционной «гребенки» за счет заполнения экстремумов интенсивности излучением вторичных источников. Это делает звук более естественным, гармоничным и «легким». В зависимости от условий прослушивания рекомендуемый угол раскрытия для предлагаемых в статье громкоговорителей изменяют в интервале 90…160°, как правило, наиболее оптимальном в пределах 110…140°. С той же целью рекомендуется ориентировать громкоговорители под небольшим углом у в вертикальной плоскости (рис. 24,6), как следствие, в этом случае заметно возрастает «воздушность» на высоких частотах.

Известно, что электростатические громкоговорители необходимо располагать на значительном расстоянии от отражающих поверхностей (1,5…2 м), что связано со значительным излучением звука тыльной стороной громкоговорителя и эффектом, когда отраженный сигнал интерферирует непосредственно на мембране излучателя (эффект волнового демпфирования). Кроме того, отраженный под малыми углами когерентный звук маскирует прямые звуки от акустической системы и заметно снижает пространственное разрешение в режиме стереофонии (также свойственный большинству известных электростатических систем недостаток).
Благодаря угловому расположению громкоговорителей удается ослабить отраженные под малыми углами волны и, как следствие, получить неплохое разрешение стереопанорамы. Для этой же цели рекомендуется поэкспериментировать с поглощающими материалами, располагаемыми на некотором расстоянии от тыльной стороны громкоговорителей.

У последних поколений разработанных автором громкоговорителей, имеющих заданное фокусное расстояние, перечисленные недостатки сведены к минимуму. Поскольку удается получить значительную величину прямого сигнала по сравнению с отраженным, а с тыльной стороны возникает рассеивание излучения, это позволяет работать на малых расстояниях от отражающих поверхностей.
В заключение хотелось бы добавить, что, преодолев технические трудности, естественные при изготовлении первых электростатических громкоговорителей, в дальнейшем вы будете сполна вознаграждены как высоким качеством звука, так и возможностью совершенствовать свою акустическую систему на основе приобретенного опыта.

От редакции.

Автор предоставил нам для испытаний комплект из двух электростатических громкоговорителей с блоком согласующих трансформаторов, изготовленных по описанной в статье технологии. Нижняя граничная частота выбрана около 300 Гц. Их проверка совместно с НЧ секцией высококачественной активной АС, работающей в полосе 20…300 Гц с электроакустической ОС, подтвердила высокое качество звуковоспроизведения музыки разных жанров в диапазоне частот до 16 кГц. Причем значение верхней границы частот обусловлено существенным влиянием емкости соединительных кабелей (сравнимой с емкостью электродов) и индуктивностью рассеяния трансформатора на магнитопроводе

от ТС-180.

Громкоговоритель, размещаемый в непосредственной близости от согласующего трансформатора, имеет полосу около 20 кГц при чувствительности 90 дБ, приведенной к 1 м. Импеданс громкоговорителя с описанным в статье фильтром-пробкой оказывается не менее 4 Ом. К особенности этих громкоговорителей можно отнести обостренную направленность в области высоких частот, что для дальней зоны прослушивания представляется достоинством. В электростатической АС, конструируемой для прослушивания в ближней зоне, автор рекомендует также разделение секций неподвижных электродов для возбуждения их от раздельных согласующих трансформаторов в полосах СЧ и ВЧ с соот-
ветствующим расширением полосы воспроизводимых частот.

Помимо упомянутых в статье вариантов усилителей, пригодных для работы с электростатическими громкоговорителями, читателям журнала можно порекомендовать использовать схемотехнику недавно опубликованных в «Радио»усилителей, например, описанных в статьях А. Чивильчи «Повышение мощности усилителя на микросхеме TDA7294′ (2005, № 11) и С. Комарова «Ламповые УМЗЧ с трансформаторами ТАН» (2005, № 5). Применив в ламповом УМЗЧ унифицированный трансформатор серии ТА в качестве выходного, можно получить на электродах электростатического громкоговорителя переменное напряжение до 1500 В эфф.

Окончание Начало см. в «Радио», 2006, № 1, 2, 3

Устройство динамика (громкоговорителя).

Устройство, обозначение и основные параметры электродинамического громкоговорителя

Для начала расставим все точки над «i» и разберёмся в терминологии.

Электродинамический громкоговоритель, динамический громкоговоритель, динамик, динамическая головка прямого излучения – это разнообразные названия одного и того же прибора служащего для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в колебания воздуха, которые и воспринимаются нами как звук.

Звуковые динамики или по-другому динамические головки прямого излучения вы не раз видели. Они активно применяются в бытовой электронике. Именно громкоговоритель преобразует электрический сигнал на выходе усилителя звуковой частоты в слышимый звук.

Стоит отметить, что КПД (коэффициент полезного действия) звукового динамика очень низкий и составляет около 2 – 3%. Это, конечно, огромный минус, но до сих пор ничего лучше не придумали. Хотя стоит отметить, что кроме электродинамического громкоговорителя существуют и другие приборы для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в акустические колебания. Это, например, громкоговорители электростатического, пьезоэлектрического, электромагнитного типа, но широкое распространение и применение в электронике получили громкоговорители электродинамического типа.

Как устроен динамик?

Чтобы понять, как работает электродинамический громкоговоритель, обратимся к рисунку.

Динамик состоит из магнитной системы – она расположена с тыльной стороны. В её состав входит кольцевой магнит. Он изготавливается из специальных магнитных сплавов или же магнитной керамики. Магнитная керамика – это особым образом спрессованные и «спечённые» порошки, в составе которых присутствуют ферромагнитные вещества – ферриты. Также в магнитную систему входят стальные фланцы и стальной цилиндр, который называют керном. Фланцы, керн и кольцевой магнит формируют магнитную цепь.

Между керном и стальным фланцем имеется зазор, в котором образуется магнитное поле. В зазор, который очень мал, помещается катушка. Катушка представляет собой жёсткий цилиндрический каркас, на который намотан тонкий медный провод. Эту катушку ещё называют звуковой катушкой. Каркас звуковой катушки соединяется с диффузором – он то и «толкает» воздух, создавая сжатия и разряжения окружающего воздуха – акустические волны.

Диффузор может выполняться из разных материалов, но чаще его делают из спрессованной или отлитой бумажной массы. Технологии не стоят на месте и в ходу можно встретить диффузоры из пластмассы, бумаги с металлизированным покрытием и других материалов.

Чтобы звуковая катушка не задевала за стенки керна и фланец постоянного магнита её устанавливают точно в середине магнитного зазора с помощью центрирующей шайбы. Центрирующая шайба гофрирована. Именно благодаря этому звуковая катушка может свободно двигаться в зазоре и при этом не касаться стенок керна.

Диффузор укреплён на металлическом корпусе – корзине. Края диффузора гофрированы, что позволяет ему свободно колебаться. Гофрированные края диффузора формируют так называемый верхний подвес, а нижний подвес – это центрирующая шайба.

Тонкие провода от звуковой катушки выводятся на внешнюю сторону диффузора и крепятся заклёпками. А с внутренней стороны диффузора к заклёпкам крепится многожильный медный провод. Далее эти многожильные проводники припаиваются к лепесткам, которые закреплены на изолированной от металлического корпуса пластинке. За счёт контактных лепестков, к которым припаяны многожильные выводы звуковой катушки, динамик подключается к схеме.

Как работает динамик?

Если пропустить через звуковую катушку динамика переменный электрический ток, то магнитное поле катушки будет взаимодействовать с постоянным магнитным полем магнитной системы динамика. Это заставит звуковую катушку либо втягиваться внутрь зазора при одном направлении тока в катушке, либо выталкиваться из него при другом. Механические колебания звуковой катушки передаются диффузору, который начинает колебаться в такт с частотой переменного тока, создавая при этом акустические волны.

Обозначение динамика на схеме.

Условное графическое обозначение динамика имеет следующий вид.

Рядом с обозначением пишутся буквы B или BA, а далее порядковый номер динамика в принципиальной схеме (1, 2, 3 и т.д.). Условное изображение динамика на схеме очень точно передаёт реальную конструкцию электродинамического громкоговорителя.

Основные параметры звукового динамика.

Основные параметры звукового динамика, на которые следует обращать внимание:

• Номинальное электрическое сопротивление (Ом). Медный провод звуковой катушки обладает активным сопротивлением. Активное сопротивление – это сопротивление провода при постоянном токе. Его можно легко измерить с помощью цифрового мультиметра в режиме омметра. Читайте измерение сопротивления цифровым мультиметром.

  Но кроме активного сопротивления звуковая катушка обладает ещё и реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление образуется потому, что звуковая катушка, это, по сути, обычная катушка индуктивности и её индуктивность оказывает сопротивление переменному току. Реактивное сопротивление зависит от частоты переменного тока.

  Активное и реактивное сопротивление звуковой катушки образует полное сопротивление звуковой катушки. Оно обозначается буквой Z (так называемый, импеданс). Получается, что активное сопротивление катушки не меняется, а реактивное сопротивление меняется в зависимости от частоты тока. Чтобы внести порядок реактивное сопротивление звуковой катушки динамика измеряют на фиксированной частоте 1000 Гц и прибавляют к этой величине активное сопротивление катушки.

  В итоге получается параметр, который и называется номинальное (или полное) электрическое сопротивление звуковой катушки. Для большинства динамических головок эта величина составляет 2, 4, 6, 8 Ом. Также встречаются динамики с полным сопротивлением 16 Ом. На корпусе импортных динамиков, как правило, указывается эта величина, например, вот так – 8Ω или 8 Ohm.

  Стоит отметить тот факт, что полное сопротивление катушки где-то на 10 – 20% больше активного. Поэтому определить его можно достаточно просто. Нужно всего лишь измерить активное сопротивление звуковой катушки омметром и увеличить полученную величину на 10 – 20%. В большинстве случаев можно вообще учитывать только чисто активное сопротивление.

  Номинальное электрическое сопротивление звуковой катушки является одним из важных параметров, так как его необходимо учитывать при согласовании усилителя и нагрузки (динамика).

• Диапазон частот – это полоса звуковых частот, которые способен воспроизвести динамик. Измеряется в герцах (Гц). Напомним, что человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. И, это только очень хорошее ухо :).

  Никакой динамик не способен точно воспроизвести весь слышимый частотный диапазон. Качество звуковоспроизведения будет всё-равно отличаться от того, что требуется.

  Поэтому слышимый диапазон звуковых частот условно разделили на 3 части: низкочастотную (НЧ), среднечастотную (СЧ) и высокочастотную (ВЧ). Так, например, НЧ-динамики лучше всего воспроизводят низкие частоты – басы, а высокочастотные – «писк» и «звон» – их поэтому и называют пищалками. Также, есть и широкополосные динамики. Они воспроизводят практически весь звуковой диапазон, но качество воспроизведения у них среднее. Выигрываем в одном – перекрываем весь диапазон частот, проигрываем в другом – в качестве. Поэтому широкополосные динамики встраивают в радиоприёмники, телевизоры и прочие устройства, где порой не требуется получить высококачественный звук, а нужна лишь чёткая передача голоса и речи.

  Для качественного воспроизведения звука НЧ, СЧ и ВЧ-динамики объединяются в едином корпусе, снабжаются частотными фильтрами. Это акустические системы. Так как каждый из динамиков воспроизводит только свою часть звукового диапазона, то суммарная работа всех динамиков значительно увеличивает качество звука.

  Как правило, низкочастотные динамики рассчитаны на воспроизведение частот от 25 Гц до 5000 Гц. НЧ-динамики обычно имеют диффузор большого диаметра и массивную магнитную систему.

  Динамики СЧ рассчитаны на воспроизведение полосы частот от 200 Гц до 7000 Гц. Габариты их чуть меньше НЧ-динамиков (зависит от мощности).

  Высокочастотные динамики прекрасно воспроизводят частоты от 2000 Гц до 20000 Гц и выше, вплоть до 25 кГц. Диаметр диффузора у таких динамиков, как правило, небольшой, хотя магнитная система может быть достаточно габаритная.

• Номинальная мощность (Вт) – это электрическая мощность тока звуковой частоты, которую можно подвести к динамику без угрозы его порчи или повреждения. Измеряется в ваттах (Вт) и милливаттах (мВт). Напомним, что 1 Вт = 1000 мВт. Подробнее о сокращённой записи числовых величин можно прочесть здесь.

  Величина мощности, на которую рассчитан конкретный динамик, может быть указана на его корпусе. Например, вот так – 1W (1 Вт).

  Это значит, что такой динамик можно легко использовать совместно с усилителем, выходная мощность которого не превышает 0,5 – 1 Вт. Конечно, лучше выбирать динамик с некоторым запасом по мощности. На фото также видно, что указано номинальное электрическое сопротивление – 4Ω (4 Ом).

  Если подать на динамик мощность большую той, на которую он рассчитан, то он будет работать с перегрузкой, начнёт «хрипеть», искажать звук и вскоре выйдет из строя.

  Вспомним, что КПД динамика составляет около 2 – 3%. А это значит, что если к динамику подвести электрическую мощность в 10 Вт, то в звуковые волны он преобразует лишь 0,2 – 0,3 Вт. Довольно немного, правда? Но, человеческое ухо устроено весьма изощрённо, и способно услышать звук, если излучатель воспроизводит акустическую мощность около 1 – 3 мВт на расстоянии от него в несколько метров. При этом к излучателю – в данном случае динамику – нужно подвести электрическую мощность в 50 – 100 мВт. Поэтому, не всё так плохо и для комфортного озвучивания небольшой комнаты вполне достаточно подвести к динамику 1 – 3 Вт электрической мощности.

Это всего лишь три основных параметра динамика. Кроме них ещё есть такие, как уровень чувствительности, частота резонанса, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), добротность и др.

Порой на практике приходится соединять несколько динамиков или акустических систем. А что нужно знать при этом? Подробности в статье – Как соединять динамики?

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Схема подключения трансляционной 100V линии в системе фонового озвучивания

Схема подключения трансляционной 100V линии в системе фонового озвучивания

Акустические системы и громкоговорители систем оповещения (public addpess), которые поставляет Группа SBL проектируются для  функционировании в составе 100V (70V) трансляционных линий, поэтому работают с 100V (70V) трансляционными усилителями. Группа SBL расширяет предложения по трансляционному оборудованию. Сегодня мы можем предложить системы оповещения ABK, AMC, Apart, Audac, Atlas Sound, Dynacord, DAS, DSPPA, JNC, Jedia, RCF, SpeakerCraft, Tannoy, TOA, Volta и другие.

Все громкоговорители системы оповещения и трансляции подключаются в одну параллельную линию однозонного микширующего усилителя. В случае применения в система оповещения многозонного микшер усилителя применяется схема подключения с несколькими линиями громкоговорителей, каждая из которых предназначена для озвучивания определенной зоны. Суммарная мощность всех громкоговорителей в цепи не должна превышать номинальную мощность трансляционного усилителя. 

При фоновом озвучивании по схеме многозонного усилителя могут использоваться громкоговорители разного типа в разных сетях, а в линиях громкоговорителей могут устанавливаться аттенюаторы и регуляторы уровня звука в конкретной зоне. COM выход усилителя подсоединяется к COM входу акустических систем, а 100V (70V) выход усилителя с входом нужной мощности громкоговорителя. Стандартная схема соединения входов и выходов представлена на рисунке ниже.

Обычно трансформатор встроенный в громкоговоритель систему имеет один отвод номинальной мощности громкоговорителя. Однако, некоторые производители (Apart, DAS, JNC) производят громкоговорители с несколькими выводами от трансформатора. Переключение мощности громкоговорителя к контактным группам для удобства применяются селекторы мощности.

 

На схеме выше применен микшер-усилитель с 6-ю нерегулируемыми зонами оповещения. Как правило на всех многозонных микшер-усилителях есть колодка для зонного подключения громкоговорителей. Для каждой зоны на колодке микшер-усилителя имеется два контакта — общий и сигнальный. Аналогичные контакты расположены на задней панели громкоговорителя, поэтому следует соблюдать подключение контактов для громкоговорителей, как на микшер-усилителе. На лицевой панели микшер-усилителя расположены клавиши включения-выключения зон. При включении клавиши конкретной зоны над ней загорается индикаторный светодиод. Для такого 6-зонного микшер-усилителя можно задействовать для конкретной задачи системы оповещения от одной до всех шести зон.

Для внутренних кабельных линий бюджетных систем оповещения (ABK, JNC, Jedia и другие) рекомендуем применять недорогой электрический кабель ПУГНП или ПВП сечением 2х0.75 мм, 2х1 мм или 2х1.5 мм в зависимости от длины 100V (70V) линии и суммарной мощности громкоговорителей. Для систем трансляции, к которым предъявляются повышенные требования в эксплуатации, определенные заказчиком или условий монтажа рекомендуем высококачественные кабели Sommer Cable. В интегрированных системах оповещения, таких как VM-3000 и SX-2000 от TOA Electronics или CS 1066 от RCF применяются специализированные экранированные многожильные кабели.

Подключение трансляционных усилителей и громкоговорителей

В этой краткой статье мы рассмотрим основные особенности подключения трансляционных усилителей и громкоговорителей. Мы не станем описывать «Почему», не будем приводить формулы расчетов подключений, мы просто опишем «Как».

Трансляционное оборудование принципиально отличается от техники, которую мы привыкли использовать у себя дома или от профессиональных концертных или клубных систем. Основная особенность трансляционных систем это использование в усилителе согласующего трансформатора, который выдает в линию сигнал с уровнем 100В (в некоторых случаях может быть 30В, 240В, но эти случаи мы рассмотрим отдельно). Такое напряжение позволяет (в отличии от домашних или профессиональных усилителей) проводить протяженные трансляционные линии до сотен метров (возможно примерно до 1 км, но при условии подбора подходящего кабеля). Громкоговорители, которые используются совместно с трансляционными усилителями также должны содержать понижающий трансформатор и иметь соответствующее входное напряжение 100В (соответственно в некоторых случаях 30 или 240В).  Важно помнить, суммарная мощность подключаемых трансляционных громкоговорителей не должна превышать мощность усилителя (в отличии от профессиональных акустических систем и усилителей, где рекомендуется обратное правило). В отличии от профессионального оборудования, у которого  подключение нескольких акустических систем на один усилитель может вызвать определенные трудности (последовательно-параллельная схема подключения), трансляционная техника избавляет нас от подобных сложностей. На схеме ниже, вы можете посмотреть общий принцип подключения трансляционных громкоговорителей к усилителям ROXTON AA-35/60/120/240/360/480 и линейки серии MA-60/120/240/360. Данная схема подключения вполне актуальна для техники других производителей.

 

Общая схема подключения 100В трансляционного усилителя выглядит примерно так:

Подключение 100В трансляционных громкоговорителей на выход усилителя 70В.

Большинство 100В трансляционных усилителей, помимо основного выхода 100В в линии громкоговорителей, имеют также выход 70В. При подключении громкоговорителей на этот выход, их мощность падает в два раза, но максимальное количество подключаемых громкоговорителей может быть также увеличена вдвое. Например к усилителю мощностью 30 Вт можно подключить не более 3-х громкоговорителей мощностью 10Вт на 100В выход. На 70В выход усилителя возможно подключение 6-ти 10Вт громкоговорителей.

 

Подключение трансляционных громкоговорителей к многозоновым усилителям.

Многозоновые усилители ROXTON серии AZ-120/240/360/480/560/650, серии MZ-120/240/360 а также комбинированные системы оповещения SX-240/480 позволяют подключать несколько шлейфов акустических систем для организации на объекте многозонового вещания. Подключение производится отдельными шлейфами на пронумерованные пары клемм. У этих усилителей также имеется общий выход 100В, 70В и 4 Ом, которые используются при отсутствии необходимости делить территорию предприятия на отдельные зоны трансляции. В этом случае используется соответствующий общий выход усилителя.

Можно ли подключать трансляционные усилители одного производителя к громкоговорителям другого производителя.

Конечно можно. Но важно учитывать тот момент, чтобы совпадали выходное напряжение усилителя и входное напряжение громкоговорителей. Наиболее распространенной техникой в данном сегменте рынка является 100В оборудование (и усилители и громкоговорители), однако могут использоваться системы с напряжением в сети 30В, 120В и 240В. Если к 100В усилителю подключить 30В громкоговорители ничего хорошего не произойдет и мы категорически не советуем поступать таким образом (хотя надо отметить, что были случаи подобного использования техники, но они требуют чрезвычайной аккуратности и мы не станем рассказывать о подобных экспериментах, что бы вообще не вводить в искушение поступать подобным образом). К усилителю с выходным напряжением 30В можно спокойно подключать 100В громкоговорители, но потери мощности (фактически громкости) будут совершенно неприемлемы. Сочетание 100В усилителей  и 120В громкоговорителей приемлемо, будет некоторая потеря мощности. 120В усилители и 100В громкоговорители в принципе работать будут, но мы очень не рекомендуем использовать подобную схему.

Подключение трансляционных громкоговорителей.

Мы здесь остановимся только на 100В схемах подключения громкоговорителей. Какие выходы усилителя необходимо использовать для подключения трансляционной акустики Вы можете посмотреть на схемах выше. Как правило это клемма «0» (в некоторых случаях обозначается как «СОМ») и клемма «100В».

