Материал: МРБ 1109.(1986).[doc]

Ток потребления .............. 30 мА

Измеритель состоит из детектора (VD1, VT1) и каскада индикации (VT2, HL1 — HL5). При возрастании сигнала на входе устройства напряжение на конденсаторе С2 увеличивается (относительно 10 В). При этом последователь­но будут загораться светодиоды HL3, HL2, HL1. При дальнейшем росте вход­ного сигнала открывается транзистор VT2 и загорается светодиод HL4 и за­тем HL5. Характер зависимости порогов зажигания от уровня входного сигна­ла определяется выбором номиналов резисторов R3 — Кб.

Рис. 91. Принципиальная схема измерителя уровня сигнала на последовательно соединенных светодиодах (а) и с использованием детектора и порогового уси­лителя (б)

Для монтажа измерителя уровня использована унифицированная монтаж­ная плата. Применены резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы К53-1, К50-6, све­тодиоды АЛ307Б. Вместо указанных на схеме можно использовать транзисто­ры типов КТ315, КТ502, КТ361, КТ503.

Устройство практически не требует настройки. Достаточно проверить пра­вильность монтажа и подать питание от стабилизированного источника нап­ряжением 10 В и током не менее 30 мА. При желании можно изменить в не­больших пределах пороги срабатывания светодиодов подбором резисторов R3 — R6.

Узлы защиты звуковых колонок

Практически все современные линейные усилители мощности звуке» вой частоты построены с использованием двухполярного источника питания и о непосредственной (без разделительного конденсатора) связью с нагрузкой. Та» кая структура усилителя при всех достоинствах имеет один весьма существен­ный недостаток — возможность появления на выходе усилителя в случае его неисправности постоянного напряжения и, следовательно, выхода из строя дорогостоящей высококачественной динамической головки. Это обстоятельство вызывает необходимость в использовании специальных защитных устройств, отключающих нагрузку при появлении на выходе усилителя постоянного нап­ряжения. Неизбежная проблема, возникающая при создании таких узлов, сос­тоит в определении времени их срабатывания. Позднее срабатывание чревато выходом из строя головки. Преждевременное срабатывание может отключить систему при прохождении через усилитель сигнала очень низкой частоты. По­этому необходим некоторый компромисс при определении времени задержки срабатывания. Как показывает практика, достаточно 2 с, чтобы устройство ващиты не срабатывало при любых нормальных звуковых сигналах, но прв появлении неисправности отключала громкоговоритель без его теплового пов­реждения.

Кроме того, известно, что при включении питания возникает громкий щел­чок, вызванный переходными процессами в усилителе. Для устранения этого явления необходимо подключать громкоговорители к выходу усилителя с не­которой задержкой, достаточной для завершения переходных процессов (обыч­но 2... 3 с). Эту функцию также возлагают на устройство защиты.

Далее рассмотрены простые, но достаточно эффективные узлы защиты к задержки включения.

Устройство защиты и задержки подключения громкоговорителей на двух транзисторах. Оно имеет следующие основные технические характеристики:

Время задержки.............. 2 с

Напряжение срабатывания........... ±1,5 В

Напряжение питания............ 24 В

Ток потребления.............. 40 мА

На рис. 92 приведена принципиальная схема защитного устройства, под­ключающего громкоговорители с задержкой и отключающего их при появлении постоянного напряжения на выходе усилителя. В нормальном режиме работы усилителя при включении питания конденсатор С2 заряжается через резистор R6. Через некоторое время (2 с), определяемое номиналами С2 и R6, напря­жение на базе транзистора VT2 возрастает до значения, достаточного для его открывания. Реле K1 срабатывает и его контакты подключают громкоговори­тели к выходам стереоусилителя. Этим обеспечивается задержка подключения громкоговорителей к выходу усилителей.

Рис. 92. Принципиальная схема устройства защиты и задержки подключения громкоговорителей на двух транзисторах

При появлении на выходе усилителя постоянного положительного напря­жения оно через ФНЧ Rl, R2 С1 и диод VD2 открывает транзистор VT1, при этом напряжение на базе транзистора VT2 уменьшается и VT2 закрывается. Постоянное напряжение отрицательной полярности на выходе усилителя через диод VD1 также закрывает транзистор VT2. При этом срабатывает реле K1 и его контакты отключают громкоговорители. При нормальной работе усилиселя ФНЧ шунтирует вход узла защиты, предотвращая его срабатывание о» сигналов звуковых частот.

