Материал: МРБ 1109.(1986).[doc]

Рис. 12. Принципиальная схема цифрового селектора входных сигналов на инте­гральных аналоговых коммутаторах

Для устранения дребезга контактов SB1 — SB4 используется цепь, состоящая из резистора R6, конденсатора С1 и микросхемы DD7. Светодиоды НЫ — HL4 индицируют, какой из четырех каналов включен. Число каналов при желании может быть увеличено. В качестве исполнительного устройства используются реле РЭС55А (паспорт РС4.569.600-02), подключенные к прямым выходам триг­геров через инвертирующий усилитель на микросхемах DD8, DD9. Если его вы­полнить на дискретных элементах (например, на транзисторе КТ315), то можно будет использовать реле других типов, например РЭС10, РЭС15, РЭС22. Вме­сто двух микросхем К155ТМ2 можно использовать одну К155ТМ8, содержа­щую четыре D-триггера.

Для нормальной работы селектора в цепь питания микросхем включены конденсаторы С4 — С7 (КМ-5, К.М-6) емкостью 0,022 ... 0,047 мк (по одному на каждые две из них).

Рис. 13. Принципиальная схема цифрового селектора входных сигналов на муль-типлексерах КМОП структуры

Цифровой селектор входных сигналов на интегральных аналоговых коммута­торах. На базе цифровых микросхем МОП-структуры оказалось возможным из­готовить не только узел управления селектором, но и переключатель аналоговых сигналов, например на микросхеме К176КТ1. На рис. 12 приведена схема од­ного канала селектора входных сигналов на аналоговых коммутаторах. Он име­ет следующие основные технические характеристики:

Число положений............ 4

Максимальная амплитуда коммутируемого сигнала . . 4,5 В

Полоса частот . . .......... 20... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник в полосе частот 20 Гц... 20 кГц 0,2%

Напряжение питания........... -9В

Микросхема К176КТ1 содержит четыре аналоговых ключа DD2.1 — DD2.4, каждый из которых содержит аналоговый вход А, выход и вход С цифрового управления. Аналоговый сигнал можно подавать в любую сторону, т. е. как с входа на выход, так и с выхода на вход.

Ключ имеет два рабочих положения, зависящих от уровня управляющего напряжения на входе С. При подаче на вход С напряжения низкого уровня (лог. 0) он разомкнут. При этом сопротивление между входным и выходным выводами обычно более 10 МОм, а ток утечки между ними не превышает 2 мкА. Емкость разомкнутых контактов составляет примерно 0,2 пФ. Когда на вход С поступает напряжение высокого уровня :(лог. 1), ключ переходит во включенное состояние. При этом сопротивление замкнутого ключа составляет примерно 300 Ом. Это значение нелинейно изменяется в зависимости от амплитуды вход­ного напряжения. При напряжении сигнала, близком к нулю, она минимальна, а при напряжении сигнала, близком к половине напряжения питания, — макси­мальна. Нелинейные искажения получаются минимальными, когда диапазон из­менений сопротивлений ключа значительно меньше сопротивления нагрузки, ко­торое должно быть не менее 100 кОм. При использовании микросхемы К176КТ1 необходимо, чтобы уровень входного сигнала не превышал напряжения источ­ника питания, иначе резко возрастут нелинейные искажения.

В данном случае при питании от однополярного источника напряжением 9 В нужное смещение на входах создается с помощью стабилитрона VD1. Со­стояние аналогового переключателя DD2 определяется двумя RS триггерами DD3, которые управляются с помощью кнопочных переключателей SB1 — SB4 через шифратор на элементах DD1.1 — DD1.4. Состояние триггеров дешифриру­ется микросхемой DD4. В зависимости от нажатой кнопки на одном из выхо­дов DD4 появляется напряжение высокого уровня, которое подается на вход С соответствующего ключа, и он открывается. При подаче напряжения питания конденсатор С1 закорачивает кнопку SB4, и селектор коммутирует вход 4. Под­ключенный вход индицируется одним из четырех светодиодов HL1 — HL4.

При монтаже микросхем серии КД76 следует обратить внимание, чтобы сво­бодные информационные входы были соединены или с задействованными входа­ми того же элемента или с одной из шин питания согласно логике работы мик­росхемы. Кроме того, необходимо соблюдать меры предосторожности для исключения случайного пробоя микросхемы статическим электричеством. Напря­жение питания в устройстве с использованием микросхем серии К176 должно со­ответствовать напряжению входного сигнала.