На картинке ниже мы видим шильдик громкоговорителя (к примеру PA-20T). На нем помимо указания модели, входного напряжения и номинальной мощности есть еще три надписи, обозначающие цвета и назначение проводов выходящих от громкоговорителя.

1. BLUE: COM (т.е. синий провод — общий, он подключается всегда на клемму усилителя «0» или «СОМ»)
2. RED: 20 Вт (т.е. красный провод используется для подключения громкоговорителя на мощность 20 Вт, этот провод заводится на клемму усилителя 100В)
3. YELLOW: 10 Вт (т.е. желтый провод используется для подключения громкоговорителя на мощность 10 Вт, этот провод заводится на клемму усилителя 100В)

Подключение громкоговорителя на 20 Вт.

 Подключение громкоговорителя на 10 Вт.

В некоторых случаях вместо проводов используются таким же образом подписанные клеммные колодки (например СОМ; 10 Вт; 5 Вт; 2,5 Вт), в этом случае подключение еще проще, соединяем 0 (СОМ) на усилителе с 0(СОМ) на динамике, а 100В клемму усилителя соединяем с выбранной мощностью, на которую необходимо подключить громкоговоритель.

Совсем простой является схема, когда из громкоговорителя выходят всего два провода (или стоит одна колодка с двумя клеммами), а на корпусе громкоговорителя установлен подписанный переключатель, позволяющий  просто установить регулятор в нужное положение, на нужную мощность.

Как подключать громкоговоритель, если не аказаны значения мощности, а обозначены только сопротивления отводов громкоговорителя.

Действительно, в некоторых типах акустических систем не указана возможная подключаемая на конкретный отвод мощность. Если с «общим» отводом («СОМ» или «0») всё понятно, то другие отводы, как на картинке внизу , могут обозначаться различными сопротивлениями.

В примере 1 (рупорный громкоговоритель Inter-M HS-20, 20/10Вт) мы видим общий отвод «СОМ» — черный провод (BLACK), а также несколько сопротивлений — 8 Ом (RED), 500 Ом (WHITE) и 1 кОм (GREEN).  Отвод 8 Ом (RED) предназначен только для подключения к низкоомным выходам усилителя и используется в трансляционной технике редко. Если Вы видите обозначение отвода громкоговорителя 4 или 8 Ом, то про него можно сразу забыть, использование этого отвода возможно только если сам усилитель мощности не является трансляционным и имеет только низкоомные выходы. (то же самое можно,кстати сказать про выходы трансляционных 100В усилителей 4-8-16 Ом, эти выходы используются в обратной ситуации, когда в силу тех или иных причин к трансляционному усилителю необходимо подключить бытовые, профессиональные или любые иные акустические системы с входным сопротивлением 4-8 Ом). Остаются два отвода — 500 Ом (WHITE) и 1 кОм (GREEN). Правило в данном случае простое, чем меньше сопротивление, на которое вы подключаетесь, тем большую мощность выдает громкоговоритель. Мы в этом примере рассматривали громкоговоритель HS-20 мощностью 20 и 10 Вт. При подключении на 500 Ом, громкоговоритель будет «играть» на 20 Вт, при подключении на 1 кОм он будет выдавать 10 Вт. Существуют формулы расчета соотношения сопротивления и мощности которые мы не станем приводить в рамках данной статьи. Просто можно запомнить: чем меньше сопротивление на которое вы подключаете громкоговоритель (8 Ом вообще не учитывать!), тем на большую мощность он будет работать.

В примере 2 мы показали обозначения громкоговорителя CS-810 мощностью 10 и 5 Вт. Что бы подключить акустическую систему на полную мощность (10 Вт) мы подключаем клеммы «СОМ» и 1 кОм, для подключения громкоговорителя на половину мощности (5 Вт), используем клеммы «СОМ» и 2 кОм.

Одинаковые громкоговорители в одной трансляционной линии можно подключать на различные мощности. Например часть акустики можно включить на полную мощность, часть на половину и часть на треть. Также можно в одну трансляционную линию подключать различные типы акустических систем (и различных производителей в том числе). Для подсчета нагрузки на данную трансляционную линию необходимо просто сложить все значения подключенной мощности на каждом громкоговорителе в линии.

Сколько громкоговорителей можно подключить к трансляционному усилителю.

Правило простое. Суммарная мощность акустических систем не должна превышать мощность усилителя. Желательно даже оставлять некоторый запас. Поэтому при подборе трансляционного усилителя необходимо учитывать возможность расширения системы. Если вы купили 12 громкоговорителей мощностью по 10 Вт и усилитель мощностью 120Вт, то для подключения дополнительной акустики не остается никакого резерва (разве только переподключить все громкоговорители на часть мощности).

Также отметим важный момент, некоторые многозоновые усилители не позволяют, например, подключить на отдельную зону мощность, превышающую примерное значение мощность самого усилителя, поделенную на количество зон. Так например, усилитель JPA-1120A с селектором на 5 зон трансляции не позволяет подключить более 25Вт на каждую зону трансляции. В этом случае, не смотря на то, что суммарная мощность громкоговорителей может быть существенно ниже мощности самого усилителя, при необходимости подключить на отдельную зону трансляции (например) нагрузку в 50Вт, необходимо или покупать усилитель, который позволяет включать такую нагрузку на отдельную зону трансляции или различными способами (иногда затратными, иногда неудобными) решать эту проблему.

Все усилители ROXTON, которые представлены на нашем сайте позволяют подавать на отдельную зону трансляции хоть всю подключаемую мощность, поэтому выше изложенный нюанс к ним отношения не имеет.

Можно ли использовать одновременно 100В выход усилителя и выход 8 Ом.

Нет. Нельзя.

Какой кабель использовать для подключения трансляционных громкоговорителей и усилителей.

Специальный акустический кабель (который используется в профессиональном звуке) использовать не стоит. Как правило системы радиотрансляции прокладываются обычным электрическим проводом сечением 0, 75мм и выше (ШВВП-2*0,75, любой ПВС и т.д.). Чем больше длинна трансляционной линии, тем с большим сечением должен использоваться кабель.

Вы можете использовать такую формулу для расчета сечения кабеля:

Минимальное сечение = 0,08 * (длину линии) * (суммарную мощность громкоговорителей в линии) / 10 000

Но, желательно не меньше 0,75 мм (ШВВП 2*0,75 например)

Для 100В систем пределом является расстояние около 1 км, при этом стоимость кабеля для прокладки сети на подобные расстояния может значительно увеличить стоимость самой системы. При построении систем оповещения людей о пожаре целесообразно использовать специальные огнестойкие кабели, марку которых Вам подскажут специалисты нашей компании.

Принцип действия громкоговорителей и советы по выбору

Громкоговорители преобразуют электрические сигналы в колебания воздуха, которые человеческое ухо воспринимает как звук. Классическая конструкция громкоговорителя – это одна или несколько излучающих головок в акустическом оформлении. Источник звука – сама головка. Оформление или корпус обеспечивают только качественное и выразительное звучание в нужном диапазоне частот.

Ближайший технический аналог громкоговорителей – это наушники или динамики микрофона. Но между наушниками и громкоговорителями есть одно существенное различие: наушники не предназначены для трансляции звуковых волн в открытое пространство, тогда как именно это и есть основное предназначение громкоговорителей.

Принцип работы громкоговорителей

С технической точки зрения громкоговоритель – электроакустический преобразователь. Что это означает? Его принцип работы основан на взаимодействии проводника с магнитным полем. При подаче тока полюса магнита образуют поле. В нем находится проводник (чаще всего – катушка), на который воздействует электродинамическая сила.

Она стремится вытолкнуть проводник из магнитного поля, создавая колебания. Катушка жестко соединена с диффузором, который также начинает колебаться, в результате чего возникают звуковые волны.

Катушка – это каркас, обмотанный алюминиевым или медным проводом. Число слоев провода четное, потому что выводы катушки должны быть с одной стороны, а для этого нужно сделать 2 или 4 слоя обмотки. Каркас с обмоткой скрепляют лаком. Выводы надежно приклеивают к диффузору и каркасу.

Еще один важный элемент громкоговорителя – центрирующая шайба. Она задает правильное положение звуковой катушки в магнитном поле. Шайба жестче проводника, поэтому она поддерживает основной резонанс подвижной системы громкоговорителя.
Наконец, конструкция предполагает наличие диффузора.

Это излучающий элемент, определяющий электроакустические характеристики устройства. Он имеет коническую форму, потому что на средних и высших частотах участки диффузора колеблются с разными амплитудами и фазами. Но применяются также круглые и овальные диффузоры.

Эти элементы отливают из бумажной массы, их толщина – от 0,1-0,4 мм. Чем меньше масса диффузора и жестче материал, тем лучше громкоговоритель воспроизводит высокие частоты.

Виды громкоговорителей

Этот вид акустического оборудования можно назвать и по-другому: динамиком. Громкоговорители – неотъемлемая часть акустических систем, оповещения и озвучивания. Их используют музыканты и звукорежиссеры во время концертов, театральных выступлений, демонстрации фильмов. Основная задача громкоговорителя – преобразовать электрические сигналы в акустические колебания.

В продаже есть громкоговорители разных видов. За основу классификации чаще всего принимают способ звучания. Но значение имеют и другие характеристики:

• Принцип действия: электростатический, плазменный, пьезокерамический, электродинамический.
• Частотность: широкополосные, низко-, средне- и высокочастотные.
• Применяемость: для приемников, акустических систем, студий звукозаписи и т.д.

Однако при покупке первый критерий выбора – звучание. Наиболее популярный вариант – электродинамический громкоговоритель. Его конструкция похожа на микрофон: магнит создает поле, в нем находится катушка, которая колеблется от электрических импульсов, формируя звуковые волны.

Они образуются за счет давления на мембрану диффузора. Такой динамик простой в эксплуатации, недорогой и поддерживает высокое качество звучания.

По похожему принципу действует электростатический громкоговоритель, однако в его основе – колебания двух мембран, между которыми действует электрическая энергия с высокими показателями напряжения. Электромагнитные модели используют намагниченный диффузор и мощный электромагнит, которые создают акустические волны при помощи импульсов напряжения.

Иначе устроены пьезоэлектрические модели. Они генерируют акустические волны нужной частоты за счет колебаний мембраны, которые возникают под действием электрического поля. Громкоговорители-ионофоны обходятся вовсе без диффузоров, поскольку используют для звуковых колебаний электрические разряды.

Это основная классификация громкоговорителей, но их можно разделить на виды и по другим характеристикам:

• Способу подключения к трансляционной сети: низкоомные, которые подсоединяются напрямую к выходному контакту усилителя, и трансформаторные, подключаемые к трансляционному выходу с трансформатором.
• Принципу преобразования сигнала: катушечные (электродинамические), электретные (электростатические), с неподвижной катушкой (электромагнитные), ленточные модели (пьезоэлектрический принцип работы).
• Области применения: для использования внутри помещений, всепогодные модели для установки на улице и громкоговорители во взрывозащищенном корпусе.
• Конструктивному исполнению: врезные, накладные, корпусные.

Устройства для помещений не отличаются прочностью корпуса. Всепогодные модели, наоборот, защищены не только от механических повреждений, но также от проникновения влаги. Взрывозащищенный корпус рассчитан на помещения, где хранят агрессивные и взрывоопасные вещества.

Как правильно выбрать громкоговоритель

Если вы покупаете динамики для охранно-пожарной сигнализации, их характеристики должны соответствовать ГОСТ 16122-78 и 9010-78, а также нормативным актам Международного электротехнического комитета. Основные параметры, на которые следует обращать внимание при выборе:

1. Характеристическая мощность – показатель звукового давления. Оптимальный вариант – 94 децибела на расстоянии в метр при частотном диапазоне 100-8000 Герц.
2. Чувствительность – чем выше мощность, тем ниже чувствительность оборудования.
3. Шумовая мощность – показатель среднего уровня звука, который соответствует заявленной производителем мощности громкоговорителя.
4. Максимальная мощность – пиковая сила звука, которую устройство может поддерживать в течение часа без вреда для корпуса.
5. Номинальная мощность – сила звука, при которой невозможно почувствовать нелинейные искажения.

Мощность и количество громкоговорителей нельзя определить навскидку. Эти параметры рассчитывают, ориентируясь на характеристики помещения, где будет использоваться акустика.

Оборудование подбирают так, чтобы обеспечить равномерное распространение звука. Площадь покрытия рассчитывают выше уровня пола: на высоте 1,6-1,8 м. Наши консультанты помогут вам подобрать громкоговоритель из нашего каталога для любых целей.

ТОП-10 громкоговорителей

На основе отзывов пользователей мы составили рейтинг громкоговорителей. Он учитывает соотношение цены и качества акустики, а также ее надежности и удобства эксплуатации.
Первое место рейтинга занял профессиональный активный сабвуфер Apart SUBA165-W – он собрал максимальное количество положительных отзывов.

Это динамик со встроенным усилителем, который воспроизводит расширенный диапазон низких частот. Его можно использовать для трансляции музыки и речи: будет отчетливо слышно каждое слово диктора. Мощность устройства – 140 Вт, частотный диапазон – 30-180 Гц. Вес оборудования – чуть больше 12 кг.

Второе место рейтинга достается сабвуферу той же фирмы Apart, но пассивной модели: SUBLIME-W. Она охватывает частотный диапазон 45-150 Гц, обладает чувствительностью 85 дБ и весит 8 кг. Однако эта модель требует дополнительного подключения усилителя звука.

Третье место – пассивный потолочный динамик CVG AUDIO SUB-S8T. Это встраиваемая модель, поэтому ее «прячут» в отделке потолка, делая невидимой. При этом сабвуфер поддерживает высокое качество звучания, он охватывает диапазон от 45 до 200 Гц. Чувствительность модели – 91 дБ. Весит она чуть больше 6 кг, что облегчает установку акустики.

Также в десятку лучших, согласно отзывам покупателей, вошли такие громкоговорители:

• CVG AUDIO CR6TE – двухполосная акустическая система для установки в подвесной потолок. Корпус выполнен из белого пластика. Чувствительность оборудования – 89 дБ, частотный диапазон – от 80 до 18000 Гц. Это недорогая модель, которую легко монтировать в коммерческих помещениях. Весит она около 2 кг.
• Yamaha VXS3FTW – широкополосная настенная система для фоновой озвучки помещений. Ее выбирают владельцы магазинов, торговых центров, кафе и ресторанов. Оборудование поддерживает качественную трансляцию музыки и речи, весит всего 1 кг. Чувствительность модели – 86 дБ, диапазон частот – 130-20000 Гц.
• Apart MASK8F-W – двухполосный настенный громкоговоритель для использования без сабвуфера. Работает в диапазоне от 20 до 25000 Гц, обладает чувствительностью 93 дБ. Модель можно не только монтировать на стену, но и установить на подставке.
• JBL C60PS/T-WH – компактный подвесной сабвуфер. Это качественная акустика для ресторанов и кафе, магазинов и баров, фитнес-центров и прочих коммерческих помещений. При высокой нагрузке сабвуфер демонстрирует отличную надежность и долговечность эксплуатации. Чувствительность – 88 дБ, вес – 7,6 кг.
• JBL C67HC/T-WH – узконаправленная широкополосная акустическая система для высоких потолков. Поддерживает частотный диапазон от 75 до 17000 Гц, чувствительность – 90 дБ. Корпус выполнен из полистирола, модель защищена от брызг, повышенной влажности и ультрафиолетового излучения.
• Atlas Sound AH94-212-BSG – рупорная стадионная система. Трехполосная модель поддерживает частотный диапазон от 100 до 17000 Гц. Чувствительность – 105 дБ. Акустику защищает прочный серый корпус, устойчивый к неблагоприятным внешним факторам.
• Apart COLW101 – настенная акустическая система. Работает в частотном диапазоне от 160 до 20000 Гц. Это колонка на 11 динамиков, рассчитанная на использование в 100-вольтовых линиях. Выполнена в прочном алюминиевом корпусе, в комплект поставки входит также надежный настенный кронштейн для монтажа.

Акустические колонны формируют направленный звук, который можно транслировать на большие расстояния. Это специфическая разновидность громкоговорителей, которые устанавливают в системах звукоусиления в 100-вольтовых линиях.

Сабвуферы представляют собой динамики с расширенным диапазоном низких частот, их используют для придания музыке глубины, выразительности и драйва.

Выбор акустической системы зависит от условий эксплуатации и параметров помещения (открытого пространства), где она будет установлена. Оптимально, если расчет параметров и количества громкоговорителей выполнят профессиональные инженеры.

Двух- и трехполосные системы громкоговорителей

М.М. ЭФРУССИ. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ, М., «ЭНЕРГИЯ», 1971

 

9. ДВУХ-  И ТРЕХПОЛОСНЫЕ СИСТЕМЫ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

 

Двух- и трехполосные системы громкоговорителей (агрегаты) да­ют возможность воспроизводить более широкую полосу частот со значительно меньшими частотными и нелинейными искажениями, чем это могли бы сделать широкополосные громкоговорители. К этому надо добавить, что двух- и трехполосные системы обеспечивают улучшение акустических показателей звуковоспроизводящего звена более дешевым образом, ибо широкополосная головка всегда будет стоить много дороже узкополосных. Разделение полного диапазона частот на две и три частотных полосы показано на рис. 55. Видны нижняя (f_н) и верхняя (f_в) границы воспроизводимой полосы ча­стот и частоты раздела (f_Р, f_P1 и f_P2).

 

Рис. 55. Условное разделение воспроизводимой полосы ча­стот при двухполосной и трех­полосной акустических систе­мах

(f_н  и f_в — соответственно низшая и высшая граничные частоты;  f_p,   f_pl и f_р2  — частоты разделения).

 

Приведенные характеристики представляют собой уровни напряжения на выходе соответствующих разделительных фильтров. Более дорогой является трехполосная си­стема, она способна обеспечить воспроизведение более широкой по­лосы частот (особенно вниз) и с лучшей равномерностью частотной характеристики. Дпухполосные системы получили более широкое распространение. Выбор числа полос следует производить на основе акустических данных имеющихся в наличии головок и требований к неравномерности частотной характеристики системы. Частоты раз­дела выбирают, исходя из условий получения лучшей частотной ха­рактеристики системы (агрегата), т.е. меньших частотных искаже­ний. Это определяется частотными характеристиками головок. Известно также, что частотные искажения громкоговорителя минимальны до критической частоты диффузора , после которой он перестает колебаться, как поршень. Некоторое влияние на выбор частоты раздела могут оказать запасы мощностей у имеющих­ся головок. Кривые требующегося соотношения мощностей головок, приведенные на рис. 32, показывают, что при повышении частоты раздела, высокочастотная головка разгружается и увеличивается нагрузка низкочастотной головки. В некоторых случаях не рекомен­дуют частоту раздела выбирать между 1—4 кгц, так как это может несколько ухудшить слуховые ощущения из-за возможной заметности двух источников звука, работающих одновременно на частоте раздела, которая в этом случае была бы в области наибольшей чув­ствительности нашего слуха. Снижение частоты раздела уменьшает, кроме того, и интермодуляционные искажения. Таким образом, наи­более подходящими частотами раздела могут быть частоты, лежащие в области 400—800 гц и 4—5 кгц. Простейшим способом создания двухполосного агрегата является подключение одной или двух высо­кочастотных головок через разделительный конденсатор к имеюще­муся громкоговорителю.

Большинство диффузорных громкоговорителей мощностью 6— 10 ватт хорошо работают в диапазоне низших и средних частот, т.е. воспроизводят довольно широкую полосу частот. Большинство наи­более мощных наших громкоговорителей (5ГД-3РР3, 6ГД-1, 8ГД-РР3, 10ГД-28 и др.) имеют частоту основного резонанса в лучшем случае 45—50 гц (очень редко 42—40 гц), а снижение отдачи на высших частотах начинается с 5—6 кгц. Таким образом, рабочая полоса, в которой эффективней могут работать эти громкоговорители, простирается от 40—45 гц до 5 кгц. Для воспроизведения области частот выше 5 кгц должны применяться дополнительные небольшие громкоговорители, рассчитанные на воспроизведение полосы до 16— 20 кгц (например, 1ГД-1РР3, 1ГД-2, 1ГД-3). Частота раздела при указанных выше мощных головках должна быть около 5 кгц.

 

Рис. 56. Схемы присоединения громкоговорителей, воспроизводящих верхнюю полосу частот (условно показано по одной головке в каждой полосе).

а — при приблизительно равном сопротивлении громкоговорителей;  б — при

различном сопротивлении;  в — то   же,  но с отдельными трансформаторами в каждой  полосе.

 

На рис. 56 показаны возможные схемы присоединения дополни­тельных высокочастотных головок. Мощность этих головок при такой частоте раздела может быть менее 0,1 от мощности основного громкоговорителя. Присоединение дополнительных головок не нарушит согласования нагрузки с выходным каскадом и даже улучшив его, так как на высших частотах растет полное сопротивление основного громкоговорителя и нагрузка усилителя падает.

Схема на рис. 56. а предназначена для присоединения высокочастотной головки, полное сопротивление которой приблизительно равно полному сопротивлению основного громкоговорителя. Схемы (рис, 56, б, в) позволяют применять громкоговорители со значительно отличающимися полными сопротивлениями. Согласование нагрузки достигается или с помощью отводов в выходном трансформатор или отдельным трансформатором (автотрансформатором). Технически легче сделать два хороших выходных трансформатора, работающих каждый в узкой полосе частот, чем один высококачественный широкополосный. Это особенно важно при более мощном усилителе.

