Материал: МРБ 1109.(1986).[doc]

тде L_л и С_л — соответственно индуктивность и емкость линии передачи пи­тания.

Волновое сопротивление линии передачи может служить хорошим крите­рием качества для сравнения различных систем разводки питания. Чтобы по­дучить хорошую развязку в динамическом режиме, волновое сопротивление линий передачи должно составлять не более нескольких Ом. Для этого необ­ходимо увеличить С_л и уменьшить L_л. Это достигается использованием плос­ких шин питания, расположенных как можно ближе, между которыми уста­навливается изолирующая прокладка с большой диэлектрической постоянной. Например, два провода круглого сечения с тефлоновой изоляцией, разнесенных на 1,5 диаметра, имеют Z₀=80 Ом. Однако если два плоских проводника ши­риной H=10 мм расположить один над другим и разделить тонкой (толщиной h ==100 мкм) полиуретановой пленкой (е = 7), то волновое сопротивление такой шины будет:

На практике сделать шины передачи с малым zq довольно сложно и до­рого, что вынуждает подключать к нагрузке между шинами питания и земли развязывающий керамический конденсатор емкостью от 0,1 до 1,0 мкФ [19] для обеспечения малого комплексного сопротивления шин питания. Чтобы иск­лючить динамические помехи через источник и дополнительно сгладить пуль­сации питающего напряжения, применяют развязывающие фильтры.

Для развязки слаботочных и чувствительных узлов по цепи питания ис-яользуются резистивно-емкостные и реже индуктивно-емкостные фильтры.

Итак, для улучшения характеристик системы питания, цепи разводки не­обходимо выполнять плоскими шинами; для развязки паразитного сопротивле­ния шины питания, непосредственно на зажимах нагрузки устанавливается ке­рамический конденсатор (с малой собственной индуктивностью) развязки пи­сания; а для развязки отдельных каскадов усилителя устанавливаются RC фильтры.

Внутренние источники шумов

Если даже исключены все внешние связи ФУ по помехам, все же имеется минимальный уровень собственных {внутренних) шумов. Собственные шумы имеются у всех электронных компонентов, на которых рассеивается иощность. Основными видами собственных шумов являются: тепловые, дробо­вые, контактные, импульсные.

Тепловые шумы возникают в результате теплового движения элект­ронов в веществе резистора и определяют нижний уровень шумов, достижи­мый в ФУ. Действующее значение напряжения тепловых шумов U_т, в разомк­нутой цепи, обусловленное наличием в ней сопротивления R,

где k — 1,38*10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана: Т — абсолютная темпера-тура, К; AF — полоса пропускания шумов, Гц; R — сопротивление, Ом. При комнатной температуре (290° К или 17'С): 4kT=1.6*10^-20 Вт/Гц,

Мощность тепловых шумов имеет равномерную частотную характеристику и в любой части спектра при одинаковой полосе имеет одинаковое значение, независимо от R:

P_ш = U²_т/R=4kTДF.

Для уменьшения напряжения тепловых шумов необходимо минимизировать сопротивление и полосу пропускания системы.

Дробовой шум связан с прохождением тока через потенциальный барьер. Он возникает из-за флуктуации среднего значения тока при хаотн-ческой диффузии носителей через базу транзистора и из-за случайного харак­тера генерации и рекомбинации пар электрон — дырка.

Действующее значение тока этого шума

где q=1,6-10-¹⁹ Кл — заряд электрона; 7₀ — среднее значение постоянного тока, А; ДF — полоса пропускания, Гц;

т. е. плотность дробового шума зависит только от значения проходящего тока и не зависит от частоты.

Контактные шумы вызываются флуктуацией проводимости вслед­ствие несовершенства контакта между двумя материалами. Они встречаются в композиционных резисторах, угольных микрофонах, транзисторах и диодах, и т. п., которые содержат множество сплавленных между собой частиц. В силу специфичной частотной зависимости их называют низкочастотными или 1/f шу­мами. Контактный шум I_f:

где А — постоянная, зависящая от вида материала контакта и его конфигу-рации; Т₀ — среднее значение постоянного тока, A; f — центральная частота полосы пропускания, Гц; ДF — полоса пропускания, Гц.