Цифровой селектор входных сигналов на мультиплексерах КМОП струк­туры. В составе КМОП микросхем ряда серий, например, К564, есть мульти-плексер аналоговых и цифровых сигналов (К564КП1). Применение его в ка­честве переключателя аналоговых сигналов позволяет заметно улучшить пара­метры селектора входных сигналов. Схема одного канала селектора приведе­на на рис. 13. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Число положений............ 4

Максимальная амплитуда коммутируемого сигнала . . 7,5 В

Полоса частот............ 20 ... 40 000 Гц

Коэффициент гармоник в полосе частот 20 Гц... 20 кГц 0,1%

Напряжение питания........... 15 В

Как видно из рис. 13, узел цифрового управления аналогичен примененно­му в предыдущем селекторе (ом. рис. 12). Двоичный код сигнала, управляю­щего мультиплексером DD1, снимается с выходов RS триггеров на элементах DD3.1 — DD3.4. В зависимости от кода на входах Al, A2 микросхемы DD1 к ее выходу (вывод 3) подключается один из входов. Чтобы обеспечить нужный режим работы мультиплексера по постоянному току, на входы 0 — 3 через ре­зисторы R5 — R8 подано напряжение со стабилизатора на стабилитроне VD1. Для развязки по постоянному току на входах селектора включены конденса­торы С1 — С4.

Микросхемы серии К564 имеют защиту от статических зарядов. Для до­полнительной защиты на входах установлены резисторы Rl — R4. Для лучше­го согласования сигнал с выхода мультиплексера на последующие каскады по­ступает через развязывающий каскад на операционном усилителе DA1. Его усиление в пределах 5 — 10 раз можно регулировать подстроечным резисто­ром R11.

Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя

Граммофонные пластинки в настоящее время являются одним из ос­новных носителей высококачественной звуковой информации. Их качество зву­чания в большой степени зависит от технических показателей предварительного тракта воспроизведения. Одним из основных качественных показателей тракта является АЧХ. В электрофонах высшего класса АЧХ должна быть равномер­ной в диапазоне частот 20... 20 000 Гц. Амплитудно-частотная характеристика тракта воспроизведения определяется частотными характеристиками головки звукоснимателя, частотной характеристикой канала записи и предусилителя-корректора.

Амплитудно-частотная характеристика головки звукоснимателя представля­ет собой зависимость напряжения, развиваемого звукоснимателем на номиналь­ной нагрузке, от частоты при воспроизведении гармонических сигналов с неиз­менной амплитудой колебательной скорости. Частотная характеристика канала записи — это зависимость колебательной скорости резца рекордера от частоты сигнала при условии, что ЭДС входного источника одинакова во всем диапазоне рабочих час­тот. Амплитудно-частотная ха­рактеристика предусилителя-кор-ректора зависит от типа головки звукоснимателя (пьезоэлектричес­кая или магнитная) и выбирает­ся таким образом, чтобы с уче­том собственной АЧХ обеспечить коррекцию АЧХ канала записи. На рис. 14 штриховой линией показана стандартная АЧХ кана­ла записи в соответствии с ГОСТ 7893 — 72. Ослабление низких час-гот и подъем высоких в стандар­тной характеристике канала ме­ханической записи позволяет сох­ранить одинаковую ширину запи­сываемой канавки во всем рабо­чем диапазоне частот, что улучшает отношение сигнал-шум на высоких часто­тах и снижает нелинейные искажения на низких.

Рис. 14. Стандартная частотная характери­стика канала механической записи и пред-усилителя-корректора

Как правило, в высококачественной аппаратуре применяются звукоснима­тели с магнитными головками. Возникающая в них ЭДС пропорциональна ко­лебательной скорости воспроизводящей иглы. Следовательно, она воспроизво­дит характеристику канала записи. Поэтому выходное напряжение звукоснима­теля должно быть скорректировано. Это делают в предварительном усилителе-корректоре. На рис. 14 сплошной линией изображена стандартная АЧХ преду-силителя-корректора для магнитной головки звукоснимателя.

Большое влияние на качество воспроизведения механической записи оказы­вают, наряду с параметрами магнитной головки, характеристики предусилите-ля-корректора [6]. Корректор, предназначенный для работы в составе высокока­чественной аппаратуры, должен иметь хорошие технические характеристики: низкий уровень собственных шумов, незначительный коэффициент гармоник, большой динамический диапазон, АЧХ, обратную АЧХ канала записи по ГОСТ 7893 — 72, входное и выходное сопротивления, обеспечивающие согласова­ние соответственно с магнитной головкой и основным усилителем 34.