 

В этих схемах условно показано по одной головке в каждой полосе, тогда как в действительности могут быть подключены две го­ловки и более. Конечно, все головки должны быть правильно сфазированы и должно быть учтено их общее сопротивление. Емкость разделительного конденсатора определяется частотой раздела и мо­дулем полного сопротивления высокочастотной головки. На частоте раздела емкостное сопротивление конденсатора должно равняться модулю полного сопротивления головки, т. е.

где f_Р — частота раздела; |Z_ГР| — модуль полного сопротивления го­ловки на частоте раздела.

 

Рис. 57. Основные схемы разделительных фильтров.

 

Рис. 58. График для расчета величины разделительной емкости C в схемах на рис. 56 и емкости С₁, в схемах на рис. 57, а, б.

 

Разделительный конденсатор, емкость которого рассчитана по этой формуле, дает затухание перед частотой раздела в 6 дб на ок­таву (0,5 f_Р).

Простейшим фильтром, при помощи которого к низкочастотной головке подводится напряжение только низших частот, а к высоко­частотной головке — только высших частот, являются схемы, приве­денные на рис. 57, а,б. Они рассчитаны на головки с одинаковым полным сопротивлением и имеют одинаковое входное сопротивление, равное полному сопротивлению одной головки, несмотря на то, что в первой схеме головки соединены последовательно, а во второй — параллельно. Емкость конденсатора и индуктивность дросселя определяются из условия, что их емкостное или индуктивное сопротив­ление равно на частоте раздела полному сопротивлению головки, поэтому к каждой головке будет приложена половина выходной мощности усилителя; таким образом,

Отсюда легко получаются расчётные формулы

 

Формула для расчета емкости конденсатора получилась одина­ковой с формулой для расчета емкости разделительного конденсатора высокочастотной головки, что совершенно закономерно, так как они отвечают одинаковым условиям.

Для удобства расчета фильтра на рис. 58 приведены кривые, позволяющие определить значения емкости и индуктивности в зависимости от модуля полного сопротивления головки для двух частот раздела.

 

Описанный фильтр дает затухание вблизи частоты раздела 6 дб на октаву (0,5 f_p и 2 f_p). Однако предпочтительнее фильтры, обладающие более крутым срезом частотной характеристики затухания вблизи частоты раздела, т. е. большим затуханием на октаву. Это желательно для сокращения области частот, в которой одновременно работают (излучают) и низкочастотные и высокочастотные головки. Такие фильтры имеют схемы, приведенные на рис. 57, в, г: они дают затухание около 12 дб на октаву и также рассчитаны на головки с одинаковыми полными сопротивлениями. Входное сопротивление фильтров равно полному сопротивлению одной головки; условие расчета этих фильтров то же, что и у предыдущих: на частоте раздела подводимая мощность делится поровну между головками. В этом случае в последовательной схеме (рис. 57, в) емкость и индуктивность определяются формулами

 

а в параллельной схеме (рис. 57, г)

 

До сих пор говорилось о фильтрах, рассчитанных на головки с одинаковым полным сопротивлением (в своих полосах частот). Очень часто используют головки с разным входным сопротивлением.

Если сопротивления звуковых катушек громкоговорителей раз­личны, их следует уравнять с помощью согласующего трансформато­ра. Такой трансформатор (или автотрансформатор) лучше приме­нять для высокочастотной группы и в зависимости от соотношения сопротивления звуковых катушек использовать либо на повышение (если сопротивление НЧ группы меньше), либо на понижение. Его коэффициент трансформации вычисляют по формуле

где  |Z_H|  и  |Z_В| — модули полных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок.

 

Рис. 59.  Схема  присоединения громкоговорителей с разными сопротивлениями через фильтры нижних и верхних частот.

 

Рис. 60. Схема для расчета коэффициен­тов трансформации.

 

Когда такое уравнение полных сопротивлений головок почему-либо невозможно, то можно подключить громкоговорители к разным отводам выходного трансформатора так, как это показано на рис. 59 (для случая, когда |Z_Н| меньше, чем |Z_В|). При этом номиналы эле­ментов разделительных фильтров рассчитываются, как для обычных простых фильтров нижних и верхних частот;

 

 

Здесь может быть уместно привести формулу для расчета ко­эффициента трансформации каждой отдельной обмотки или отдельного трансформатора (рис. 60, а), учитывающего как полные сопро­тивления разных головок, так и их номинальные мощности:

где  и  — число витков первичной и вторичной обмоток; P_У — мощность усилителя; Z_H — сопротивление нагрузки усилителя; P_ГР — мощность громкоговорителя; Z_ГР — полное сопротивление громкоговорителя (среднее значение).

Правильность рассчитанных коэффициентов трансформации мож­но проверить подсчетом общего сопротивления нагрузки по фор­муле

 

(R должно быть равно |Z_H|).

У фабричных выходных трансформаторов, имеющих отводы для включения разных сопротивлений нагрузки (громкоговорителя), обычно обозначают выводы, как показано на рис. 60, б. Но эти же отводы позволяют присоединить нагрузку иного сопротивления на отдельные части обмотки. Определить сопротивление этих нагрузок для верхней секции и подобным же образом для остальных можно по формуле

Перейдем к расчету трехполосных систем. Несмотря на то, что приведенные выше расчетные формулы относятся к двухполосным системам, ценная особенность фильтров, схемы которых изображе­ны на рис. 57, в, г, состоит в том, что их входное сопротивление рав­но полному сопротивлению головки и позволяет успешно использо­вать такие фильтры и в трехполосной схеме. Единственным условием является то, чтобы все три головки имели одинаковые сопротивления в своих полосах частот. Схема фильтров для трехполосной системы показана па рис. 61, а. Она содержит две пары фильтров параллель­ного включения, соответствующих схеме на рис. 57, г. Первую пару фильтров (L₂ и С₂) рассчитывают по приведенным выше формулам для более низкой частоты раздела (f_Р1) и к одному из них (низко­частотному) присоединяют низкочастотную головку. Вторую пару фильтров присоединяют к высокочастотному фильтру первой ступе­ни, пропускающему сигналы с частотами выше частоты раздела. Эту пару фильтров (L‘₂ и С’₂) рассчитывают по тем же формулам, что и первую пару, но для более высокой частоты раздела (f_Р2). Таким образом, вторая пара фильтров делит область частот, находящую­ся выше первой частоты раздела (f_Р1), на две полосы с частотой раздела f_Р2 между ними. Не представляет трудностей составить такую же систему из двух пар фильтров последовательного включения, которые рассчитывают аналогичным образом, но по формулам, от­носящимся к схеме на рис. 57, в; такая схема представлена на рис. 61, б. Она может представить интерес только тем, что в ней нужны другие значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей, которые можно легче купить или сделать, чем те, которые требуются для параллельных схем.

 

Рис. 61. Схема включения фильтров в трехполосной системе громкоговорителей.

 

Рис. 62. Упрощенные   схемы   фильтров   для   трехполосной   системы громкоговорителей,

а — с разделительным конденсатором; б — с последовательным контуром  L₃C₃.

 

Имеется более простой вариант схемы включения громкоговори­телей в трехполосной системе. Он показан на рис. 62, а. Здесь при­меняется двухполосный фильтр с более низкой частотой раздела, а высокочастотная головка подключена к фильтру второй полосы с помощью разделительного конденсатора C₃. Эта схема содержит только два полосовых фильтра и конденсатор вместо двух пар полосовых фильтров, описанных выше. Однако, строго говоря, схема на рис. 62 является двухполосной, к которой добавлена высокоча­стотная головка. В результате этого на высших частотах могут из­лучать как высокочастотная головка, так и среднечастотный громко­говоритель, что может увеличить неравномерность частотной харак­теристики в этой области частот. Поэтому более эффективной сле­дует считать схему с фильтрами, разделяющими весь диапазон па три полосы. Существует еще одна разновидность трехполосной си­стемы, когда к двухполосной системе подключают дополнительный громкоговоритель последовательно с простым последовательным контуром. Такая схема показана на рис. 62, б. Этой схемой можно ком­пенсировать провалы в частотной характеристике громкоговорителя основной двухполосной системы. Иногда небольшой подъем отдачи и области средних частот (не более 8—10 дб), создаваемый дополни­тельным громкоговорителем, значительно улучшает качество звуко­воспроизведения: лучше распознаются отдельные инструменты ор­кестра. Это особенно заметно при сравнении звучания с акустиче­ским агрегатом, у которого снижена отдача на средних частотах, даже если такое понижение не выходит из допусков.

Конденсатор и катушку индуктивности для полосового фильтра, которые включают последовательно с головкой, воспроизводящей средние частоты или компенсируют какой-либо провал в характе­ристике (рис. 62, б), рассчитывают довольно просто. Из курса радио­техники известно, что для последовательного контура (LC) сущест­вуют следующие соотношения:

 и ,

где  — угловая резонансная частота, гц; Z_К — характеристиче­ское сопротивление контура, которому по отдельности равняются емкостное и индуктивное сопротивления конденсатора и дросселя при резонансной частоте, т.е.

Полагая величину Z_K равной полному сопротивлению, которое имеет на частоте коррекции дополнительный громкоговоритель (Z_К=Z_ДОП), включаемый через последовательный контур, можно под­считать нужные величины емкости конденсатора C₃ и индуктивности дросселя L₃

 

Следует иметь в виду, что ширину частотной области, в которой излучает дополнительная головка, можно расширить, уменьшив ве­личину индуктивности L₃, как это следует из формулы

откуда

Здесь  — ширина резонансной кривой па высоте 0,7 от макси­мума, гц; L₃ — индуктивность, гн; R_ГР — активное сопротивление го­ловки, ом.

В связи с этим при желании расширить полосу частот, воспро­изводимых дополнительной головкой, следует уменьшить индуктив­ность L₃ против расчетной величины и во столько же раз увеличить емкость C₃.

Такой метод коррекции частотной характеристики звукового давления громкоговорителя может быть успешно использован и для улучшения воспроизведения низших частот в этом случае дополни­тельный корректирующий громкоговоритель используют, главным образом, в области его основной резонансной частоты, на которую и рассчитывают последовательный контур, т. е.

Если дополнительный громкоговоритель аналогичен основному и отличается частотой основного резонанса не более чем на ±10 гц, то при установке его вблизи основного (рядом) получится повыше­ние уровня на 3 дб и улучшится согласование нагрузки с усилителем, так как на частоте основного резонанса входное сопротивление гром­коговорителя возрастает в 3—5 раз. Индуктивность дросселя и ем­кость конденсатора рассчитывают по вышеприведенным формулам для последовательного контура L₃C₃. Однако ввиду того, что резо­нансная частота контура соответствует частоте механического резо­нанса громкоговорителя, индуктивность по расчету получится значи­тельной. Рекомендуется уменьшить ее в 2—4 раза, увеличив во столько же раз емкость конденсатора.

 

Следует объяснить, почему от всех разделительных фильтров требуется, чтобы на частоте раздела они делили поровну мощность между головками, работающими в соседних полосах, т. е. снижали уровень напряжения на каждой головке на 3 дб. Эта величина выбрана потому, что, как будет показано дальше, сложение двух оди­наковых уровней, создаваемых двумя источниками звука, повышает общий уровень на 3 дб. Следовательно, снижение фильтрами на частоте раздела напряжения на головках (а также и звукового давления) приводит в результате сложения к последующему выравни­ванию общего звукового давления, конечно, если они включены синфазно и отдача обоих головок на частоте раздела одинакова. Однако, к сожалению, чаще имеет место различие в среднем стандартном звуковом давлении, создаваемом различными головками.

 

В связи с таким положением рекомендуется средне- и высоко­частотную головки присоединять к разделительным фильтрам через низкоомный ступенчатый аттенюатор с 3—5 ступенями регулировки, как это показано на рис. 63. Важной особенностью аттенюатора яв­ляется постоянство его входного сопротивления. Оно может быть сделано равным полному сопротивлению головки, на которое рассчитан разделительный фильтр. Каждая ступень регулировки долж­на давать снижение уровня (затухание) порядка 2 дб, что соответ­ствует уменьшению напряжения (и звукового давления) примерно на 20%, т.е. до 0,8 от исходной величины. Сопротивление последовательного (r₁) к параллельного (r₂) резисторов находят по фор­мулам

 и

где Z_ГР — полное сопротивление головки; k — коэффициент пере­дачи аттенюатора; мы выбрали для первой ступени k=0,8. При оп­ределении сопротивлений резисторов для второй и далее ступеней регулировки следует по рис. 1 определить значение k, которое для второй ступени, создающей общее затухание 4 дб, будет k=0,63, для третьей (6 дб) k=0,5 и т. д. Надо также иметь в виду, что сопротив­ления последовательного и параллельных резисторов могут созда­ваться либо отдельными резисторами независимо друг от друга, как это показано на рис. 63, б, либо с использованием резисторов предыдущей ступени (рис. 63, в). Во втором варианте необходимо, рас­считав сопротивления резисторов для данного затухания, отнять от рассчитанной величины сумму сопротивлений резисторов, включен­ных между нулевым контактом и предыдущим тому, для которого ведется расчет (при этом расчет сопротивления r₂ ведут, начиная с максимального затухания). Иначе говоря, вычитанием определяется то сопротивление, которое надо добавить к уже подсчитанным, чтобы получить сопротивление, соответствующее данному затуханию. Для удобства определения сопротивления резисторов r₁ и r₂ в зависимости от полного сопротивления громкоговорителя для разных за­туханий и при условии равенства входного сопротивления аттеню­атора и полного сопротивления головки (r_АТТ = Z_ГР) на рис. 64 приведены расчетные графики.

 

Рис. 63. Схемы включения аттенюатора.

а — принципиальная;   б,  в — практические  варианты.

 

Конденсаторы во всех приведенных схемах разделения частот и разделительных фильтрах желательно иметь бумажные. Их но­минальное рабочее напряжение может быть выбрано минимальным. Можно применять электролитические конденсаторы, но из-за отсут­ствия в цепи постоянной составляющей необходимо взять два таких конденсатора, каждый вдвое большей емкости, и соединить их по­следовательно одинаковой полярностью. Такое включение конденса­торов называется биполярным, и оно иногда используется (напри­мер, в радиоле «Симфония») наряду со специальными типами бипо­лярных электролитических конденсаторов. Можно специально соз­дать схему с вспомогательным источником постоянного напряжения для поляризации электролитических конденсаторов. Однако выпуска­ется достаточный ассортимент необходимых типов и величин бумаж­ных конденсаторов сравнительно небольших размеров для рабочего напряжения 120—160 в, например типа МБГО. Их габариты к тому же не имеют существенного значения при размещении в ящике гром­коговорителя. Дроссели для схем разделительных фильтров лучше применять без стального сердечника, так как всегда имеется опас­ность появления дополнительных нелинейных искажений вследствие нелинейности кривой намагничивания сердечника. Лучше применять в качестве дросселей простые многослойные катушки без сердеч­ников.

Для уменьшения потерь звуковой энергии намотку дросселей, включаемых последовательно с громкоговорителями, следует выполнять достаточно толстым эмалированным проводом, чтобы активное сопротивление обмотки было в 10—20 раз меньше, чем сопротивле­ние всех громкоговорителей, работающих в данной полосе частот. Индуктивность многослойной катушки, изображенной на рис. 65, может быть подсчитана по формуле

где w — число витков; D — средний диаметр   катушки,  см; В — ширина намотки, см; А — высота намотки, см.

 

Рис. 64.  Графики для  расчета сопротивлений  аттенюатора.

 

Если принять конфигурацию катушки такой, что d=A,  A = 1,2B, а D=2A=2,4B, то формула для индуктивности и расчет дросселя сильно упрощается:

 

 

Расчет дросселя ведется следующим образом: задаемся сопро­тивлением обмотки r_др(r_др=0,05/0,1R_ГР) и шириной катушки B. Площадь сечения обмотки принятой конфигурации будет S₀=AB=1,2 B², a объем обмотки V₀=S₀ 3,14D=9B³. Определяем с помощью приведенной здесь табл. 2 число витков и сопротивление обмотки для подсчитанных S₀ и V₀ и какого-либо выбранного диаметра про­вода и сопоставляем сопротивление с требующимся, а по уклады­вающемуся числу витков обмотки подсчитываем индуктивность.

 

Таблица 2

Диаметр по меди	Число плотно намотанных витков на 1 см2 сечения обмотки	Сопротивление кубического сантиметра непрерывной намотки, ом
0,4	446	0,668
0,5	292	0,28
0,6	206	0,137
0,7	155	0,076
0,8	118	0,0444
0,9	95	0,0284
1,0	78	0,0189
1,1	65	0,013
1,2	55	0,00924
1,3	47	0,00678

 

Рис. 65. Кон­фигурация катушки дросселя разделитель­ного фильтра.

 

Если рассчитанные индуктивность и сопротивление катушки оказываются меньше требующихся, тогда проделывают то же самое для меньшего диаметра провода. Если сопротивление обмотки увеличивать нельзя, то, сохраняя прежний диаметр про­вода, увеличивают размеры катушки, т. е. B, и тем самым возможное число витков. Обычно дроссели де­лают бескаркасными, т. е. обмотка наматывается на болванке со съемными щеками, которые по оконча­нии намотки удаляются, а обмотка для прочности стягивается лентой или ниткой в 4—5 местах по окружности.

Рассчитаем в качестве примера дроссель индуктивностью 30 мгн, сопротивлением 2,5—3,5 ом и шириной обмотки B=3 см. Площадь сечения обмотки равна S₀=1,2 В²=10,8 см²; объем обмотки равен Vo=9B³=243 см³. Находим с помощью таблицы, что из про­вода диаметром 1 мм обмотка будет иметь сопротивление 4,6 ом и количество витков 840. По формуле подсчитываем индуктивность.

Она будет равна:

.

Так как сопротивление получилось завышенным, а индуктив­ность близкой, увеличим немного размеры катушки (примем B = 3,4 см) и диаметр провода (примем 1,2 мм). Новая площадь се­чения обмотки и ее объем равны S₀=13,9 см²; V_o=352 см³. Находим по таблице, что обмотка будет иметь 765 витков и сопротивление 3,25 ом; ее индуктивность составит L=32 мгн. Дроссель с такими индуктивностью и сопротивлением удовлетворяет заданию.

 

Следующий раздел >>

Раздел 10. Фазировка, соединение громкоговорителей

Схема приставки громкоговорителя к телефону » Схемы электронных устройств

Приставка подключается последовательно с телефонным аппаратом, — в разрыв одного из проводов линии. Её входное сопротивление около 1 Оm, и она никак не влияет на нормальную работу телефонного аппарата и АТС. Приставка предназначена для громкого воспроизведения телефонного разговора на динамик, это нужно если о содержании разговора должны знать все присутствующие в комнате, либо для людей с пониженным слухом. Питается приставка от сетевого источника для карманных приемников (сетевого адаптера). Приставка имеет выход для подключения входа диктофона, чтобы можно было записывать разговоры, в этом случае источник питания не требуется. Принципиальная схема показана на рисунке. Роль датчика сигнала выполняет низкочастотный трансформатор Т1 (согласующий трансформатор от сувенирного громкоговорителя — радиоточки Юбилейный, от него же используется корпус и динамик). Трансформатор включен наоборот, — на его вторичную низкоомную обмотку подается сигнал от телефонной линии (обмотка включена последовательно телефонному аппарату), а со вторичной, повышающей, снимается сигнал. Это переменное напряжение ограничивается диодами VD1 и VD2 и через регулятор громкости R1 поступает на вход простого двух-каскадного УНЧ, выполненного на старомодных германиевых транзисторах МП38 и МП42. Схема УНЧ классическая, и пояснений не требует. При питании от источника напряжением 9V он развивает 0,15 W на 8-омный динамик. При записи, вход диктофона подключают к разъему ХР1, при этом сам УНЧ не используется и его питание можно отключить. Диктофон должен быть включен на режим «V-Sensor», при котором его ЛПМ автоматически запускается при наличии входного сигнала, и выключается при его отсутствии (такой режим есть у большинства современных диктофонов). Все детали смонтированы в корпусе абонентского громкоговорителя Юбилейный, от него же динамик, трансформатор, регулятор громкости R1. На корпусе, дополнительно, установлены гнезда для подключения сетевого источника питания (сетевого адаптера) и входа диктофона. В качестве основы для приставки можно использовать и любой другой однопрограммный громкоговоритель для радиотрансляции. Транзисторы МП38 можно заменить на МП35, МП36, МП37, транзистор МП42 — на МП39, МП40, МП41, МП16, МП20, МП21. Диод Д9 — на Д2, ГД507, Д18. Диоды КД522 — на КД503, КД510, КД521, Д220, Д223, Д106. Сопротивление динамика может быть от 4-х до 50 Оm. Емкость С1 — 0,022…0,22 мкФ, С2 -470…2200 мкФ, С3 — 33…220 мкФ. Налаживание заключается в установке постоянного напряжения, равного половине напряжения питания, в точке соединения эмиттеров VT2 и VT3, при отсутствии входного сигнала, путем подбора номинала R2. Напряжение питания может быть в пределах 4,5…12V (налаживание нужно проводить под конкретное напряжение питания).