«Вес» контактных шумов из-за характеристики 1/f на низких частотах мо­жет быть очень большой. При исследованиях шумы 1/f наблюдаются даже при сигнале, имеющем период несколько часов. Контактные шумы — главный ис­точник помех в низкочастотных цепях.

Импульсные шумы обусловлены производственными дефектами и их можно устранить, улучшив процессы производства. Эти шумы вызываются дефектами в переходе полупроводникового прибора (обычно в виде метал­лических примесей). Импульсные шумы проявляются как резкие всплески и сопровождаются дискретным изменением уровня. Длительность шумовых им­пульсов колеблется от микросекунд до секунд, их амплитуда превышает амп­литуду тепловых шумов в 2... 100 раз, частотный диапазон составляет 0,01... ... 100 Гц. Так как этот шум связан с наличием тока, то наибольшее напря­жение шумов наблюдается в высокоомных цепях, например, во входной цепи ОУ. Для исключения импульсных помех необходимо обнаружить шумящий элемент и заменить его.

Учитывая, что все рассмотренные здесь источники шумов являются не­коррелированными, то они суммируются на основе правил сложения мощносей, следовательно, суммарное напряжение теплового, дробового, контактного и импульсного шумов определяется как

Для измерения напряжения шумов лучше всего пользоваться широкопо­лосным осциллографом. Основное преимущество осциллографа перед различ­ными вольтметрами в том, что на осциллографе можно наблюдать форму из­меряемого сигнала. При этом можно быть уверенным, что измеряются именно случайные шумы, а не наводки или фон сети частотой 50 Гц.

Действующее значение белого шума равно 1/8 (предполагается, что от­ношение амплитуды к действующему значению шумов составляет 4:1, при этом точность измерений не хуже 1,5%) двойного амплитудного значения сиг­нала, измеряемого на экране осциллографа. (При определении двойной амп« литуды на экране осциллографа один-два пика, которые будут значительно выше всей кривой сигнала, в расчет брать не следует.) Для количественной оценки шумов, вносимых отдельными электронными устройствами, используют коэффициент шума:

Коэффициент шума К_ш можно определить также как

K_щ = A_ВХ/A_ВЫХ,

где А_ВХ=Р_С.ВХ/Р_Ш.ВХ, A_вых = Р_с.вых/Р_ш.вых; т. е. K_ш показывает, во сколько раз отношение сигнал-шум на входе устройства больше отношения сигнал-шум на его выходе. Коэффициент шума многокаскадного усилителя определяется следующим выражением:

где K_ш1 и K_P1 — коэффициенты шума и усиления по .мощности первого каска­да; K_ш2 и K_р2 — те же коэффициенты для второго каскада и т. д.

Из этого уравнения следует, что при достаточном коэффициенте усиления первого каскада суммарный коэффициент шума определяется коэффициентов шума первого каскада.

Для уменьшения уровня помех и шумов в общей системе необходимо ограничивать полосу пропускания усилителя до значения, соответствующего полосе слышимых звуковых сигналов. Поэтому в начале тракта необходимо устанавливать фильтры, ограничивающие полосу слышимых частот. Полоса пропускания последующих ФУ выбирается из условия обеспечения высокого качества их динамических характеристик (линейность фазо-частотной характе­ристики, высокая крутизна переходной характеристики и т. п.).

Список литературы

1. Атаев Д. И., Болотников В. А. Унификация в радиолюбительских конструк­циях. — Радио, 1983, № 12, с. 32 — 35.

2. Пикерсгиль А., Беспалов И. Феномен «транзисторного звучания». — Радио, 1981, № 12, с. 36 — 38.

3. Банк М. У. Параметры бытовой приемно-усилительной аппаратуры и мето­ды их измерения. — М.: Радио и связь, 1982. — 136 с.

4. Лихницкий А. М., Школьников Р. М. Применение метода компенсации для измерения параметров усилителя низкой частоты. — Техника средств свя­зи. Сер. ТРПА, 1981, № 1, с. 25 — 34.