Для монтажа устройства использована унифицированная монтажная пла~ та. В нем применены резисторы МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, конденсаторы К50-6. Вместо транзисторов КТ315Г можно использовать КТ342А, КТ3102А. В уст­ройстве применено реле РЭС-47 (паспорт РФ4.500.417).

Налаживание узла защиты заключается в проверке правильности монтажа. Для работы необходим стабилизированный источник питания напряженней 24 В и током около 40 мА. Для проверки срабатывания на вход нужно по­дать постоянное напряжение около ±1,5 В.

Устройство защиты и задержки включения громкоговорителей на микро­схемах. Основной недостаток узла защиты на транзисторах заключается в сле­дующем. Сигналы с выходов отдельных каналов стереоусилителя подводятся через резисторы R1 и R2 и суммируются (см. рис. 92). Возможен случай {правда маловероятный), когда постоянные напряжения на выходах каналов могут иметь разную полярность и равные значения, и суммарный сигнал на входе защитного устройства будет соответствовать нормальной работе уси­лителя. При этом узел защиты не срабатывает, и громкоговорители обоих ка­налов выйдут из строя. Кроме того, в подобных устройствах используются конденсаторы довольно большой емкости.

На рис. 93 приведена схема узла защиты, в котором эти недостатки уст­ранены. Устройство защиты имеет следующие основные технические характе­ристика

Время задержки..............2оп

Напряжение срабатывания...........±2 В

Напряжение питания............+24 В

Ток потребления..............40 мА

Рис. 93. Принципиальная схема логического узла (а) и полная схема устройства защиты и задержки включения громкоговорителей на микросхемах (б)

Принцип работы устройства защиты основан на использовании пороговый свойств КМОП цифровых микросхем. Если подать смещение с помощью ре-аисторов R1 — R4 (см. рис. 93,а) на входы А и В микросхемы DD1 и DD2 та-ним образом, чтобы на входе А был потенциал выше порога срабатывания микросхемы, а на входе В — ниже, то на выходе Е будет присутствовать напряжение высокого уровня. Это состояние будет сохраняться, пока постоян­ное напряжение на входе С будет составлять ±2 В. Если напряжение станет выше +2 В, переключится микросхема DD2, если меньше — 2 В, сработает микросхема DDL При этом на выходе Е будет напряжение низкого уровня {лог. 0). Узел также обеспечивает задержку появления напряжения высокого уровня (лог. 1) на выходе Е в несколько секунд, определяемую временем за­рядки конденсатора С1 через резистор R3 до уровня выше U_Нит/2.

Полная схема устройства защиты приведена на рис. 93,6. Сигналы с вы­ходов левого и правого каналов стереоусилителя поступают на компараторы иа элементах DD1.1, DD1.3 и DD1.2, DD1.4. Пороги срабатывания компара­торов определяются резисторами Rl — R8. При нормальном режиме работы усилителя на выходах элемента DD1.3 и DD1.4 при включении питания при­сутствует напряжение низкого уровня и транзисторы VT1 и VT2 закрыты. По мере зарядки конденсаторов С1 и СЗ напряжения на входах (выводы 1 и 8) эле­ментов DD1.1 и DD1.2 растут и, как только они превысят порог срабатывания, на выходах компараторов появится напряжение высокого уровня: транзисторы VT1 и VT2 откроются, реле К1 сработает, и его контакты подключат громко­говорители к выходам стереоусилителя. Появление постоянного напряжения любой полярности выше 2 В на выходе любого канала вызывает срабатыва­ние одного из компараторов, закрывание одного из транзисторов и отключение контактами реле громкоговорителей.

Узел защиты смонтирован на унифицированной монтажной плате с ис­пользованием переходной платы для распайки микросхемы. В нем использо­ваны резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы К53-1, КМ-6. Вместо указанной на схеме можно использовать также микросхемы типов К176 и К561. В устрой­стве защиты использовано реле типа РЭС-47 (паспорт РФ4.500.417).