Учебное пособие по громкоговорителям

и внутренняя схема — Схемы громкоговорителей — Руководства по электронным компонентам

Самый распространенный вид громкоговоритель Динамик MOVING COIL, где моток проволоки приостановлено в магнитное поле круглый магнит. Когда речь идет прошел через катушку переменное магнитное поле генерируется катушка.Два магнитных поля взаимодействуют, вызывая движение катушки.

Движение катушки вызывает конус, который прикреплен к катушке, к двигаться вперед и назад. Это сжимает и разжимает воздух тем самым генерируя звук волны. Громкоговоритель — это ДАТЧИК преобразование одна форма энергии для Другой.

Громкоговорители имеют Импеданс, обычно 4 или 8 Ом. Это должно быть соответствует выходу сопротивление усилитель мощности.

Громкоговорители смонтированы в корпусах (ящиках). Дизайн корпусов очень сложно.

Большие динамики не могут воспроизводить высокие частоты и малые нельзя воспроизвести низкие частоты.Поэтому два динамика используются, большой (a Вуфер) для низких частот, и небольшой один (твитер) для высоких частоты.

Чтобы убедиться, что правильные частоты идут к желаемому динамику, кроссовер использовал. На схеме C1 и L1 — это низкий проход фильтр. C2 и L2 — высокий пройти фильтр.(Существует страницу ФИЛЬТРЫ).

При использовании двух динамиков вместе, как в стерео системы, они должны быть в фаза. Это означает, что они выйти и войти вместе. Это произойдет, если провода динамика подключен правильно.

Колонки могут быть соединены последовательно и параллельно, но в целом импеданс должен соответствовать сопротивление усилителя.Использование более низкого импеданса чем правильный взорвать выходной каскад вашего усилителя.

Как сделать активную схему громкоговорителя

В этом посте мы научимся создавать активную схему системы громкоговорителей для обеспечения самоподдерживающегося усиления любого источника музыки, который может быть напрямую подключен к активной коробке громкоговорителей.

Введение

С появлением ультрасовременных сотовых телефонов появилась возможность хранить огромные музыкальные данные и слушать их одним движением пальца.Но слушать музыку становится значительно приятнее, только если она сильно усиливается и воспроизводится через активные громкоговорители или с системами, включающими схему усилителя громкоговорителей.

Усиление небольшого музыкального сигнала от сотового телефона или аналогичного источника и прослушивание его через активные громкоговорители может стать более интересным, а результат просто потрясающим. Здесь представлена ​​полная дизайнерская идея и схема простого усилителя динамика.

Обычный громкоговоритель может быть трехполосного типа с подключенным усилителем, оснащенным обычными регуляторами низких частот и т. Д.Независимо от того, насколько хороши они в своей работе, они никогда не смогут превзойти качество звука, которое обычно достигается с помощью активных громкоговорителей. По качеству или мощности они являются лучшими устройствами для воспроизведения звука.

Создание активной акустической системы может показаться сложным, но может быть очень забавным, и однажды построенное, действительно может стать удовольствием, услышав ее великолепный отклик.

Хотя затраты на нее по сравнению с пассивным аналогом намного выше, активная система определенно имеет явное преимущество перед пассивными системами.

Преимущества активной акустической системы

Можно перечислить различные преимущества встроенного усилителя громкоговорителя по сравнению с пассивной конструкцией:

Не требуются внешние усилители и, следовательно, не требуется громоздкая проводка.

Отсутствие использования цепей пассивных фильтров с резисторами и катушками индуктивности означает увеличение общей эффективности выходного отклика из-за отсутствия потерь мощности из-за рассеивания тепла, обычно связанного с резисторами пассивных фильтров.

В отличие от пассивных фильтров, активные фильтры помогают усилить заданные ответы. С пассивными фильтрами все наоборот, они имеют тенденцию сильно ухудшать отклик на входящую музыку.

Здесь мы обсудим одну такую ​​активную схему громкоговорителя, способную преобразовать даже обычные музыкальные входы в выдающееся воспроизведение. Давайте ознакомимся с деталями его схемы.

Работа схемы

В следующих пунктах будет обсуждаться одна такая схема усилителя динамика, способная преобразовать даже обычные музыкальные входы в превосходное воспроизведение.

Идея очень проста: выровняйте входы, пропустив их через соответствующие фильтры нижних и верхних частот на входных каскадах, а затем усилите этот размерный контент до подходящей большой громкости с помощью обычного усилителя.

Мы делаем точно так, как указано выше; Обращаясь к рисунку, мы обнаруживаем, что одна микросхема TL072, которая по сути представляет собой сдвоенный операционный усилитель в одном корпусе, дискретно сконфигурирована на два отдельных фильтра.

IC 2A подключен как стандартный фильтр верхних частот. Как следует из названия, схема будет пропускать только заданную степень высоких входных частот.Частота среза может составлять около 3 кГц и может изменяться путем регулировки VR1 и VR2 или любого из них.

IC 2B имеет прямо противоположную конфигурацию, то есть как фильтр нижних частот и допускает только заданную степень частот в нижних диапазонах, частота среза составляет 2,5 кГц. Он остановит все частоты выше этого. Отклик регулируется с помощью VR3.

Вышеупомянутый соответствующим образом выровненный звук теперь просто подается на аудиоусилитель для требуемого усиления через подключенные громкоговорители.

Канал, отвечающий за производство более высоких частот, использует twitter для лучшей оптимизации, тогда как другая секция, которая обрабатывает более низкие частоты, интегрирована в низкочастотный динамик для соответствующей оптимизации вывода низких частот.

Теория схем в громкоговорителях и усилителях

В общем, все мы знаем, что такое громкоговоритель или просто громкоговоритель. Мы видели их разных размеров и форм. Каждый из нас вырос с этими выдающимися устройствами для воспроизведения музыки и речи, которые сегодня стали неотъемлемой частью нашей жизни в том, что касается развлечений и развлечений.

Точно так же мы также хорошо знакомы с аудиоусилителями, которые, безусловно, являются неотъемлемой частью громкоговорителей, и, возможно, они неполны друг без друга. Но знаете ли вы, как на самом деле работают эти удивительные системы?

В этой статье мы подробно рассмотрим теорию схем громкоговорителей и усилителей по отдельности.

Что такое громкоговоритель?

Громкоговоритель — это устройство, способное преобразовывать или воспроизводить электрические сигналы или частоты в соответствующие музыкальные и / или речевые колебания в воздухе.Эти электрические сигналы, которые используются для управления громкоговорителем, всегда принимаются от усилителей звука. Мы поговорим об усилителях позже в этой статье.

Функционирование громкоговорителя можно легко понять с помощью следующих пунктов:

• Обычно громкоговоритель состоит из диафрагмы или конуса, магнита и катушки.

• Катушка обычно наматывается на бумагу или легкую синтетическую бобину и размещается или устанавливается поверх магнита таким образом, чтобы она могла скользить по всей длине магнита.

• Входной сигнал подается на клеммы узла динамика, к которым подключены два конца катушки.

• Но до того, как концы катушки дойдут до выходных клемм, их заставляют проходить через определенную длину диафрагмы, и эта часть прочно приклеивается эпоксидным клеем.

• Когда входной электрический музыкальный или речевой сигнал подается на катушку через ее клеммы, вокруг катушки создается переменное магнитное поле, соответствующее полученным электрическим сигналам.

• Поскольку катушка установлена ​​над постоянным магнитом, создаваемое вокруг нее магнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

• Это взаимодействие между двумя магнитными полями создает давление на узел катушки, и он вынужден перемещаться или скользить взад и вперед по магниту. Смещения катушки туда и обратно точно эквивалентны изменяющимся шагам входных электрических сигналов.

• Теперь, поскольку выводы катушки прикреплены к конусу или диафрагме, ее движение вперед и назад или давление прикладывается непосредственно к диафрагме, которая также начинает соответственно вибрировать.Объем воздуха, окружающий конус, реагирует и начинает соответственно вибрировать, создавая таким образом звуковые волны.

Что такое усилитель (аудио)?

Общая схема работы усилителей может быть понята из следующих пунктов:

• Простыми словами звуковой усилитель можно объяснить как устройство, которое способно увеличивать или «увеличивать» входные электрические звуковые сигналы до величины, которая может быть относительно намного выше, чем применяемый ввод.Это преобразование входного сигнала малой мощности в выходной сигнал высокой мощности называется усилением и измеряется в ваттах.

• Этот усиленный сигнал подается в динамик, так что полученная входная информация может быть воспроизведена или преобразована в соответствующие вибрации, слышимые человеческим ухом. Входной сигнал для усилителей обычно поступает из источника, который может быть в виде датчика, способного декодировать звуковую информацию с запоминающих устройств, таких как DVD-диски, компакт-диски, флеш-накопители и т. Д.в соответствующие электрические импульсы, или это может быть просто микрофон, который может напрямую преобразовывать любые звуковые колебания в воздухе в мельчайшие электрические частоты.

• Усилители обычно классифицируются как усилители слабых сигналов и усилители мощности. Усилители слабого сигнала также известны как предварительные усилители.

• Для усилителей мощности требуются более высокие входные уровни, обычно от 100 до 200 мВ, чтобы их можно было воспринимать и усиливать до желаемого уровня. Поскольку аудиосигналы, получаемые от датчиков, таких как объектив в DVD-плеерах или микрофонах, слишком слабые, их нельзя напрямую настроить с помощью усилителей мощности.

• Очень важно поднять эти мельчайшие сигналы до уровня, подходящего для усилителя мощности. Поэтому предусилитель включен между малым источником сигнала и усилителем мощности, так что становится возможным усилить мельчайшие сигналы в большие выходные сигналы, достаточно мощные для управления громкоговорителями.

Технические характеристики, обычно связанные с усилителями, кратко объясняются следующим образом:

• Входное и выходное сопротивление : это сопротивление, обеспечиваемое входами и выходными клеммами при изменении напряжения.Количество выражается в Ом.

• Общее гармоническое искажение ( THD) : Его можно вычислить, разделив общую мощность гармоник на общую мощность основных частот, присутствующих в музыкальном контенте.

• Ток покоя : Это ток, потребляемый усилителем в состоянии покоя.

• Ширина полосы: Это максимальный диапазон частот, в котором усилитель может обеспечить оптимальные характеристики.

• Коэффициент усиления : его можно найти, разделив среднюю выходную мощность на среднюю мощность приложенного входа. Единица измерения — децибелы (дБ).

Из приведенных выше объяснений вы, надеюсь, теперь ясно понимаете основную общую теорию схем громкоговорителей и усилителей и их взаимосвязь. Если у вас есть дополнительные вопросы о них, не стесняйтесь оставлять свои комментарии. (Комментарии требуют модерации и могут появиться через некоторое время.)

Ссылки

Схема цепи малого громкоговорителя с использованием IC LM386

Малый громкоговоритель — это интересный проект, вы можете подключить его к мобильному телефону или ноутбуку через 3.5-миллиметровый аудиоразъем и вы можете наслаждаться своим собственным громкоговорителем. Вы также можете подключить его к любому устройству с аудиовыходом 3,5 мм, например к телевизору, музыкальному плееру, видеоиграм и т. Д. Мы использовали LM386 IC для усиления звука с несколькими внешними компонентами.

LM386 — это низковольтный аудиоусилитель , который часто используется в музыкальных устройствах с батарейным питанием, таких как радио, гитары, игрушки и т. Д. Диапазон усиления от 20 до 200 , внутреннее усиление установлено на 20 (без использования внешнего компонента), но может можно увеличить до 200 с помощью резистора и конденсатора между контактами 1 и 8 или просто с помощью конденсатора.Коэффициент усиления по напряжению просто означает, что выходное напряжение в 200 раз больше напряжения на входе. LM386 имеет широкий диапазон питающего напряжения 4-12В. Ниже приведена схема контактов LM386:

.

Описание контактов LM386 вместе с функциями внешних компонентов, используемых для усиления:

PIN 1 и 8: Это контакты управления усилением, внутреннее усиление установлено на 20, но его можно увеличить до 200, используя конденсатор между контактами 1 и 8. Мы использовали конденсатор C1 емкостью 10 мкФ, чтобы получить самое высокое усиление i.е. 200. Усиление можно отрегулировать до любого значения от 20 до 200, используя соответствующий конденсатор.

Контакты 2 и 3: Это входные контакты для звуковых сигналов. Контакт 2 — это отрицательная входная клемма, подключенная к земле. Контакт 3 — это положительный входной контакт, на который подается звуковой сигнал для усиления. Мы подключили одну клемму аудиоразъема 3.5 к этому входу PIN 3, а другую клемму — к земле. Штырь 3,5 мм дополнительно подключается к аудиоразъему ноутбука.

3.5-миллиметровый стереофонический аудиоразъем используется в основном в наушниках, обычно бывает два типа аудиоразъема 3,5 мм: TRS (НАКОНЕЧНИК КОЛЬЦО) и TRRS (НАКОНЕЧНИК КОЛЬЦЕВОГО КОЛЬЦА). В TRRS один дополнительный терминал обычно предназначен для микрофона. Здесь мы использовали аудиоразъем TRS и припаяли к нему два провода: один к заземлению (гильза), а другой к правому аудио (кольцо). Вы можете понять по изображениям ниже:

Контакты 4 и 6: Это контакты источника питания IC, контакт 6 для + Vcc и контакт 4 для заземления.Схема может питаться напряжением от 5 до 12 В.

Контакт 5: Это выходной PIN, с которого мы получаем усиленный звуковой сигнал.

Выходной сигнал имеет как переменную, так и постоянную составляющую, а постоянная составляющая нежелательна и не может подаваться на динамик. Таким образом, чтобы удалить эту составляющую постоянного тока, был использован конденсатор C2 емкостью 220 мкФ.

Наряду с этим конденсатором на выходном контакте 5 использовалась схема фильтра из конденсатора C3 (0,05 мкФ) и резистора R1 (10 кОм) .Этот фильтр также называется «Сеть Зобеля» , этот электронный фильтр используется для удаления внезапных высокочастотных колебаний или шума.

Контакт 7: Это клемма байпаса. Его можно оставить открытым или заземлить с помощью конденсатора для стабильности.

Компоненты

• Микросхема LM386
• Аудиоразъем 3,5 мм
• Динамик 8 Ом
• Конденсаторы — 220 мкФ, 10 мкФ (два), 0,05 мкФ
• Резистор- 10к
• Аккумулятор 5-12В

Принципиальная схема и пояснения

Я разделил мужчину на мужчину 3.Аудиоразъем 5 мм и припаять два провода, но один должен быть гнездом 3,5 мм для макетной платы. И подключите один конец штекера к штекеру аудиоразъема к гнезду аудиоразъема, а другой конец к компьютеру.

Эта схема очень похожа на мою предыдущую схему «Схема усилителя звука на основе LM386», мы просто заменили конденсаторный микрофон на аудиоразъем 3,5 мм для обеспечения входного звука. Также был удален потенциометр, потому что в музыкальном плеере компьютера уже есть управление звуком.

Защита громкоговорителей и отключение звука

Защита громкоговорителей и отключение звука

Elliott Sound Products

пр.33

© Октябрь 1999 г., Род Эллиотт (ESP)
Обновлено сентябрь 2020 г.

верхний

---

Обратите внимание: для последней версии этого проекта доступны печатные платы . Нажмите на картинку для более подробной информации.

---

Введение

Обратите внимание, что версия печатной платы отличается от схемы, показанной в этой статье.На самом деле это проще, но выполняет те же функции. Полная информация доступна при покупке платы. Последние платы — это Revision-A, и они немного отличаются от предыдущей версии. Базовая схема схемы показана на рисунке 5.

Печатная плата P33 может использоваться с парой реле Project 198 MOSFET, что особенно полезно, если ваш усилитель имеет напряжение питания более ± 35 В. При высоком напряжении на контактах реле возникает дуга (не может быть), и если напряжение короткого замыкания составляет около 60 В или более, реле не сможет погасить дугу.См. «Отказ реле» ниже для графического подтверждения этого. Я также провел много тестов на реле, и деструктивная дуга почти гарантирована при напряжении 60 В при 10 А или более (при условии, что сопротивление звуковой катушки составляет 5,6 Ом). Добавлен новый подраздел, чтобы показать, как использовать релейные платы P198 MOSFET с P33,

.

Многие усилители Hi-Fi и профессиональные усилители мощности (и системы громкоговорителей) обеспечивают некоторую защиту, либо для защиты громкоговорителей от неисправности усилителя, и / или наоборот. Некоторые из них реализованы на очень простом уровне — например, использование «полисыключателя».Поликнопочный переключатель — это нелинейный резистор, имеющий низкое сопротивление при нормальных температурах и гораздо более высокое сопротивление при определенной температуре. В отличие от «обычных» термисторов, характеристики которых более или менее линейны, поли- переключатель имеет быстрое переключение при достижении предела.

Мне не нравятся поли-переключатели, потому что я знаю, что введение нелинейного элемента добавит некоторую степень искажения и из-за конечного сопротивления ухудшит демпфирование.Это (то есть демпфирование) обычно не является проблемой IMO, но для многих аудиофилов это имеет первостепенное значение. (Однако я не буду здесь приводить этот аргумент — дополнительную информацию см. В разделе «Импеданс».)

Основное требование к устройству защиты динамика требует, чтобы любой потенциально опасный поток постоянного тока к динамикам прерывался как можно быстрее. Есть несколько проблем, которые необходимо решить, чтобы гарантировать, что это произойдет достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение драйверов громкоговорителей, и это становится более критичным, если используется система с двойным усилением (и тем более с триампером).

Естественно, на предохранители можно просто положиться. Хотя они также имеют конечное сопротивление, оно невелико, и использование быстродействующих предохранителей может быть весьма эффективным. Рейтинг становится довольно критическим, и типы быстрых ударов важны. Проблема с этим подходом заключается в том, что, если предохранитель имеет подходящие характеристики для обеспечения хорошей защиты, он будет подвергаться значительному тепловому напряжению, поскольку он работает почти на пределе своих возможностей. Усталость металла приведет к нежелательному перегоранию предохранителя просто потому, что он «устал» от постоянного изгиба, вызванного колебаниями температуры.Я знаю это по личному опыту работы с громкоговорителями, которые у меня были много лет назад — они использовали предохранители для защиты твитеров. Неприятные отказы предохранителей были обычным явлением (и очень раздражали).

Этот проект объясняет принципы и показывает подходящий метод обнаружения, который может быть применен. Скорость используемого реле является еще одним критическим фактором, и мы увидим, что традиционный метод предотвращения разрушения управляющего транзистора обратной ЭДС реле также замедляет реакцию до потенциально неприемлемой степени.

Схема также включает функцию отключения звука, при которой динамики остаются отключенными до тех пор, пока усилитель не стабилизируется, и отключаются динамики как можно быстрее после отключения питания, чтобы предотвратить шумы выключения, которые генерируют некоторые усилители. Они могут варьироваться от низкого уровня звука через 5-10 секунд после выключения питания до свиста, писка и других странных шумов, которые я слышал от усилителей на протяжении многих лет.

---

Обратите внимание: Хотя схему, показанную здесь, и версию печатной платы можно заставить работать нормально при высоких напряжениях питания (например, ± 70 В, использоваться с P101 и многими другими усилителями), имейте в виду, что большинство реле не смогут отключить это напряжение и результирующий ток ниже неисправности.Постоянный ток вызывает значительную дугу, и это более чем способно просто сжечь контакты реле. Если вам повезет, предохранители перегорят раньше, чем реле выйдет из строя, но я бы не стал на это рассчитывать. Хотя доступны реле, способные отключать, возможно, 10 А или более при 70 В постоянного тока, они будут дорогими и, вероятно, их будет трудно достать. К сожалению, вариантов альтернативного метода немного. Статья о реле предлагает некоторые решения.

---

Используя реле, как показано ниже (с нормально разомкнутым контактом, подключенным к земле), дуга будет отведена от динамика и будет заземлена, но реле почти наверняка будет разрушено, если не будет отключен специализированный компонент. использовал.Несмотря на кажущуюся простоту, реле на самом деле представляют собой довольно сложные устройства. На разработку контактов уходит много инженерных усилий, но использование их сверх номинальных значений производителя означает, что нет ничего определенного. Дополнительные сведения см. В статье о реле, состоящей из двух частей.

Пожалуйста, убедитесь, что вы понимаете ограничения любой такой схемы (не только моей — то же самое относится ко всем схемам защиты громкоговорителей). Сами схемы не ограничены, но реле, безусловно, ограничены.

---

Реле MOSFET

Если ваш усилитель имеет напряжение питания выше ± 35 В, вы можете рассмотреть возможность использования реле Project 198 MOSFET. Вы просто соединяете пару печатных плат с полевыми МОП-транзисторами, соответствующими вашим требованиям, а также микросхему и несколько других частей. При оптимальном выборе полевых МОП-транзисторов отключение усилителя с питанием ± 100 В постоянного тока не проблема — это 600 Вт / 8 & Omeaga; (1,2 кВт / 4 Ом), и дуги не может быть, потому что переключение осуществляется с помощью полевых МОП-транзисторов, а не электромеханических контактов.

Для стереоусилителя вам понадобятся две платы P198 (и ни у кого другого нет или ничего, что приближается к ), и вам нужно всего около 10 мА, чтобы управлять ими. Две входные секции просто подключаются последовательно с ограничивающим резистором в соответствии с напряжением питания платы P33. Реле MOSFET идеально подходит для любых напряжений усилителя, с которыми вы столкнетесь, и полностью изолировано, поэтому не может быть нежелательных взаимодействий.