5. Атаев Д. И., Болотников В. А. Подавление помех и шумов в усилителях 34. — Радио, 1984, № 4, с. 43 — 45, № 5, с. 35 — 36.

6. Атаев Д. И., Болотников В. А. Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя. — Радио, 1982, № 4, с. 38 — 40.

7. Эфруси М. М. Микрофоны и их применение. — М.: Энергия, 1974. — 88 с.

8. Терехов А. О регулировании громкости. — Радио, 1982, № 9, с. 42 — 43.

9. Орлов П., Приходько А. О регулировании громкости в стереофонических усилителях. — Радио, 1980, № 6, с. 44 — 45.

10. Кинг Г. Руководство по звукотехнике: Пер. с англ. — Л.: Энергия 1980 — 384 с.

11. Изаксон И., Николаенко А., Смирнов В. Динамический фильтр «Маяк». — Радио, 1982, № 12, с. 34 — 36.

12. Боздех И. Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам: Пер. с чешск./Под ред. Б. Я. Меерзона. — М.: Энергоатомиздат, 1981. — 304 с.

13. Кононович Л. М., Ковалгин Ю. А. Стереофоническое воспроизведение зву­ка. — М.: Радио и связь, 1981. — 184 с.

14. Берендюков Ю., Ковалгин Ю., Синицын А., Егоров А. Квадрафония или система ABC? — Радио, 1982, № 9, с. 44 — 48.

15. ГОСТ 21185 — 75. Измерители уровня квазипиковые. Типы и основные пара­метры. Методы испытаний.

16. Никонов А. В., Папернов Л. 3. Измерители уровня звуковых сигналов — М.: Радио и связь, 1981. — 112 с.

17. Рачев Д. Вопросы любительского высококачественного звуковоспроизведе­ния: Пер. с болг. — Л.: Энергоатомиздат, 1981. — 184 с.

18. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ — Изд 2-е — М.: Мир, 1984. — 598 с.

19. Атаев Д. И., Болотников В. А. Выбор пассивных элементов для тракта 34. — Радио, 1985, № 6, с. 44 — 46, № 7, с, 38 — 39.

Оглавление

Предисловие

Основные технические показатели и характеристики усилителей звуко­воспроизведения

Общие сведения

Показатели качества

Селекторы входных сигналов

Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя

Микрофонные усилители

Фильтры

Регуляторы громкости, баланса и режима «Интим»

Нормирующие усилители

Шумоподавнтели

Регуляторы тембра, эквалайзеры

Квадрапреобразователи

Усилители мощности звуковой частоты

Узлы контроля уровня выходных сигналов

Узлы защиты звуковых колонок

Источники питания

Практические способы подавления помех и шумов в усилителях ЗЧ .

Источники помех

Защита проводов

Заземление

Экранирование

Развязка каскадов по питанию

Внутренние источники шумов

Список литературы

ББК 32.871

А 92

УДК 681.842:64

Редакционная коллегия:

Б. Г. Белкин, В. М. Бондаренко, В. Г. Борисов, Е. Н. Геништа, А.В.Горо­ховский С А. Ельяшкевич, И. П. Жеребцов, В. Г. Корольков,А. Д Смир­нов, Ф. И. Тарасов, Ю. Л. Хотунцев, Н. И. Чистяков

Атаев Д. И., Болотников В. А.

А 92 Практические схемы высококачественного звуковос­произведения. — М.: Радио и связь, 1986. — 136 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1109).

Рассматриваются показатели качества и конкретные отдельные взаимно совместимые функциональные узлы (корректоры, фильтры, шумоподавители и т. п.) высококачественных усилителей звуковой частоты, выполненных на транзисторах, микросхемах и других полупроводниковых приборах отечест­венного производства. Описываются функциональные узлы, позволяющие строить широкий набор усилительных устройств, оптимальных по различным показателям качества.

Для подготовленных радиолюбителей.

ББК 32.871

2402020000 — 136

А----------------69—86

046(01)-86

Рецензенты: Л. А. Галченков и канд. техн. наук Ю. И. Крылов

Научно-популярное издание

ДЖАВАНШИР ИСМАИЛ ОГЛЫ АТАЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ БОЛОТНИКОВ