Налаживание узла заключается в установлении порогов срабатывания компараторов подбором резисторов R5 — R8. Для работы устройства необхо­дим стабилизированный источник питания напряжением 24 В и током около 40 мА.

Источники питания

В составе каждого усилительного устройства необходим источник пи­тания, который должен вырабатывать в общем случае одно или несколько значений постоянного напряжения. Являясь самым незаметным узлом в трак­те усилителя, источники питания по доставляемым хлопотам занимают одно нэ первых мест.

В связи с большим потреблением мощности усилителем 34 необходимое для ere питания постоянное напряжение получают трансформированием и по­следующим выпрямлением напряжения сети. Полученное таким способом нап­ряжение питания изменяется в зависимости от уровня входного звукового сиг-нала и колебаний сети и, как правило, имеет заметную пульсацию. Поэтому в цепь питания (особенно для питания предварительных каскадов усилителей 34) включают стабилизатор напряжения, который компенсирует эти изменения напряжения. Однако стабилизированные источники питания, обеспечивающие высокую стабильность (0,05%) и малый уровень пульсаций (5... 10 мВ) вы» ходнего напряжения, достаточно дороги, а в некоторых цепях (например, око­нечный усилитель мощности) и не обязательны. Для большинства усилителей 34 приемлемое значение нестабильности выходного напряжения составляет ±5% для выходного каскада и ±0,5% для предварительных каскадов уси­ления.

При выборе режимов работы и отдельных элементов источников питани» необходимо руководствоваться следующими замечаниями.

Мощность трансформатора выбирают выше музыкальной мощности (мощ­ности, которую может обеспечить усилитель с определенным коэффициентом гармоник, например K_г = 5%, при воспроизведении сигнала импульсного харак­тера (речь, музыка), если выходное напряжение источника питания не меня­ется при наличии или отсутствии входного сигнала) усилителя примерно на 20%. Выбор конденсаторов и диодов проводится не по установившемуся ре­жиму, а по предельным значениям тока, возникающего в момент включе­ния, так как разряженный конденсатор в момент включения выпрямителя эк­вивалентен короткозамкнутой цепи. Импульсный ток диода в этот момент не должен превышать допустимого значения. Для ограничения броска тока в мо­мент включения достаточно между вторичной обмоткой и выпрямителем вклю­чить резистор сопротивлением 0,5 Ом. Этот резистор одновременно ограничи­вает бросок тока через конденсатор фильтра и защищает сетевой предохрани­тель от выгорания в момент включения.

Рабочее напряжение конденсатора выбирают на 25% выше, чем выходное напряжение выпрямителя из расчета на наихудший вариант — отсутствие на­грузки при максимальном напряжении сети. Конденсатор фильтра должен сглаживать чрезмерные пульсации тока, иначе из-за рассеивания мощности электролитические конденсаторы нагреваются, и срок их службы сокращается.

Далее рассмотрены источники питания для усилителей 34, в которых уч­тены перечисленные требования.

Простой нестабилизированный источник питания. Для питания совреыек-ных усилителей мощности в большинстве случаев используют нестабилизиро­ванный источник напряжения. При этом питание предварительны! каскадов усилителя производят от этого же источника через маломощные параметри­ческие стабилизаторы и сглаживающие фильтры. С ростом сигнала ток потреб­ления усилителя увеличивается, напряжение в нестабилизированном источнике падает, пульсации становятся больше. Эти отклонения питающего напряжения не оказывают существенного влияния на работу усилителя при правильно выб­ранных параметрах источника питания и режимах работы функциональных узлов усилителя 34. Практическая схема нестабилизированного двухполярного источника питания приведена на рис. 94. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Номинальное выходное нестабилизированное напряжение . . ±24 В

Номинальный ток нагрузки выпрямителя....... 2 А

Номинальное выходное стабилизированное напряжение , . , ±15 В

Номинальный ток нагрузки стабилизатора...... 40 мА

Коэффициент пульсаций выходного напряжения выпрямителя при токе нагрузки 2 А.......... 10%