Если вы используете полевые МОП-транзисторы с сопротивлением включения (R _DS-On ) менее 10 мОм, среднее рассеивание будет меньше 1 Вт каждый, даже при выходном токе 10 А RMS (мощность 400 Вт / 4 Ом, непрерывная). — крайне маловероятно с любым обычным программным материалом ).Это новая печатная плата из линейки ESP, и она единственная в своем роде, которую вы можете купить. Он специально разработан для переменного тока — большинство из них, которые вы можете купить, предназначены только для постоянного тока, а несколько доступных версий для переменного тока имеют очень медленное включение и могут не поддерживать высокий ток. Если будет достаточно интереса, я смогу сделать больше и снизить цену.

---

Почему DC убивает динамики

Существует бесчисленное множество заблуждений относительно того, что происходит с приводом громкоговорителя, когда он подвергается воздействию постоянного тока.Небольшие уровни постоянного тока (менее 1 В) обычно не более чем слегка смещают конус, и принято считать, что & pmusmn; 100 мВ — это максимум, который должен иметь место. Это соответствует мощности 2,5 мВт при нагрузке 4 Ом. Усилитель 100 Вт / 8 Ом обычно использует источники питания ± 42 В, хотя некоторые используют до ± 56 В постоянного тока.

Когда усилитель выдает максимальную мощность, выходное напряжение составляет 28 В (среднеквадратичное значение), что предполагает устойчивый тон. Мы не слушаем устойчивые тона (особенно при 100 Вт!), А музыка имеет динамический диапазон около 10 дБ (хотя у некоторых меньше — 5 дБ — это минимально достижимый минимум.Мы останемся на уровне 10 дБ, что означает, что средняя мощность усилителя составляет 10 Вт с пиковыми значениями 100 Вт. Большинство достойных водителей могут с этим легко справиться, так что проблем нет. Даже если средняя мощность увеличится до 20 Вт (возможно, с некоторыми серьезными ограничениями), это все равно нормально.

Теперь, если усилитель выйдет из строя, мы можем увидеть, что произойдет. Полный отказ почти всегда связан с криком выходного транзистора, поэтому выходной сигнал усилителя перескакивает с 9 В RMS (10 Вт на 8 Ом) до 42 В постоянного тока. Это мощность 294 Вт, и это непрерывно (динамик имеет сопротивление только при постоянном токе, которое предполагается равным 6 Ом).Это выталкивает звуковую катушку из зазора магнита, и, поскольку она не движется, отсутствует эффективное охлаждение. Звуковая катушка нагреется до опасной температуры за несколько секунд, и если DC не отсоединить быстро, динамик выйдет из строя. Это может включать в себя возгорание!

Ответ — извещатель постоянного тока с реле, которое отключит ток повреждения постоянного тока. Это будет порядка 7А, что более чем достаточно, чтобы заставить почти все миниатюрные реле поддерживать непрерывную дугу.Если динамик не закорочен реле, ток дуги будет порядка 4 А или более непосредственно на динамик (дуги имеют импеданс, но он сильно варьируется). При постоянной мощности где-то между 100 и 250 Вт и отсутствии движения диффузора выживут очень немногие колонки.

В подавляющем большинстве опубликованных схем , а не показано реле, замыкающее динамик, а защита обеспечивается только при постоянном напряжении 35 В или меньше. Усилители с большей мощностью намного хуже, и нет известного реле, которое могло бы разорвать дугу постоянного тока 70 В при токе не более нескольких сотен миллиампер.Прошло более двадцати лет с тех пор, как представленная здесь конструкция была опубликована, и почти никто другой не обновлял свои неисправные схемы. Чтобы разорвать дугу постоянного тока 70 В при любом вероятном токе, требуется реле с не менее 1,6 мм зазора между контактами — это крайне редко!

---

Схема

Важно определить самую низкую частоту, которая может быть передана динамику, потому что это определяет задержку, которая должна быть введена, чтобы предотвратить срабатывание схемы защиты низкими частотами (ложное срабатывание).Для практических целей нижний предел частоты в 20 Гц является удовлетворительным для полнодиапазонной системы, и это означает, что необходима минимальная задержка в 25 мс. В действительности, из-за комбинации низких частот и асимметричных сигналов на более высоких частотах обычно требуется большая задержка. К сожалению, чем больше задержка, тем больше риск повреждения драйверов. В полнодиапазонной системе (то есть с использованием пассивных кроссоверов) среднечастотные и высокочастотные динамики будут иметь некоторую защиту с помощью конденсаторов, используемых в кроссоверной сети, но они отсутствуют в системе с двойным или триамперным усилителем.По этой причине важно, чтобы схему можно было легко изменить, чтобы изменить начальную задержку времени до того, как система обнаружит постоянный ток и отключит динамики.

Имейте в виду, что вам нужно будет использовать транзисторы с более высоким напряжением, если усилитель работает при напряжении более ± 60 В. Показанные транзисторы рассчитаны на 65 В, но использовать транзисторы, близкие к предельному напряжению, неразумно. Если вы понимаете схему и знаете, что делаете, достаточно просто запустить схему от более низкого напряжения, если оно доступно.В качестве альтернативы может быть создан простой стабилизированный источник питания для питания самой схемы (но не реле, поскольку они потребляют слишком большой ток). Выбор реле становится критически важным для источников высокого напряжения!

Электромонтаж цепи защиты и усилителя

На рисунке выше показано, как схема подключена к усилителю. Обычно для каждого канала используется отдельное реле, и плата P33 часто может использовать основной источник питания усилителя, как показано.Если используется вспомогательный источник питания, он должен быть около 12 В, чтобы соответствовать катушкам реле. Источник питания должен обеспечивать достаточный ток для детектора (всего несколько миллиампер) и реле (обычно около 45 мА каждое, но это зависит от используемых вами реле). Реле должны быть двухходовыми, с нормально разомкнутыми (NO) и нормально замкнутыми (NC) контактами, с нормально замкнутыми контактами, подключенными к заземлению усилителя мощности. Без этого соединения способность реле защищать ваши колонки колеблется от минимальной до нулевой!

---

Детектор

Это самая важная из функций.Он должен быть способен обнаруживать смещение постоянного тока любой полярности и быть невосприимчивым к эффектам асимметричных сигналов и низких частот. Это обычное требование, и наиболее целесообразно использовать простой (однополюсный) фильтр, чтобы свести сложность к минимуму. При такой компоновке отсечка низких частот около 1 Гц является примерно правильной. Не утомляя вас математикой, стоящей за этим, выясняется (в конечном итоге), что фильтр с постоянной времени 1,0 с по-прежнему будет обеспечивать возможность достаточно быстро обнаруживать высокий уровень постоянного тока, но пропускает низкие частоты без запуска.При этом питание реле может быть отключено в течение примерно 50 мс с момента, когда выходное напряжение достигает шины питания (это зависит от напряжения питания) — обычно из-за короткого замыкания транзистора в выходном каскаде. Изменяя постоянную времени фильтра, мы можем адаптировать схему для работы на других более высоких частотах, чтобы она подходила для системы с двойным (или триампированием).

Детектор может быть построен с использованием операционного усилителя и будет работать очень хорошо, но при этом возникает необходимость в источниках низкого напряжения в усилителе мощности.Это не всегда возможно (или желательно), поэтому в конструкции используются дискретные транзисторы, чтобы учесть различные напряжения питания, характерные для типичных усилителей мощности.

Схема детектора, показанная на рисунке 1 ^[1] проста и работает хорошо, и, как показано, не будет запускаться с сигналом 30 В RMS на частоте 5 Гц, но работает в течение 60 мс при поданном 30 В постоянного тока и в 50 мс при питании 45 В постоянного тока. . Этого должно быть достаточно для большинства применений и позволяет использовать в фильтре неполяризованный электролитический конденсатор.Они дешевые, маленькие и вполне подходят для этой цели.

ПРИМЕЧАНИЕ: Источники питания (+ ve и -ve), показанные на этих схемах, обычно являются шинами питания усилителя. Не пытайтесь заменить другие расходные материалы, если вы точно не знаете, что делаете, иначе схема может работать неправильно. Это особенно верно для цепи заглушения, но неправильные источники питания также могут (могут) повлиять на цепь обнаружения постоянного тока. Как и большинство моих проектов, он предназначен для опытных строителей.

Рисунок 1 — Базовая схема детектора постоянного тока

Входной фильтр представляет собой простую однополюсную (6 дБ / октаву) версию, и хотя может показаться, что предпочтительнее использовать «лучший» фильтр, двухполюсный (или более) фильтр фактически ухудшит обнаружение постоянного тока. Эта базовая схема не нова (см. Ссылку) и действительно существовала в той или иной форме в течение некоторого времени. Он идеально подходит для наших требований, так как он симметричен, а с входными диодами, как показано, можно использовать один детектор с несколькими усилителями и разными входными постоянными времени для каждого отдельного фильтра.Само устройство при желании может работать от отдельного источника питания, поэтому вся схема защиты может находиться в отдельном корпусе. Регулируемые расходные материалы не требуются, а гудение или другие артефакты не появляются в линиях динамиков. (См. ПРИМЕЧАНИЕ , ПРИМЕЧАНИЕ выше.)

В таблице (ниже) показаны некоторые рекомендуемые значения для фильтра для использования в двух- и трехамперных системах. Вам понадобится один фильтр и два диода для каждого подключенного канала усилителя, а также подходящее количество контактов реле, чтобы справиться со всеми ними.В некоторых случаях это будет означать несколько реле.

330 n

Частота (Гц)	C1 Значение
Полный диапазон	10 мкФ (неполяризованный)
100 Гц	1 мкФ	300 Гц
1 кГц	100 нФ
3 кГц	33 нФ

Входные резисторы (R1 и R2) должны быть оставлены на 100 кОм для всех частот.Хотя можно снизить порог обнаружения, используя более низкое значение, это делает требования фильтра более критичными и может легко сделать обнаружение хуже, чем , а не «лучше». Не используйте обычный электролитический конденсатор для C1, потому что любое небольшое обратное смещение в конечном итоге приведет к его разрушению. Вы можете обнаружить, что некоторые типы музыки (особенно на большой громкости) могут вызвать ложное срабатывание схемы. В этом случае увеличьте значение C1 до максимального значения 47 мкФ.Все, что выше, недопустимо замедлит реакцию.

Рисунок 1A — Базовая схема детектора постоянного тока с однополярным питанием

Схема, показанная выше, предназначена для использования от одного источника питания. Q1 может быть включен положительным напряжением на его базе или отрицательным напряжением , приложенным к эмиттеру. Это основа версии для печатной платы, и это действительно «проверенное и надежное» решение. Все сказанное выше (о двухтранзисторной версии) применимо и здесь. Значения, указанные в таблице, остаются применимыми, как и все другие комментарии и примечания.Единственное отличие — это устранение необходимости в отрицательном питании. Когда C1 / C2 выбраны для полного диапазона, время обнаружения составляет менее 60 мс для положительных или отрицательных напряжений повреждения 25 В, и оно быстрее при более высоких напряжениях повреждения.

Конечно, нет причин не использовать гораздо более сложные схемы. Однако они не обязательно будут работать лучше, а некоторые, которые я видел, не так хороши, несмотря на дополнительную сложность. Стремление к очень низким порогам обнаружения напряжения может показаться хорошей идеей, но на самом деле это просто означает, что фильтр должен быть более сложным, и он будет медленнее реагировать на «событие» постоянного тока.Помните, что любой детектор постоянного тока никогда не должен активироваться при присутствующей самой низкой интересующей частоте при любом напряжении вплоть до полной мощности (и, возможно, с учетом некоторой степени ограничения). Однако он по-прежнему должен обнаруживать постоянный ток достаточно быстро, чтобы спасти ваши громкоговорители.

---

Характеристики реле

Реле должно быть достаточно легко достать. По крайней мере, у одного из австралийских поставщиков компонентов есть реле, которые вполне подходят, но не особенно дешевы. Номинальный ток очень важен, и если предположить, что напряжение питания составляет +/- 40 В, это вызовет ток около 6 А в динамике с сопротивлением 8 Ом в случае короткого замыкания транзистора.Хотя 6А может показаться не таким уж большим, это при постоянном токе, и поскольку нет периодов 0 В, как при переменном токе, дуга длиннее, толще и гораздо более разрушительна для контактов, чем тот же ток, использующий переменный ток.

Не поддавайтесь соблазну использовать миниатюрные реле, потому что, если нормальный сигнал динамика переменного тока намного превышает номинальный ток контактов реле, контакты могут свариться вместе — это почти наверняка произойдет, если номинальный ток постоянного тока будет слишком низким. Вы также должны учитывать, что контактное сопротивление является дополнительным сопротивлением в проводе динамика и может повлиять на демпфирование (хотя и очень незначительно) и приведет к небольшим потерям мощности, а миниатюрные типы не подходят в этом отношении.

Я заглянул в каталог одного австралийского поставщика, и у них есть несколько реле с номиналом контакта 10А. Я бы сказал, что что-то меньшее неразумно для долгосрочной надежности. Большинство широко доступных реле имеют катушку на 12 В, и это вызовет проблемы, если напряжение питания составляет 30 В или более. Силовые реле часто потребляют значительный ток (обычно> 60 мА), и обычно лучше всего подключать катушки последовательно.

Имейте в виду, что в некоторых районах в воздухе содержится значительное количество серы, и это вызывает сильное потускнение серебряных контактов.Если вы живете в таком районе, было бы целесообразно приобрести герметичные реле, если это возможно, чтобы предотвратить потускнение контактов.

Хорошо известно, что ток, требуемый для активации реле, намного больше, чем ток, необходимый для удержания контактов замкнутыми, и распространенный трюк заключается в использовании схемы «эффективности» для минимизации удерживающего тока реле. Я не считаю, что дополнительная сложность оправдана, и не включала эту возможность. Если вы действительно хотите сделать это правильно, см. Ссылку 1 (ниже).Было заявлено, что эффективная схема также ускоряет время отключения реле из-за более низкого накопленного магнитного поля. Я провел несколько тестов, и экономия в лучшем случае незначительна, хотя с разными реле все может быть иначе.

На рисунке 2 показана схема активации реле, включая подключение для сигналов отключения звука и защиты. Никакие компоненты не являются критическими, но некоторые из них необходимо будет модифицировать в зависимости от используемых реле. Я предположил, что потребуется минимум два реле (по одному на каждый канал), и это увеличивает общее напряжение катушки реле до 24 В.Если вы собираетесь использовать более двух (например, четыре однополюсных реле необходимы для системы с двойным усилением), тогда, если напряжение питания составляет 48 В или более, все 4 реле можно соединить последовательно. В большинстве случаев вам нужно будет определить номинал подходящего понижающего резистора по приведенной ниже формуле.

Клемма, помеченная как «Off», является общей для всех трех модулей, и эти точки просто соединяются вместе, как и соединения питания + ve и -ve. Положительный ток на клемме Off обесточит реле, включив Q1.Это забирает весь базовый ток для Q2, который затем отключается, как и Q3.

Рисунок 2 — Цепь активации реле

R7 и D6 не являются обязательными. Читатель использовал эту схему на усилителе сабвуфера P68 и обнаружил, что схема иногда ложно срабатывает. В конце концов было обнаружено, что с некоторыми сигналами питание резко сократилось, чтобы перезапустить таймер отключения звука. Этого можно избежать, добавив резистор и стабилитрон. R7 и D6 обычно не нужны, но если вы получите ложное срабатывание, их придется добавить.Отсутствие этого раздела просто означает, что D6 не установлен, а R7 заменен ссылкой.

Значение R7 (при необходимости) определяется напряжением питания. Схема отключения звука потребляет очень небольшой ток, поэтому R7 можно рассчитать как …

V _R7 = V _{питание} -24 (где 24 — напряжение стабилитрона)

Затем можно рассчитать

R7, исходя из тока стабилитрона 10 мА …

R7 = V _R7 / 0,01 (Ом)
P = V _R7 ² / R7 (Вт)

Например, при питании 56 В R7 будет 3.2 кОм и рассеивает 0,32 Вт (рекомендуется резистор 1 Вт).

Реле должны быть выключены в кратчайшие сроки, поэтому не следует использовать обычный защитный диод на катушке, поскольку он значительно замедляет реакцию. Вместо этого показанная конструкция по-прежнему защищает транзистор драйвера, но позволяет магнитному полю реле схлопнуться, не создавая тока в катушке (это то, что замедляет срабатывание реле). Я не могу предсказать точную задержку, которую вы достигнете, поскольку выбор подходящего реле не зависит от меня.Вам придется приставать и раздражать своих местных поставщиков, чтобы найти реле с подходящими характеристиками, и быть готовым заплатить неприличную сумму денег за простое электромеханическое устройство.

D5 разряжает C1 при прекращении подачи питания. Это не сильно поможет в случае, если кто-то выключит питание, а затем снова включит (не то, чтобы кто-то это сделал!), Но сбросит схему намного быстрее, чем это было бы в противном случае.

Дуга постоянного тока может (и действительно) вывести из строя даже реле 10А при некоторых обстоятельствах.Чтобы обеспечить большую защиту динамика, проводка реле на рис. 2 предназначена для замыкания динамика на землю в случае неисправности. Таким образом, даже если контакты имеют дугу, они будут напрямую связаны с землей. Это намного безопаснее (для динамиков), а дуга на землю приведет к срабатыванию предохранителя намного быстрее, чем если бы в цепи была нагрузка 8 Ом. Настоятельно рекомендуется использовать эту схему как нечто само собой разумеющееся. Стоит отметить, что любая система защиты от постоянного тока, в которой , а не , использует этот метод, почти наверняка не сможет защитить динамики с усилителем средней или высокой мощности. (Мои благодарности Филу Эллисону за информацию.)

Вы можете рассмотреть возможность использования двухполюсных реле для RL1 и RL2 с последовательным соединением контактов. Наиболее распространенные реле имеют номинальный ток 10 А, 30 В постоянного тока, и при использовании двух наборов контактов последовательно это (теоретически) увеличивает номинальное напряжение до 60 В постоянного тока. Нормально замкнутые (NC) контакты должны быть подключены к заземлению постоянного тока для максимальной защиты.

Обратите также внимание на то, что эту схему нельзя использовать, как показано с последовательными реле 12 В, если напряжение питания меньше +/- 24 В (но вы это уже знали)

Чтобы вычислить значение R6, вычтите объединенное напряжение реле из напряжения питания (вы должны знать ток катушки реле!).Чтобы рассчитать ток катушки по ее сопротивлению, используйте следующее (в примерах я принял напряжение 40 В):

I = V / R Где V = напряжение катушки и R = сопротивление катушки

Таким образом, для катушки на 180 Ом (довольно типично) это работает

I = 12/180 = 67 мА

Номинал резистора рассчитывается с помощью:

R = V / I, где V = напряжение, оставшееся после вычитания, а I = ток катушки.

Вам также необходимо будет определить номинальную мощность резистора:

P = V² / R, где V — напряжение, а R — сопротивление.

Опять же, для приведенного выше примера это работает

R = (40 — 24) / 67 мА = 16/0.067 = 239 Ом (220R должно подойти)
P = (16 x 16) / 220 = 1,16 Вт

Таким образом, для достаточного запаса прочности, резистор мощностью 2 Вт следует считать минимальным (лучше 5 Вт).

Чтобы определить транзистор для Q3, сложите напряжение питания и напряжения стабилитрона, чтобы получить максимальное напряжение коллектора и эмиттера. В данном случае это 40 + 48 = 88 Вольт, и я бы посоветовал использовать транзистор с напряжением пробоя не менее 100 В для обеспечения некоторого запаса прочности. MJ350 (номинальное значение 300 В) будет подходить почти (если не) для всех приложений, или вы можете использовать MPSA92 — более низкий ток, но все еще имеет рейтинг 300 В.

Рисунок 2A — Альтернативная защита от обратного ЭДС

На рис. 2A показан альтернативный метод, который можно использовать для гашения обратной ЭДС от реле, но для его правильной реализации полезно (если не обязательно) получить доступ к осциллографу. Если резисторы имеют примерно такое же сопротивление, как и катушки реле, обратная ЭДС должна (!) Быть ограничена примерно до нормального напряжения реле, плюс-минус 50% или около того. В тестах, которые я проводил (см. Тесты ниже) с использованием реле 24 В, обратная ЭДС была ограничена примерно до -30 В, что в большинстве случаев было бы нормально.

Этот метод немного дешевле стабилитрона, но менее предсказуем. Дополнительной альтернативой является использование ограничивающего диода для отрицательного источника питания. 1N4004 между верхом релейной цепочки и источником -ve усилителя ограничит противо-ЭДС до напряжения -ve-источника питания, поэтому для примера это будет -40В. Рассчитываю, что это было бы вполне приемлемо, но не пробовал. Убедитесь, что диод подключен правильно — катод идет к верхней части реле, а анод — к отрицательному питанию.

---

Отключение звука

Поскольку у нас есть все эти новые схемы, наиболее целесообразно включить функцию отключения звука, чтобы при отключении питания от системы реле открывалось, чтобы не слышать переходные процессы выключения. Аналогичным образом, мы обычно хотим отключить систему примерно на 2 секунды после подачи питания, чтобы также остановить переходные процессы при включении. C1 и R1 в схеме, показанной на Рисунке 2, обеспечивают задержку включения, подавая ток на клемму «Выкл.» По мере зарядки C1.После зарядки ток падает до нуля, и Q1 отключается, позволяя Q2 и Q3 включиться, тем самым запитывая реле. (Обратите внимание, что этот таймер не будет сброшен, если питание будет выключено и снова включено быстро, но, поскольку это процедура, которой в любом случае следует избегать, для нее не предусмотрено никаких условий.)

Чтобы сделать это эффективно, мы должны иметь доступ к переменному току от трансформатора усилителя мощности или иметь внешний блок, управляемый главным выключателем питания в системе.В некоторых системах Hi-Fi будет множество различных устройств, которые будут включаться (и выключаться) каждый раз при использовании системы. Я предоставляю читателю решать, какой блок использовать в качестве элемента управления, но предлагаю, чтобы при использовании отдельного предусилителя это мог быть идеальный контроллер для всей системы. К сожалению, Hi-Fi не последовал разумному подходу многих компьютеров с коммутируемым разъемом IEC на задней панели предусилителя для управления усилителями мощности и другими внешними устройствами.(Я сделал это на своем предусилителе, и он очень полезен)

Рисунок 3 — Детектор потери переменного тока

Детектор мощности не может полагаться на источник постоянного тока, так как это может занять значительное время. Обычный подход заключается в использовании выпрямленного, но несглаженного выхода вторичной обмотки трансформатора. Поскольку он не сглаживается, он мгновенно исчезает при отключении питания, и это идеально. На рисунке 3 показана базовая схема, при этом привод реле будет удален примерно через 50 мсек после отключения питания.Мы могли бы сделать это быстрее, но в этом мало смысла.

Схема просто использует импульсы тока для поддержания разряда конденсатора через Q1. Когда импульсы прекращаются, крышка заряжается до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое напряжение на клемме «Выкл.» (0,65 В), и реле выключатся. После первого включения питания схема таймера активирует реле примерно через 4 секунды (обычно). При желании его можно увеличить, увеличив значение C1 на рисунке 2.

---

Тесты

Я провел несколько тестов, чтобы увидеть, насколько быстро могут работать реле.Результаты были чем-то вроде откровения (а я знал о дополнительной задержке, вызванной диодом!). Реле, которое я использовал, представляло собой небольшую катушку на 24 В с катушкой 730 Ом и надежными контактами (не менее 10 А). Без защиты от обратной ЭДС реле размыкало контакты за 1,2 мс — это намного быстрее, чем я ожидал, но обратная ЭДС вышла за пределы шкалы моего осциллографа, и я предполагаю, что напряжение было выше 500 В. . При добавлении диода время отпускания увеличилось до 7.2 мс, что является значительным увеличением, и, конечно же, не было обратной ЭДС (хорошо, было 0,65 В, но мы можем это игнорировать). При использовании метода диод / резистор, описанного выше, время отпускания составляло 3,5 мс, а максимальная обратная ЭДС составляла -30 В, так что это кажется подходящим компромиссом.

Я не тестировал метод стабилитрона до публикации, но я знаю, что он работает так же, как комбинация диод / резистор. На графиках ниже показано поведение схемы с резистором и диодом и без них.Расчетное значение 500 В или более типично для всех реле, поэтому диод всегда включен. Такое напряжение мгновенно разрушит большинство транзисторов. Это точно такой же процесс, который используется в стандартной системе зажигания Kettering, используемой в автомобилях, но без вторичной обмотки или трансформатора обратного хода, используемого в горизонтальной выходной секции телевизора с ЭЛТ.

Рисунок 4 — Напряжение реле

График с надписью «Контакты» является репрезентативным и не масштабируется.Пиковое напряжение реле (вверху слева) превысило входной диапазон моего осциллографа (и мне было лень настроить внешний аттенюатор), и, как показано, оно отключено на моем пределе измерения. По моим оценкам, напряжение больше 500 В.

Обратите внимание, что изгиб кривой напряжения реле вызван тем, что якорь (бит, который движется) отходит от полюсного наконечника реле и снижает индуктивность. Это заставляет накопленный магнитный заряд снова пытаться увеличить напряжение, но он поглощается сопротивлением и быстро рассеивается.Контакты размыкаются в точке размыкания ранее замкнутого магнитного поля по мере удаления якоря от полюсного наконечника. Как видно, это 3,4 мс после отключения питания реле.

Эти графики являются репрезентативными, так как разные реле будут иметь разные характеристики. Как отмечалось выше, я не могу предсказать, какой тип реле вы сможете получить, но можно ожидать, что его поведение будет похоже на показанное. Все испытания проводились с использованием реле 24 В с контактами 10 А.После замыкания контакта я также измерил 2,5 мс отскока контакта. Если к моменту замыкания контактов ваш усилитель стабилен, этого будет совершенно не слышно.

---

Версия печатной платы

Версия печатной платы немного отличается от показанных схем, но все равно выполняет все функции. Он включает в себя детектор «потери переменного тока» для отключения звука усилителя мощности при выключении питания, что очень полезно для усилителей, которые настаивают на громком «ударе» через несколько секунд после выключения. Ни один из проектов ESP не делает этого (по крайней мере, ни один из них не имеет доступной печатной платы), но довольно много усилителей это делают.

Рисунок 5 — Версия печатной платы схемы

Схема показана без значений компонентов, но полная информация представлена ​​на защищенном сайте, доступном для тех, кто покупает плату. В нем используется небольшое количество дешевых деталей, и он зарекомендовал себя как очень надежный в использовании. Печатная плата очень мала, но не включает реле, так как они должны располагаться как можно ближе к выходным клеммам на шасси.

---

Отказ реле

Вероятность отказа реле проиллюстрирована ниже.Когда возникает дуга постоянного тока, температуры значительно превышают те, которые может выдержать любой нормальный металл, и расплавление является обычным явлением. Показанная фотография была отправлена ​​читателем и не из схемы P33. Однако процесс идентичен, и реле может легко стать похожим на то, что на фотографии.

Рисунок 6 — Расплавление реле из-за дуги постоянного тока

Если усилители мощности оснащены предохранителями, повреждения должны быть намного меньше. При условии, что предохранитель срабатывает достаточно быстро, энергия дуги по-прежнему будет достаточно высокой, но с значительно меньшей продолжительностью.Это ограничивает повреждение реле. Тем не менее, реле по-прежнему намного дешевле, чем новый драйвер громкоговорителя (или драйверы), поэтому не имеет большого значения, если реле принесено в жертву для «общего блага».

Испытанное и проверенное решение — использовать два набора контактов последовательно. Большинство реле имеют максимальное напряжение 30 В постоянного тока при номинальном токе, поэтому два последовательных комплекта могут прерывать 60 В постоянного тока. Конденсатор (даже 1 мкФ достаточно) на нормально разомкнутых контактах может гарантировать минимальную дугу (или ее отсутствие) даже при напряжениях выше максимума реле.Я тестировал реле с 1 мкФ на контактах при 60 В с напряжением около 15 А (нагрузка 4 Ом) без дуги, но вам нужно провести свои собственные тесты. Имейте в виду, что конденсатор (если он используется) допускает некоторую «утечку» сигнала в динамик.

Вам также необходимо знать (и предпочтительно очень хорошо знать ), что конденсатор, подключенный через контакты, в конечном итоге подключается непосредственно от выхода усилителя к земле. Если вы это сделаете, очень много усилителей будут колебаться, поэтому тщательное тестирование очень важно.Схема защиты, которая повреждает усилитель, бесполезна. Этого не происходит, если нормально замкнутый контакт реле не заземлен, но это снижает способность цепи защищать динамики. Я настоятельно рекомендую вам прочитать статьи о Relays (Часть I и Часть II).

Рисунок 7 — Контакты реле в серии

Если вы используете реле промышленного класса DPDT (с расстоянием между контактами 0,8 мм), подключенное, как показано (тот же класс реле, что и на рисунке 6), я убедился, что оно может выдерживать до 60 В постоянного тока при токе короткого замыкания около 16 А.Одиночный набор контактов с разделением 0,8 мм будет просто дугой ( сильно ), и это также было подтверждено лабораторными испытаниями. Стандартные миниатюрные реле обычно имеют расстояние между контактами не более 0,4 мм и не выдерживают дуги. Контактный узел реле испарится!

---

P33 с реле P198 MOSFET

Как описано выше, дуги высокого напряжения очень разрушительны, и хотя может успешно работать с парой последовательно соединенных контактов, это все же ограничивает напряжение питания примерно до ± 60 В.Этого будет достаточно для большинства дизайнов ESP, так как я не рекомендую использовать больше ни для одного из опубликованных дизайнов. Тем не менее, вероятно, многим понравится идея твердотельного реле, которое не может дугу , независимо от напряжения.

Рисунок 8 — Версия печатной платы схемы с реле P198 MOSFET

Рекомендуемая микросхема для плат P198 — Si8752, в которой используется «эмуляция диода», а ограничивающие резисторы должны быть выбраны для тока 10 мА.Поскольку эти две платы подключены последовательно, каждая плата P198 будет получать половину общего напряжения питания. Например, рекомендуемый ток составляет 10 мА, поэтому, если питание P33 составляет 12 В, каждый модуль P198 будет использовать резистор 390 Ом в позиции R3 (только один резистор используется для микросхемы драйвера Si8752). Вы также можете использовать 330 Ом, что обеспечит немного больше тока).

Это также будет работать с более высокими напряжениями, и формулы, показанные выше, могут быть использованы. Единственная разница в том, что общее напряжение снижается в 4 раза.4 В (2,2 В для каждого Si8752), а ток установлен на 10 мА (± 2 мА). Использование большего тока через Si8752 только ускоряет его включение — это не влияет на общую производительность схемы отключения / защиты. Малый ток потребления (по сравнению с реле) значительно упрощает работу главного переключателя (Q4), а также снижает общее потребление тока. В остальном схема P33 ведет себя нормально.

---

Список литературы

1. D. Самозатухающие реле, Electronics World, июль 1999 г.
2. Реле, выбор и использование (Часть 1) — ESP (также см. Часть 2, которая конкретно касается контактной дуги)
3. Фото реле предоставлено Бобом

---

---

Индекс проектов
Основной индекс

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Обновления: страница создана и авторские права © октябрь 99./ ноя 99 — добавлена ​​информация о потускнении серой и комментарий о том, что таймер отключения звука не сбрасывается быстро. / Август 00 — добавлены заземленные контакты для дополнительной защиты динамика. / Сен. 06 — Добавлены R7 и D6 к рисунку 2, измененный текст, очищенные изображения. / Январь 07 — Добавлена ​​информация о сбое реле. / 17 ноября — Добавлен рисунок 1A и соответствующий текст. / Июль 2019 — добавлен Рисунок 6./ Август 2020 — Добавлены комментарии о контактах в серии (раздел сбоев реле).

Создайте отличный звуковой усилитель звука (с усилением низких частот) из LM386

В этом уроке я покажу вам, как создать отличный звуковой усилитель звука с помощью низковольтного усилителя мощности звука LM386. Я построил около дюжины различных схем аудиоусилителей с LM386, но в большинстве из них было слишком много шума, щелчков и других помех. Наконец я нашел ту, которая звучит великолепно, поэтому я покажу вам, как ее создать.

Это не аудиоусилитель с минимальным набором компонентов. Я добавил кучу дополнительных конденсаторов, чтобы уменьшить шум, а также добавил регулятор усиления низких частот, чтобы звук стал еще лучше. Но прежде чем мы начнем строить, может быть полезно сначала получить небольшую справочную информацию…

БОНУС: Загрузите мой список запчастей для усилителя LM386 со схемой усиления низких частот, чтобы увидеть, какие компоненты использовать для хорошего качества звука.

LM386 Основы

LM386 — довольно универсальный чип.Только пара резисторов и конденсаторов необходима, чтобы сделать рабочий усилитель звука. Чип имеет опции для регулировки усиления и усиления низких частот, а также его можно превратить в генератор, способный выдавать синусоидальные или прямоугольные волны.

Существует три разновидности LM386, каждая с разной выходной мощностью:

• LM386N-1: 0,325 Вт
• LM386N-3: 0,700 Вт
• LM386N-4: 1,00 Вт

Фактическая выходная мощность будет зависеть от напряжения питания и импеданса динамика.В таблице есть графики, которые вам расскажут. Я использовал батарею на 9 В для источника питания, и она отлично работает, но вы можете снизить ее до 4 или до 12 В.

Распиновка показана на схеме ниже:

Загрузите техническое описание для получения дополнительной информации о выходной мощности, характеристиках искажений и минимальных / максимальных номиналах:

LM386 Лист данных

LM386 — это операционный усилитель (операционный усилитель). У операционных усилителей есть основная задача. Они принимают входной потенциал (напряжение) и создают выходной потенциал, который в десятки, сотни или тысячи раз превышает величину входного потенциала.В схеме усилителя LM386 принимает входной аудиосигнал и увеличивает его потенциал от 20 до 200 раз. Это усиление называется усилением напряжения.

Прирост по сравнению с объемом

После того, как вы соберете этот усилитель и поиграете с регуляторами громкости и усиления, вы заметите, что оба этих параметра увеличивают или уменьшают интенсивность звука, выходящего из динамика. Так в чем же тогда разница? Коэффициент усиления — это усиление входного потенциала и характеристика усилителя. Громкость позволяет регулировать уровень звука в пределах диапазона усиления, установленного коэффициентом усиления. Усиление устанавливает диапазон возможных уровней громкости. Например, если для усиления установлено значение 20, диапазон громкости составляет от 0 до 20. Если для усиления установлено значение 200, диапазон громкости составляет от 0 до 200.

Регулировка усиления может быть достигнута путем подключения конденсатора 10 мкФ между контактами 1 и 8. Без конденсатора между контактами 1 и 8 коэффициент усиления будет установлен на 20. С конденсатором 10 мкФ коэффициент усиления будет установлен на 200.Коэффициент усиления можно изменить на любое значение от 20 до 200, подключив резистор (или потенциометр) последовательно с конденсатором.

A Минимальный усилитель звука LM386

Теперь, когда у нас есть небольшая справочная информация о LM386, давайте начнем с создания простого усилителя LM386 с минимальным количеством компонентов, необходимых для его работы. Таким образом, вы сможете сравнить его с более звучащим вариантом, который мы создадим позже.

Вот схема:

Вот как подключить его, если вы используете макетную плату:

На схеме выше, земля аудиовхода проходит по тому же пути, что и земля аудиовыхода.Выходное заземление «зашумлено» и вызовет искажение входного сигнала, если оно подключено таким образом. Заземление аудиовхода чувствительно к любым помехам, и любой уловленный шум будет усиливаться через усилитель.

Поставьте перед собой цель максимально отделить входное заземление от других путей заземления. Например, вы можете подключить заземление для источника питания, входа и выхода непосредственно к контакту заземления (контакт 4) LM386 следующим образом:

Это уменьшит расстояние, на которое входная земля проходит через выходную землю.Такое подключение должно звучать лучше, чем первая схема, но вы, вероятно, все равно заметите некоторый шум, статические помехи и хлопки. Мы исправим это в следующей схеме, добавив разделительные конденсаторы и пару RC-фильтров.

Усилитель звука LM386 с отличным звучанием

Теперь, когда вы увидели минимум того, что нужно для создания аудиоусилителя с LM386, давайте создадим более точную версию с регулируемым регулятором усиления.

Примечание. Большинство значений компонентов в этой цепи не являются критическими.Если у вас нет особой ценности, попробуйте заменить что-нибудь близкое, и это, вероятно, сработает.

Вот схема:

Несколько вещей в этой схеме улучшают звучание:

1. Конденсатор емкостью 470 пФ между положительным входным сигналом и землей, который фильтрует радиопомехи, принимаемые проводами аудиовхода.
2. Конденсаторы емкостью 100 мкФ и 0,1 мкФ между положительной и отрицательной шинами питания для развязки источника питания. Конденсатор 100 мкФ будет фильтровать низкочастотный шум, а конденсатор 0.Конденсатор 1 мкФ фильтрует высокочастотный шум.
3. Конденсатор 0,1 мкФ между контактами 4 и 6 для дополнительной развязки источника питания микросхемы.
4. Резистор 10 кОм и конденсатор 10 мкФ, включенные последовательно между контактом 7 и землей для развязки входного аудиосигнала.

На этой схеме показано, как все подключить, если вы используете макетную плату:

При подключении любого аудиоусилителя следует помнить о том, что наиболее чистый звук будет получен, если все провода и компоненты расположены как можно ближе к микросхеме.Сделайте провода как можно короче.

Усилитель звука LM386 с усилением низких частот

Замечательная особенность LM386 — возможность добавить к усилителю регулируемое усиление низких частот. Вы, вероятно, обнаружите, что это лучшая звуковая схема. Усиление низких частот — это, по сути, просто фильтр нижних частот, который удаляет большую часть шума, не подаваемого разделительными конденсаторами. Все, что вам нужно для схемы усиления низких частот, — это конденсатор 0,033 мкФ и потенциометр 10 кОм, включенные последовательно между контактами 1 и 5:

.

Вот схема подключения:

Самый простой способ подключить аудиовход в этих схемах — отрезать 3.5-миллиметровый аудиоразъем от старого набора наушников и подключение к контактам на макетной плате. Прочтите статью «Как взломать разъем для наушников», чтобы узнать, как это сделать с некоторыми распространенными типами наушников.

Вот видео-версия этого руководства, если вы хотите посмотреть, как я создаю усилители и послушать их:

Спасибо за чтение! Надеюсь, вам так же понравилось экспериментировать с этими усилителями, как и мне. Если вы готовы создать еще более звучащие и более мощные усилители, у нас есть руководства по нескольким другим:

LM3886 — безусловно, лучший по звучанию усилитель, но это довольно сложный проект.Если вы только начинаете создавать усилители звука, я бы порекомендовал заняться этим, начав с TDA2003, а затем перейдя к TDA2050.

Не забудьте подписаться, чтобы быть в курсе наших сообщений, как только они будут опубликованы. И не стесняйтесь оставлять комментарии, если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь с чем-либо в этой статье.

Полное руководство по проектированию и созданию усилителя Hi-Fi LM3886

Примечание. Редактируемые файлы печатной платы доступны для этого проекта здесь.

LM3886 — один из самых уважаемых усилителей для аудиочипов в сообществе DIY. Причина его популярности заключается в очень низком уровне искажений, минимальном количестве внешних компонентов и низкой стоимости. При правильной компоновке и выборе компонентов вы можете создать превосходно звучащий аудиоусилитель Hi-Fi, который будет конкурировать с высококачественными усилителями, продаваемыми в розницу за несколько тысяч долларов и более.

В этом уроке я шаг за шагом пройдусь через процесс проектирования усилителя по мере создания 40-ваттного стереоусилителя с использованием LM3886.Я объясню, что делает каждая часть схемы, и покажу вам, как рассчитать правильные значения компонентов на примерах из усилителя, который я строю. Я также покажу вам, как разместить печатную плату и подключить усилитель в корпусе для минимизации шума и шума.

Мой усилитель построен на той же схеме, что и в таблице данных, со всеми дополнительными компонентами стабилизации.

БОНУС: Загрузите мой список деталей, чтобы увидеть компоненты, которые я использовал для получения отличного качества звука от этого усилителя.Я также включил схему и файлы Gerber для используемого мной источника питания.

Я настоятельно рекомендую прочитать техническое описание перед сборкой усилителя. У него есть все технические характеристики, абсолютные максимальные характеристики, схемы и советы по дизайну:

LM3886 Лист данных

Примечание по применению AN-1192 содержит дополнительную информацию, которая заполняет пробелы, не указанные в таблице данных. Также имеются схемы мостовых и параллельных цепей усилителя:

Инструкция по применению Overture AN-1192

Также хорошо иметь Руководство по дизайну Overture.Это таблица Excel, в которой вычисляются выходная мощность, размер радиатора, коэффициент усиления и другие полезные параметры:

Руководство по дизайну увертюры

Так как это довольно длинная статья, вот ссылки на разные разделы:

Вы также можете посмотреть это видео, чтобы увидеть краткий обзор процесса проектирования. В конце я подключаю усилитель, чтобы вы могли услышать, как он звучит:

Что нужно решить перед началом работы

Перед тем, как приступить к проектированию усилителя, вы должны иметь представление о том, какую выходную мощность вы хотите получить от него.Выходная мощность — это то, что вы обычно называете номинальной мощностью усилителя. Максимальная выходная мощность LM3886 составляет 68 Вт, но фактическая мощность, которую вы получите, будет зависеть от напряжения источника питания и сопротивления динамика.

Вам также необходимо знать импеданс ваших динамиков. Вы должны найти импеданс вашего динамика на задней панели динамика или в руководстве пользователя.

Наконец, вам нужно знать входное напряжение . Это выходное напряжение аудиоисточника, который вы будете усиливать.Это может быть в руководстве пользователя устройства, но если нет, вы можете получить приблизительную оценку, воспроизведя чистую синусоидальную волну 60 Гц (есть приложения, которые будут делать это) на полной громкости и измерить напряжение переменного тока между землей и левым или правый канал с мультиметром.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ДАННЫЙ ПРОЕКТ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ РАБОТЫ С НАПРЯЖЕНИЕМ СЕТИ, КОТОРОЕ МОЖЕТ СЕРЬЕЗНО ТРАВНИТЬ ИЛИ УБИТЬ ВАС. ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРИНИМАЙТЕ ВСЕ НЕОБХОДИМЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И НИКОГДА НЕ РАБОТАЙТЕ В РЕЖИМЕ ПИТАНИЯ !!

Определите необходимое напряжение и мощность источника питания

Давайте начнем с определения того, какое напряжение и мощность потребуются вашему усилителю от источника питания.Эти расчеты подскажут вам правильное напряжение и номинальные значения в ВА трансформатора, который вы будете использовать для питания усилителя. Этот шаг важен, потому что, если напряжение трансформатора слишком низкое, выходная мощность усилителя будет меньше ожидаемой. Если номинальная мощность трансформатора слишком мала, усилитель может обрезать или искажать звук при более высокой громкости.

Требуемое напряжение источника питания

Прежде чем вы сможете найти необходимое напряжение источника питания, вам необходимо рассчитать пиковое выходное напряжение усилителя .

Найдите пиковое выходное напряжение

Пиковое выходное напряжение (V _opeak ) — это максимальное напряжение, измеренное на клеммах динамика усилителя. Пиковое выходное напряжение вашего усилителя будет зависеть от желаемой выходной мощности (P _o ) и импеданса динамика по следующей формуле:

Усилитель, который я создаю, будет 40 Вт с динамиками 6 Ом, поэтому мое пиковое выходное напряжение составляет:

Найдите максимальное напряжение питания, необходимое для усилителя

Теперь, когда вы нашли пиковое выходное напряжение вашего усилителя, вы можете рассчитать максимальное напряжение питания (В _{максимальное напряжение питания} ) .Это напряжение, необходимое усилителю от источника питания для получения желаемой выходной мощности.

Чтобы найти максимальное напряжение питания, возьмите пиковое выходное напряжение и добавьте падение напряжения (В _или ) для LM3886 (4 В). Затем учитывайте регулировку трансформатора и изменение напряжения в сети.

Регулирование — это увеличение выходного напряжения трансформатора, когда нагрузка не потребляет ток (т.е. усилитель перестает воспроизводить музыку). Нормативные значения обычно можно найти в паспорте трансформатора, но если вы не знаете нормативов своего трансформатора, безопасное значение для использования составляет 15%.Регулировка трансформатора, который я буду использовать, составляет 6%.

Напряжение сети может варьироваться до 10% в зависимости от вашего местоположения. Обычно он достигает пика поздно ночью, когда люди спят, и падает днем, когда больше людей бодрствуют и потребляют ток из электросети.

Используйте эту формулу для расчета максимального напряжения питания, необходимого для вашего усилителя:

Для моего усилителя мощностью 40 Вт максимальное необходимое напряжение питания составляет:

Таким образом, мой блок питания должен обеспечивать пиковое напряжение ± 30.2 В для моего усилителя для вывода 40 Вт на динамики 6 Ом. Символ ± указывает на то, что напряжение составляет +30,2 В на положительной шине и -30,2 В на отрицательной шине.

Следующим шагом является определение номинального напряжения трансформатора, которое может обеспечить это максимальное напряжение питания.

Найдите максимальное выходное напряжение питания трансформатора

Имейте в виду, что номинальное напряжение трансформатора говорит вам только о том, что это выходное напряжение переменного тока . Напряжение постоянного тока будет выше после того, как диоды выпрямительного моста на вашем источнике питания преобразуют переменное напряжение в постоянное.

Чтобы найти максимальное выходное напряжение постоянного тока на выходе трансформатора и источника питания, возьмите номинальное напряжение переменного тока трансформатора и умножьте на 1,41 увеличение напряжения на выпрямительных диодах, 10% отклонение напряжения сети и регулировку трансформатора:

Я попробовал вышеуказанный расчет с трансформатором, рассчитанным на 18 В переменного тока, чтобы проверить, может ли он обеспечить максимальное напряжение питания 30,2 В, необходимое для моего усилителя. С трансформатором 18 В я бы получил максимальное напряжение питания:

29.6 В довольно близко к максимальному напряжению питания 30,2 В, необходимому для моего усилителя, но давайте точно посчитаем, какую выходную мощность я получу с этим трансформатором.

Найдите выходную мощность по номинальному напряжению трансформатора

Чтобы рассчитать выходную мощность, которую вы получите от номинального напряжения конкретного трансформатора, используйте следующую формулу:

Используя максимальное напряжение питания, которое я рассчитал для трансформатора 18 В (29,6 В), я получу выходную мощность:

38.Выходная мощность 2 Вт довольно близка к моей цели 40 Вт, поэтому трансформатор на 18 В будет работать нормально.

Требуемая мощность трансформатора

Теперь давайте определим минимальную номинальную мощность в ВА трансформатора, который будет питать ваш усилитель.

Сначала вам нужно рассчитать общую мощность (P _{, питание} ) , необходимую для усилителя. Общая мощность зависит от максимального выходного напряжения источника питания, пикового выходного напряжения усилителя и импеданса динамика.Используемая формула:

Я уже рассчитал максимальное напряжение питания трансформатора 18 В (29,6 В) и пиковое выходное напряжение моего усилителя (21,9 В). Общий ток покоя источника питания (QPSC) указан в таблице данных LM3886 как 85 мА.

Итак, мой трансформатор 18 В должен обеспечивать усилитель как минимум:

Теперь по общей мощности можно определить минимальную номинальную мощность трансформатора в ВА.

Преобразование полной мощности в номинальную мощность трансформатора, ВА

Чтобы преобразовать полную мощность в номинальную мощность трансформатора, необходимо умножить ее на коэффициент 1.5:

Это ВА, необходимая для каждого канала, поэтому для стереоусилителя, питаемого от одного трансформатора, просто удвойте его:

Найти трансформатор с ВА 222 будет сложно, но вы можете округлить до ближайшего значения и использовать трансформатор на 250 ВА или больше.

Определите подходящий размер радиатора

LM3886 нужен радиатор, достаточно большой, чтобы рассеивать выделяемое тепло, иначе он быстро выйдет из строя.Минимальный размер радиатора можно найти, рассчитав его максимальное тепловое сопротивление (в ° C / Вт) .

Однако сначала вам нужно знать максимальную рассеиваемую мощность вашего LM3886 (P _dmax ) и тепловое сопротивление на пути тепла от кристалла кристалла к окружающему воздуху.

Найдите максимальное рассеивание мощности

Максимальная рассеиваемая мощность — это предел, при котором активируется внутренняя схема SPiKe LM3886.При включении схемы SPiKe качество звука серьезно ухудшается, поэтому для предотвращения этого нам нужен радиатор с достаточно низким тепловым сопротивлением, чтобы рассеять максимальную мощность, рассеиваемую LM3886. P _dmax зависит от максимального напряжения питания вашего источника питания и импеданса вашего динамика:

Максимальное выходное напряжение питания от моего блока питания составляет ± 29,6 В, и я буду использовать динамики с сопротивлением 6 Ом, поэтому мой P _dmax составляет:

Итак, мой радиатор должен рассеивать 29.6 Вт мощности для предотвращения срабатывания схемы защиты SPiKe.

Найдите максимальное тепловое сопротивление радиатора

Есть три сопротивления тепловому потоку от LM3886:

θ _jc : тепловое сопротивление от соединения микросхемы (кристалла) до корпуса.

θ _cs : термическое сопротивление зазора между корпусом микросхемы и радиатором.

θ _sa : Тепловое сопротивление радиатора окружающему воздуху.

Больше мощности будет рассеиваться при понижении любого из тепловых сопротивлений на пути к окружающему воздуху. θ _jc — это свойство пластикового корпуса, в котором заключена матрица, поэтому мы ничего не можем сделать, чтобы уменьшить его.

θ _cs можно уменьшить с помощью термопасты между микросхемой и радиатором. Термопаста имеет тепловое сопротивление около 0,2 ° C / Вт, но точное значение используемого типа можно узнать у производителя.

Самый эффективный способ снизить общее тепловое сопротивление — это понизить θ _до с помощью более эффективного радиатора.Радиаторы с меньшим θ _и лучше рассеивают тепло.

Радиатор будет рассеивать пиковую мощность, производимую усилителем (P _dmax ), если его тепловое сопротивление (θ _sa ) меньше или равно значению, вычисленному по этой формуле:

LM3886 производится в двух разных корпусах: LM3886T и LM3886TF. LM3886T имеет металлический фланец на задней части корпуса, а LM3886TF полностью пластиковый. Пластиковый корпус LM3886TF дает более высокий θ _cs :

• LM3886T: θ _cs = 1 ° C / Вт
• LM3886TF: θ _cs = 2 ° C / Вт

T _jmax — максимальная температура перехода , или температура на кристалле микросхемы, выше которой включается схема теплового отключения.В техническом описании указано значение T _jmax , равное 150 ° C.

T _amb — температура окружающей среды в ° C, при которой будет работать усилитель. Типичное значение T _amb — комнатная температура (25 ° C).

Таким образом, максимальное тепловое сопротивление (θ _sa ) радиатора для моего усилителя с P _dmax 29,6 Вт составляет:

Так что мне понадобится радиатор с номиналом меньше или равным 2,1 ° C / Вт, чтобы он мог рассеивать максимальную мощность, производимую LM3886.

Вот один канал моего усилителя, подключенный к радиатору подходящего размера:

Расчет значений компонентов

Теперь, когда вы рассчитали требования к источнику питания и радиатору, следующим шагом является определение значений для компонентов в цепи усилителя. Я буду использовать схему, представленную ниже. Он в основном такой же, как в таблице данных, но с дополнительными включенными компонентами стабильности:

Примечание. Компоненты помечены так, как они указаны в таблице.

Вот схема расположения выводов LM3886 для справки:

Найдите минимальный требуемый коэффициент усиления

Для усиления можно установить любое значение, превышающее минимальное для LM3886 значение 10 В _o / V _i , но для получения желаемой выходной мощности оно должно быть выше определенного минимального значения. Минимальная настройка усиления вашего усилителя будет зависеть от входного напряжения, импеданса динамика и выходной мощности по формуле:

Я планирую использовать iPhone в качестве источника звука для моего усилителя с выходным напряжением 1 В.Выходная мощность, которую я получу с трансформатором и блоком питания, составляет 38,2 Вт, а импеданс моих динамиков — 6 Ом. Итак, мой минимальный выигрыш:

.

Поэтому мне нужно установить усиление не менее 15,1 В _o / V _i , если мне нужна выходная мощность 38,2 Вт на 6-омные динамики с входным напряжением 1 В.

Настройка усиления

Коэффициент усиления LM3886 можно установить, изменив номиналы резисторов R _i и R _f1 . Эти резисторы образуют делитель напряжения, который определяет напряжение на инвертирующем входе (вывод 9) LM3886:

.

Установка слишком высокого усиления может вызвать искажения.Установка слишком низкого уровня может сделать ваш усилитель слишком тихим. Хорошая настройка усиления, не слишком высокая, чтобы вызывать искажения, но не слишком низкая, чтобы дать вам хороший диапазон громкости, составляет от 27 до 30 дБ.

Прирост рассчитывается по следующей формуле:

Это дает вам коэффициент усиления по напряжению (V _o / V _i ) или коэффициент усиления. Чтобы преобразовать усиление по напряжению в усиление в децибелах (дБ), используйте эту формулу:

Резисторы более высокого номинала создают больше шума Джонсона-Найквиста, поэтому лучше всего найти соотношение R _f1 / R _i , которое обеспечивает желаемое усиление при низких значениях резисторов.

Я выбрал для своего усилителя коэффициент усиления около 27 дБ (22,4 В _— / В _и ). Чтобы поддерживать низкое сопротивление, я начал с установки R _и на 1 кОм. Затем я изменил формулу усиления, чтобы найти R _f1 с усилением 22,4 В _o / V _i :

Я собираюсь использовать в своем усилителе металлопленочные резисторы серии PTF Vishay-Dale, но наиболее близкое значение, которое я смог найти, было 20 кОм. Но использование резистора 20 кОм для R _f1 даст выигрыш:

Что достаточно близко к 27 дБ и выше 15.1 V _o / V _i минимальное усиление, необходимое для моей желаемой выходной мощности, входного напряжения и импеданса динамика.

Если вы создаете стереоусилитель, вам нужно, чтобы R _i и R _f1 имели жесткие допуски по сопротивлению. Если эти резисторы сильно различаются между двумя каналами, коэффициенты усиления будут разными, и один канал будет громче, чем другой. Идеально подходят металлопленочные резисторы с допуском 0,1% или меньше.

Балансировка входного тока смещения

После установки усиления следующим шагом является балансировка входных токов смещения путем выбора значений для R _в и R _b :

Если токи на неинвертирующем входе (вывод 9) и инвертирующем входе (вывод 10) различны, между ними будет возникать напряжение.Эта разница в напряжении будет усиливаться как шум.

Инвертирующий вход видит сопротивление R _f1 , а неинвертирующий вход видит сопротивление R _в и R _b последовательно. Вы уже нашли значение для R _f1 , когда устанавливали коэффициент усиления усилителя. Значения R _в и R _b выбраны таким образом, чтобы вместе они равнялись значению R _f1 . Это сделает ток на неинвертирующем входе равным току на инвертирующем входе.Чтобы найти значения R _в и R _b для конкретного R _f1 , используйте эту формулу:

Я использовал значение, указанное в таблице данных для R _b (1 кОм). Итак, с R _f1 на 20 кОм значение R _в , которое уравновешивает входной ток смещения для моего усилителя, составляет:

Вы, вероятно, сможете найти резистор 19 кОм, доступный с типом резисторов, которые вы используете, но 20 кОм — это самое близкое значение, которое я смог найти для резисторов Vishay-Dale PTF, поэтому мне придется с этим согласиться.

Установка среза низких частот на входе усилителя

C _в включен последовательно с неинвертирующим входом. Его основная функция — блокировать любой постоянный ток, присутствующий в аудиоисточнике, позволяя при этом проходить переменному току (аудиосигналу). Необходимо заблокировать постоянный ток в источнике звука, иначе он будет усиливаться вместе со звуковым сигналом и создавать высокое смещение постоянного тока в динамиках. Это искажает звук, чего мы не хотим по очевидным причинам.

В дополнение к функции блокировки постоянного тока, C _в и входной резистор (R _в ) образуют RC-фильтр верхних частот, который устанавливает нижний предел полосы пропускания усилителя на неинвертирующем входе:

Частота среза этого фильтра (также известная как точка -3 дБ или частота среза ) — это частота, с которой фильтр начинает работать.В фильтре высоких частот частоты ниже частоты среза будут ослаблены (приглушены). В фильтре нижних частот все частоты выше частоты среза будут приглушены. Мы будем использовать комбинации фильтров низких и высоких частот, чтобы установить полосу пропускания усилителя и улучшить стабильность.

Частота среза (F _c ) этого фильтра может быть найдена с помощью уравнения:

Уравнение можно изменить, чтобы найти значение C _в для конкретного F _c :

Вы нашли значение для R _в при балансировке входных токов смещения, поэтому теперь все, что вам нужно, это выбрать частоту среза.Нижний предел человеческого слуха составляет 20 Гц, поэтому F _c должен быть намного ниже этого значения, чтобы предотвратить ослабление низких частот. Идеально ниже 2–4 Гц.

Я предпочитаю слушать музыку с большим количеством басов, поэтому я выбрал для своего усилителя довольно низкий F _c . Я начал с 1,5 Гц, но вы можете использовать более высокие или более низкие значения, если хотите. Просто убедитесь, что частота ниже 20 Гц, иначе низкие частоты будут слабыми.

С F _c на 1,5 Гц значение моего C _в должно быть:

А 5.Конденсатор на 3 мкФ будет трудно найти, но довольно часто встречается близкое значение 4,7 мкФ. F _c с конденсатором 4,7 мкФ будет:

F _c 1,69 Гц довольно близко к моим желаемым 1,5 Гц, поэтому конденсатор 4,7 мкФ должен быть хорошим.

Поскольку C _в находится непосредственно на пути входного аудиосигнала, тип используемого конденсатора будет влиять на качество звука. Следует избегать электролитических, керамических и танталовых конденсаторов.Лучше всего здесь будет звучать металлическая полипропиленовая пленка хорошего качества, а еще лучше — металлическая полипропиленовая пленка в масляном конденсаторе.

Установка отсечки низких частот в контуре обратной связи

Второй фильтр верхних частот присутствует в контуре обратной связи с R _i и C _i :

Частота среза этого фильтра должна быть в 3-5 раз на ниже , чем у F _c C _в \ R _в фильтре верхних частот на входе.Если F _c этого фильтра на выше, чем на входного фильтра, усилитель будет передавать низкие частоты в контур обратной связи, с которыми он не может справиться. Это создаст напряжение на C _и и вызовет появление постоянного напряжения на инвертирующем входе, которое будет усиливаться и вызывать искажения. Следовательно, входной фильтр (C _в и R _в ) должен определять нижнюю полосу пропускания усилителя, а не фильтр контура обратной связи (C _i и R _i ).

Входной фильтр определяет нижнюю часть полосы пропускания, но C _i все еще влияет на низкие частоты. При меньших значениях C _i басы будут мягче и менее мощными, но при больших значениях C _i басы будут более плотными и более сильными.

Формула ниже даст вам отправную точку для значения C _i :

Я уже нашел значения для R _в , C _в , R _b и R _i , поэтому значение моего C _i должно быть больше, чем:

Округление до следующего общего значения емкости дает 220 мкФ.Давайте посмотрим, какая будет частота среза при этом. Мы можем использовать уравнение F _c с R _i и C _i :

Теперь я проверю, не является ли 0,72 Гц в 3-5 раз ниже, чем 1,69 Гц F _c моего входного фильтра:

Это в 2,3 раза меньше. Давайте попробуем несколько больших значений для C _i , чтобы увидеть, не можем ли мы сделать лучше, чем это. Повторение расчета F _c для конденсатора 330 мкФ дает 0,48 Гц.

3.В 5 раз меньше — это нормально, но я мог бы сделать даже лучше с конденсатором 470 мкФ. Повторение вычислений снова с конденсатором 470 мкФ дает F _c 0,34 Гц.

Конденсатор емкостью 470 мкФ установит F _c моего фильтра контура обратной связи в 4,9 раза ниже, чем F _c моего входного фильтра. Это здорово, поэтому я буду использовать конденсатор емкостью 470 мкФ для C _и .

C _i также находится в тракте аудиосигнала, поэтому следует использовать конденсатор хорошего качества.Емкость, вероятно, будет слишком высокой для использования полипропилена, поэтому вам, вероятно, придется использовать электролит. Тем не менее, существуют электролитические компоненты хорошего качества, такие как серия Elna Silmic II или Nichicon KZ, которые не должны отрицательно влиять на качество звука.

Установите обрезку высоких частот на входе усилителя

R _b и C _c образуют RC-фильтр нижних частот, который устанавливает верхний предел полосы пропускания усилителя на неинвертирующем входе:

В таблице данных C _c показаны подключенными между неинвертирующим входом и инвертирующим входом.В этой конфигурации C _c фильтрует радиочастоты и электромагнитные помехи, принимаемые входными проводами. К сожалению, это также увеличивает вероятность колебаний. Лучше всего подключить C _c от неинвертирующего входа к земле, как показано на изображении выше. Таким образом, C _c по-прежнему фильтрует радиочастоты, но он также действует как фильтр нижних частот, который устанавливает верхний предел полосы пропускания усилителя.

F _c этого фильтра должен быть установлен значительно ниже самой низкой частоты радиовещания в вашем районе и намного выше верхнего предела 20 кГц для человеческого слуха.Радиочастоты вещания в США:

• FM: от 87,5 до 108 МГц
• AM: от 535 до 1605 кГц

Я решил начать с F _c около 250 кГц. Она намного ниже самой низкой частоты AM-вещания (535 кГц), поэтому радиочастоты и большинство электромагнитных помех должны быть отфильтрованы. Кроме того, она намного выше верхней 20 кГц частоты человеческого слуха, поэтому более высокие звуковые частоты не будут ослабляться.

Чтобы найти значение для C _c , которое дает F _c 250 кГц, я просто изменим формулу частоты среза:

Поскольку 636 пФ не является обычным значением, я округлю до 680 пФ.С конденсатором 680 пФ F _c становится:

Таким образом, конденсатор 680 пФ установит верхнюю частоту среза на 234 кГц, что достаточно близко к моему желаемому F _c 250 кГц. C _c также находится на пути прохождения сигнала, поэтому следует использовать конденсатор хорошего качества. Лучшими типами диэлектрика для аудиоконденсаторов в диапазоне пикофарадов являются серебряная слюда или полистирол.

Компоненты устойчивости R _f2 и C _f

R _f2 и C _f подавляют резонанс в контуре обратной связи и повышают стабильность:

R _f1 , R _f2 и C _f образуют фильтр нижних частот в контуре обратной связи, но, как вы можете видеть из формулы в таблице данных, вычисление F _c этого фильтра довольно сложно :

Лучше всего определять значения для R _f2 и C _f с помощью программного обеспечения для моделирования схем, такого как LTSpice.Однако это выходит за рамки данной статьи, поэтому я просто буду использовать значения, указанные в таблице.

Но если вы хотите поэкспериментировать, уменьшение значения C _f повысит верхний F _c полосы пропускания, а увеличение значения снизит его.

Сеть Zobel

C _sn и R _sn образуют сеть Zobel на выходе усилителя:

Сеть Zobel используется для предотвращения колебаний, вызванных индуктивными нагрузками.Это также предотвращает попадание радиочастот, улавливаемых проводами динамиков, обратно на инвертирующий вход усилителя через контур обратной связи.

На высоких частотах сопротивление C _sn очень низкое, поэтому ток высокой частоты замыкается на землю. R _sn ограничивает ток высокой частоты, чтобы не было прямого замыкания на землю, которое могло бы превысить ограничение тока LM3886. Следовательно, меньшие значения R _sn делают сеть Zobel более эффективной при фильтрации радиочастот, но также увеличивает частоту среза, что, в свою очередь, снижает ее эффективность.

В таблице данных указано значение 2,7 Ом для R _sn и значение 100 нФ для C _sn . Это делает F _c :

589 кГц — это довольно много, тем более что самая низкая частота радиовещания AM составляет 535 кГц. Чтобы снизить его до более разумного уровня, я решил использовать 4,7 Ом для R _sn и 220 нФ для C _sn , что снижает F _c до 154 кГц:

154 кГц намного выше предела 20 кГц человеческого слуха и намного ниже любых радиочастот, которые могут улавливать провода громкоговорителей.

Поскольку R _sn должен шунтировать большие токи на землю, если усилитель колеблется, номинальная мощность должна быть не менее 1 Вт. C _sn должен иметь низкий ESR и низкий ESL, с номинальным напряжением больше, чем размах выходного напряжения между направляющими. Чтобы свести к минимуму индуктивность, расположите сеть Zobel рядом с выходным контактом (контакт 4) и сделайте дорожки короткими.

Сеть Тиле

В то время как сеть Zobel уменьшает колебания, вызванные индуктивными нагрузками, сеть Thiele снижает колебания, вызванные емкостными нагрузками, обычно из-за длинных акустических кабелей.Это также предотвращает попадание радиочастот, улавливаемых проводами динамиков, обратно на инвертирующий вход усилителя через контур обратной связи.

Катушки индуктивности

имеют низкое сопротивление току низкой частоты и высокое сопротивление току высокой частоты. Звуковые сигналы имеют относительно низкую частоту, поэтому они беспрепятственно проходят через катушку индуктивности. Катушка индуктивности препятствует высокочастотному колебательному току, который заставляет протекать через резистор, который гасит его.

В техническом описании рекомендуется использовать резистор 10 Ом, 5 Вт параллельно с резистором 0.Индуктор 7 мкГн. В стереоусилителе будет одна сеть Тиле на канал. Они должны быть расположены вдали от входной схемы усилителя, чтобы предотвратить помехи от магнитных полей, создаваемых индуктором. Хорошее расположение — рядом с выходными клеммами динамика, немного разнесенными или под углом 90 ° друг к другу, чтобы предотвратить взаимодействие магнитного поля между ними.

Изготовление индукторов

Индукторы для сети Тиле представляют собой проволочные сердечники с воздушным сердечником, изготовленные путем наматывания эмалированной проволоки (магнитной проволоки) вокруг цилиндрического объекта.Поскольку катушка индуктивности будет пропускать полный выходной ток усилителя, провод должен быть толстого сечения. От 12 до 18 AWG было бы хорошо. Используйте этот калькулятор однослойной воздушной катушки, чтобы узнать, сколько витков вам нужно для определенного диаметра проволоки и диаметра катушки.

Или вы можете рассчитать индуктивность самостоятельно по этой формуле:

В своей сборке я использовал магнитный провод 14 AWG, так как он толстый и его легко найти. Диаметр 14 AWG составляет 1,62814 мм. Я планировал использовать стержень отвертки диаметром 11 мм для формирования катушки.Введя эту информацию в калькулятор индуктивности, я обнаружил, что мне нужно около 12 витков, чтобы получить индуктор 0,7 мкГн.

Конденсаторы развязки источника питания

LM3886 имеет один отрицательный контакт источника питания (контакт 4) и два положительных контакта источника питания (контакты 1 и 5). Для отрицательного вывода питания необходим собственный набор развязывающих конденсаторов, а для положительных выводов питания используется отдельный набор развязывающих конденсаторов.

Большие развязывающие конденсаторы обеспечивают длительный источник резервного тока при высоком низкочастотном выходе усилителя.Большие значения улучшат характеристики низких частот. Типичные значения находятся в диапазоне от 470 мкФ до 2200 мкФ.

Разделительные конденсаторы средней мощности обеспечивают дополнительный ток для среднечастотного выхода. Они должны быть где-то между 10 мкФ и 220 мкФ.

Небольшие развязывающие конденсаторы очень быстро вырабатывают ток, помогая усилителю выводить более высокие звуковые частоты. Они также фильтруют шум и радиопомехи в блоке питания.

Разделительные конденсаторы также компенсируют паразитную индуктивность и сопротивление проводов питания и дорожек, ведущих к выводам питания микросхемы.Индуктивность и сопротивление препятствуют протеканию тока, который увеличивается с увеличением длины проводов и проводов. Поскольку источник питания находится относительно далеко от микросхемы, индуктивность и сопротивление являются проблемой. Чтобы максимизировать ток, протекающий к микросхеме, развязывающие конденсаторы следует размещать как можно ближе к выводам питания микросхемы.

Конденсаторы с более низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и меньшей эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL) являются лучшими типами для использования здесь.

Исследование Тома Кристиансена показывает, что керамический конденсатор X7R емкостью 4,7 мкФ, подключенный параллельно с электролитическим конденсатором 22 мкФ и электролитом 1000 мкФ, имеет значительно лучшие характеристики, чем подключенные параллельно конденсаторы на 100 нФ, 10 мкФ и 470 мкФ, рекомендованные в техническом описании. Это то, что я буду использовать в своем усилителе.

Цепь отключения звука

R _m , C _m и D1 образуют цепь отключения звука:

Когда ток, вытекающий из вывода отключения звука (вывод 8), меньше 0.5 мА, выход усилителя отключен, а когда ток больше 0,5 мА, выход не отключен.

Чтобы включить усилитель, нам нужно найти такое значение для R _m , чтобы ток, протекающий через контакт 8, был больше 0,5 мА. Это можно найти с помощью этой формулы:

Для моего усилителя, работающего от напряжения питания ± 29,6 В,

Итак, мой R _m должен быть меньше 54 кОм, чтобы ток на выводе 8 был больше 0.5 мА.

R _m и C _m создают постоянную времени, которая медленно уменьшает ток на выводе отключения звука при отключении питания усилителя и медленно увеличивает ток при включении усилителя. Стабилитрон на 16 В (D1) блокирует ток, протекающий через контакт 8, до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя диода (16 В). Это создает эффект плавного пуска / остановки, который постепенно увеличивает или уменьшает громкость вместо ее резкого уменьшения.

Время, необходимое для нарастания и спада тока, можно отрегулировать, изменив значения R _m или C _m в соответствии с формулой для постоянной времени RC:

Например, если мне нужен плавный пуск длительностью в одну секунду, я могу произвольно установить R _m на 10 кОм, а затем найти значение для C _m :

Таким образом, установка R _m на 10 кОм и C _m на 100 мкФ даст мне плавный старт длительностью в одну секунду.

Окончательная схема

Теперь, когда мы увидели, как рассчитать значения компонентов, мы можем приступить к проектированию компоновки печатной платы и схемы подключения. Если вы не хотите выполнять все вычисления, которые мы сделали выше, вы можете использовать значения, которые я использовал. Вот окончательная схема:

Примечание. Метки компонентов соответствуют меткам на компоновке печатной платы, представленной ниже. Щелкните изображение, чтобы отредактировать схему или изменить значения компонентов.

Проектирование плана местности

Схема заземления вашего усилителя оказывает большое влияние на качество звука.При правильно спроектированной схеме заземления выход усилителя будет полностью бесшумным, когда источник подключен и музыка не воспроизводится. При плохо спроектированной схеме заземления усилитель может издавать очень заметный гул или жужжащий звук.

Ключом к правильной схеме заземления является отделение слаботочных заземлений от сильноточных. Слаботочные заземления — это заземление для входных цепей и контура обратной связи. Сильноточные заземления — это заземление, подводимое к разделительным конденсаторам источника питания, сети Zobel и динамикам.Сильные токи, протекающие через слаботочные заземляющие проводники, создают постоянное напряжение, которое может появляться на входе усилителя и усиливаться в виде шума.

Чтобы отделить слаботочные заземления от сильноточных, мы создадим несколько сетей заземления:

• Заземление аудиовхода : Заземление кабеля аудиовхода
• Сигнальная земля : Земля для входной цепи — R _в , C _c и R _i / C _i
• Заземление динамиков : Заземление динамиков
• Заземление питания : Заземление для развязывающих конденсаторов источника питания, сети Zobel, конденсатора отключения звука и вывода заземления LM3886

Эти заземления должны подключаться только один раз к набору клемм, называемому основным системным заземлением .Основное системное заземление расположено как можно ближе к накопительным конденсаторам источника питания. Основное заземление системы будет подключаться к проводу заземления сети через схему защиты контура заземления (поясняется позже) и шасси усилителя.

Отдельные сети заземления подключаются к основной системе заземления, так что заземления с более высоким током находятся ближе к емкостным конденсаторам. На схеме ниже показано, как заказать заземление:

Заземление динамика и заземления аудиовхода проложено непосредственно от своих клемм на шасси к основному заземлению системы.

Проектирование макета печатной платы Дизайн печатной платы

также оказывает большое влияние на характеристики вашего усилителя. Ниже я расскажу о рекомендациях, которые я использовал при разработке этой топологии печатной платы. Печатная плата предназначена для одного канала, поэтому для стереоусилителя вам нужно будет собрать две платы:

Примечание. Компоненты на схеме печатной платы соответствуют приведенной выше схеме. Вы можете нажать на изображение выше, чтобы отредактировать компоновку печатной платы, изменить посадочные места компонентов и заказать печатную плату.

Печатная плата была разработана с помощью программного обеспечения для онлайн-дизайна EasyEDA. EasyEDA — это бесплатное программное обеспечение / услуга по изготовлению схем и плат для проектирования печатных плат, которая предлагает отличные цены на изготовление печатных плат по индивидуальному заказу.

Заказ печатных плат

Если вы нажмете кнопку «Fabrication Output» в редакторе плат EasyEDA, вы попадете на страницу, где вы можете заказать печатную плату. Вы сможете выбрать толщину меди, толщину печатной платы, цвет и количество для заказа:

Заказал 5 плат за 17 долларов.10 долларов и они были доставлены примерно за 10 дней. Готовые доски отлично смотрятся. Все следы и печать получились очень чистыми и точными, ни на одной из плат не было дефектов. Вот одна из печатных плат:

Рекомендации по проектированию печатных плат

Сильные токи, протекающие через источник питания и выходные дорожки, будут создавать магнитные поля, которые могут генерировать токи в контуре обратной связи и входных дорожках, если они проложены параллельно друг другу. Это может исказить входной сигнал, поэтому лучше держать их подальше друг от друга или направлять под углом 90 °.Размещение их клемм для печатных плат на противоположных сторонах платы упростит их разделение при прокладке трасс.

Любое пространство между дорожками одной и той же цепи создаст петлю, которая может передавать или принимать электромагнитные поля. Следы для подачи питания и заземления должны быть проложены близко друг к другу, чтобы уменьшить площадь контура. Точно так же аудиовход и дорожки сигнала должны быть проложены близко друг к другу. Простой способ минимизировать площадь петли — использовать заземляющие поверхности на нижнем слое печатной платы, что я и сделал на этом макете.

Заземление питания и сигнальное заземление — единственные цепи заземления на печатной плате. Каждый из них имеет свою электрически изолированную заземляющую пластину на нижнем слое. Поскольку заземление питания несет большие токи, а сигнальное заземление — низкие токи, они хранятся отдельно до тех пор, пока не подключатся к основному заземлению системы. На верхнем слое печатной платы трассы источника питания, выхода и сети Zobel проходят через заземляющий слой питания. Трассы входа и обратной связи проходят по плоскости заземления сигнала.Следы для подачи питания были сделаны очень широкими, чтобы минимизировать сопротивление и индуктивность.

Контур обратной связи должен быть как можно короче, чтобы уменьшить площадь контура. Я обрезал выводы резистора обратной связи (R _f1 ) и припаял его непосредственно к контактам 9 и 3, чтобы площадь контура была как можно меньше:

Индуктивность препятствует прохождению тока и создает резонанс с конденсатором, включенным последовательно. Поскольку индуктивность увеличивается с увеличением длины дорожки, лучше делать все дорожки как можно короче.Это особенно важно для разделительных конденсаторов источника питания, контура обратной связи, входных цепей и сети Zobel. Держите компоненты этих схем вплотную к контактам микросхемы, чтобы следы были короткими.

У нас есть больше советов и приемов по проектированию печатных плат в нашей статье «Как сделать нестандартную печатную плату», так что ознакомьтесь с ней, если вам интересно.

Соединяем все вместе

LM3886 — это усилитель на микросхеме Hi-Fi, поэтому для моего усилителя я использовал высококачественные компоненты аудио:

Общая стоимость обоих каналов составила около 118 долларов, не считая шасси, блока питания и проводки.Вы можете построить его гораздо дешевле с более дешевыми компонентами, если у вас ограниченный бюджет, просто не забудьте изменить посадочные места компонентов в топологии печатной платы.

Пайка и пайка

Перед тем, как припаять компоненты к печатной плате, используйте кусок наждачной бумаги с мелким зерном, чтобы удалить любые окисления с выводов компонентов. Это обеспечит более прочное паяное соединение и лучшую электропроводность.

Чтобы удерживать отдельные компоненты на месте во время пайки, используйте замазку, такую ​​как Sticky-Tac, на верхней стороне печатной платы.Сначала начните пайку самых маленьких компонентов и постепенно переходите к более крупным компонентам.

Старайтесь избегать стандартного оловянно-свинцового припоя 60/40 и используйте вместо него эвтектический припой 63/37. Припой 60/40 имеет широкий диапазон плавления, и когда он находится в нижней части диапазона, он становится пастообразным. Если компонент движется в пастообразной фазе, это может привести к образованию холодного паяного соединения. Меньший диапазон плавления эвтектического припоя ускоряет схватывание припоя и обеспечивает лучшее электрическое соединение.

Вот один канал моего усилителя после того, как я спаял компоненты:

В поисках шасси

Вам понадобится корпус, чтобы удерживать печатные платы и провода, а также для монтажа входных, выходных и силовых разъемов.Металлические корпуса — лучший тип, потому что они защищают усилитель от помех, вызываемых люминесцентными лампами, радио и сотовыми телефонами. К сожалению, бывает сложно найти шасси, которое подошло бы ко всему и при этом красиво выглядело. После долгих поисков я нашел компанию под названием Hi-Fi 2000, которая производит действительно хорошие металлические корпуса. Их веб-сайт на итальянском, но его можно перевести на английский. Я заказал их модель Galaxy 330 × 280 мм с передней панелью из черного анодированного алюминия толщиной 10 мм, и она отлично выглядит:

Они также выполняют сверление и печать на заказ, поэтому я попросил их настроить заднюю панель:

Перед тем, как заказать шасси, сделайте тестовую компоновку трансформатора, источника питания, печатных плат усилителя и радиаторов.Затем измерьте габаритные размеры, чтобы убедиться, что корпус подойдет ко всему.

Схема проводки внутри корпуса

После того, как печатные платы собраны и у вас есть шасси, самое время соединить все вместе. Схема электропроводки так же важна, как и схема печатной платы и схема заземления. Используйте приведенную ниже схему в качестве руководства для подключения различных частей вместе:

Щелкните изображение, чтобы просмотреть его в увеличенном виде.

Целью проводки является уменьшение или устранение электромагнитных помех между сильноточными и слаботочными проводами.Провода аудиовхода и провода заземления сигнала наиболее чувствительны к помехам от окружающих магнитных полей.

Провода питания, выходные провода динамика, трансформатор, выпрямительные диоды и провода сети переменного тока являются основным источником магнитных полей. Чтобы уменьшить помехи, держите аудиовход и сигнальные провода заземления подальше от этих частей или проложите их под углом 90 °, если их разделение неизбежно. Если вы сориентируете входную сторону печатных плат усилителя рядом с входными клеммами на шасси, провода можно будет сделать короткими и вдали от источников помех.

Любое пространство между проводами одной и той же цепи создаст петлю, которая может передавать или принимать электромагнитные поля. Чтобы свести к минимуму площадь петли, следующие наборы проводов должны быть плотно скручены вместе:

• Горячие и нейтральные провода сети переменного тока от входной клеммы до трансформатора
• Провода нулевого и вторичного переменного напряжения от трансформатора к источнику питания
• V +, V- и провода заземления от источника питания до каждой печатной платы усилителя
• Провода выхода динамика и заземления динамика от печатной платы усилителя / заземления основной системы до клемм шасси
• Аудиовход и входные провода заземления от входных клемм к печатным платам усилителя

Три провода источника питания (V +, V- и заземление) соединяют выход постоянного тока источника питания с каждой печатной платой усилителя.Эти провода должны быть толстыми, как можно более короткими и плотно скрученными. Я использовал 14 AWG, но все, что больше 18 AWG, подойдет.

По входным проводам и сигнальным заземляющим проводам протекают только слабые токи, поэтому они не обязательно должны быть толстого сечения. Я использовал твердый сердечник 22 AWG, который хорошо работает, потому что его можно скрутить в тугую катушку.

Кабели аудиовхода, идущие от источника к шасси усилителя, могут улавливать помехи. Если это становится проблемой, вы можете установить конденсатор емкостью 1 нФ между землей каждой входной клеммы и шасси, чтобы отфильтровать его.

Заземляющий провод сети должен быть прикреплен непосредственно к шасси с помощью болта и кольцевой клеммы. Я бы также использовал стопорную гайку или стопорную шайбу, чтобы предотвратить ее ослабление. Все металлические части усилителя (например, радиаторы) должны быть электрически подключены к шасси, чтобы обеспечить заземление для любых сетевых напряжений, которые могут контактировать с ними в случае неисправности.

Основное заземление системы подключается к цепи защиты заземления (обсуждается ниже), которая затем подключается к шасси.Схема защиты от заземления может подключаться к шасси с помощью болта, где заземляющий провод сети подсоединяется к шасси, или в отдельном месте.

Две сети Тиле расположены рядом с выходными клеммами динамика. Чтобы предотвратить взаимное влияние индукторов, они должны быть расположены на расстоянии друг от друга или ориентированы под углом 90 ° друг к другу.

Вот как я установил все внутри своего корпуса. Печатная плата правого канала установлена ​​в перевернутом виде, так что сторона ввода платы находится близко к RCA и 3.Входные клеммы 5 мм. При таком расположении радиаторы обеспечивают некоторую защиту от сетей Тиле и проводов переменного тока, ведущих к трансформатору:

Щелкните изображение, чтобы просмотреть его в увеличенном виде.

Схема защиты контура заземления

ЦЕПИ ЗАЩИТЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ МОГУТ БЫТЬ НЕЗАКОННЫМИ В НЕКОТОРЫХ ЗОНАХ. ПОЖАЛУЙСТА, ПРОВЕРЬТЕ СВОЙ МЕСТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОД ИЛИ ПРОКОНСУЛЬТИРУЙТЕСЬ С ЭЛЕКТРИКОМ ПЕРЕД УСТАНОВКОЙ ЭТОГО…

Когда вы подключаете источник звука с питанием к усилителю, магнитные поля от трансформатора источника и проводов источника питания могут быть связаны с проводами заземления входных аудиокабелей.Это называется контуром заземления, и он может создавать шум на выходе вашего усилителя.

Схема защиты контура заземления прервет ток контура заземления:

В нормальных условиях эксплуатации низковольтные токи контура заземления протекают через резистор (R1) на землю (шасси). Резистор снижает этот ток и размыкает контур заземления. В случае сильноточного замыкания ток короткого замыкания может протекать через диодный мост на землю. Обратите внимание, что шасси ДОЛЖНО быть электрически подключено к заземляющему проводу сети, чтобы предотвратить попадание сетевого напряжения на металлическое шасси в случае неисправности.Конденсатор предназначен для фильтрации любых радиочастот, принимаемых шасси.

Если используется схема защиты контура заземления, все входные и выходные клеммы должны быть электрически изолированы от шасси. В противном случае схема защиты контура заземления будет полностью отключена проводами заземления входа / выхода, которые соединяются с заземлением основной системы.

Схема защиты контура заземления может быть жестко смонтирована, но немного удобнее монтировать компоненты на печатной плате. Клемма «PSU 0V» подключается к основному заземлению системы.Терминал «Шасси» подключается к шасси:

Щелкните изображение, чтобы отредактировать компоновку, изменить посадочные места компонентов и заказать печатную плату.

Как это звучит?

Усилитель, который я построил, звучит невероятно хорошо. Это лучший усилитель, который у меня когда-либо был. Бас очень глубокий и чистый. Вы действительно можете это почувствовать. Высокие частоты чистые, но совсем не резкие. Я слышу детали в песнях, о которых даже не подозревал.