Для большинства выпускаемых в настоящее время отечественной и зару­бежной промышленностью магнитных головок звукоснимателей унифицирован средний уровень выходного сигнала на частоте l000 Гц при амплитуде колеба­тельной скорости 10 см/с. Он равен 2,5 мВ. Оптимальное сопротивление на­грузки составляет 47 кОм. При таком сопротивлении для большинства головок гярантируется отсутствие заметных электрических резонансов в рабочем диапа­зоне частот и максимальное отношение сигнал-шум. Искажения и шумы, вноси­мые головкой звукоснимателя в общий тракт звуковоспроизведения, невелики, поэтому степень искажений и шумов в тракте в основном определяется харак­теристиками корректора.

Предусилители-корректоры магнитных головок звукоснимателя характери­зуются следующими «сновными параметрами:

максимальное входное напряжение [мВ] — наибольшее действующее зна­чение синусоидального входного напряжения на частоте 1 кГц, при котором коэффициент гармоник выходного напряжения не превышает 0,5%;

максимальное выходное напряжение [В] — наибольшее значение выходного напряжения на частоте 1 кГц при коэффициенте гармоник не более 0,5%;

перегрузочная способность [дБ] — отношение максимального входного на­пряжения к номинальному входному, равному 2,5 мВ;

коэффициент усиления — отношение выходного номинального напряжения к номинальному входному, равному 2,5 мВ, на частоте 1 кГц;

отклонение АЧХ от стандартной [дБ] — максимальное отклонение АЧХ ре­ального корректора от стандартной АЧХ предусилителя-корректора, определяе­мой ГОСТ 7893 — 72 (RIAA). Нередко для уменьшения помех от вибраций дви­жущегося механизма на низких частотах устанавливают меньший подъем час­тотной характеристики предусилителя-корректора. В этом случае отклонение АЧХ от стандартной задается в полосе 100... 20000 Гц;

отношение сигнал-шум (невзвешенное) [дБ] — отношение действующего зна­чения номинального выходного напряжения |(при номинальном входном, равном 2,5 мВ) к действующему значению напряжения выходного шума. Измерения проводят без взвешивающих фильтров. Напряжение шумов измеряют при шун­тировании входа усилителя-корректора резистором, имеющим сопротивление 2,2 кОм (равном эквивалентному сопротивлению головки звукоснимателя на ча­стоте 1 кГц);

коэффициент гармоник [%] — наибольшее значение коэффициента нелиней­ных искажений выходного синусоидального сигнала; его измеряют в полосе ча­стот 20 ... 20 000 Гц при входном напряжении 1 В.

Далее будут описаны схемы предусилителей-корректоров, согласованных по входу с выходом магнитных звукоснимателей, работающих на нагрузку сопро­тивлением 47 кОм. Для всех корректоров номинальный уровень входных сиг­налов 2,5 мВ, выходное сопротивление 1 кОм.

Чтобы конструкции обладали приводимыми далее техническими характе­ристиками, монтаж корректоров следует вести в соответствии с данными черте­жами печатной и монтажной плат. Изменение компоновки может привести к ухудшению коэффициента гармоник и отношения сигнал-шум. Для изготовления всех печатных плат авторы использовали односторонний фольгированный стекло­текстолит толщиной 1,5 мм. На каждой плате в основном размещено два иден­тичных канала корректора для работы со стереофонической головкой звукосни­мателя. При соединении корректора с головкой звукоснимателя и с остальным усилителем следует руководствоваться рекомендациями на с. 126.

Простой корректор на двух транзисторах. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Максимальное входное напряжение........ 40 мВ

Максимальное выходное напряжение........ 4В

Перегрузочная способность, не менее ........ 24 дБ

Коэффициент усиления на частоте 1 кГц....... 10О

Отклонение АЧХ от стандартной......... ± 1 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)....... 65 дБ

Коэффициент гармоник, не более......... 0,1%

Напряжение питания............ 15В

Ток потребления.............. 1,5 мА

Рис. 15. Принципиальная схема простого корректора на двух транзисторах

Такой корректор является наиболее простым и распространенным. Несмо­тря на простоту, он обладает достаточно хорошими показателями качества, обеспечивает необходимое усиление, коррекцию АЧХ записи, а также не сложен в изготовлении и настройке.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 15. Он состоит из вход­ного (на транзисторе VT1) и выходного (VT2) каскадов, транзисторы в них включены по схеме с общим эмиттером. Гальваническая связь между каскада­ми улучшает частотную и фазовую характеристики усилителя без ООС. Для стабилизации рабочей точки транзистора VT1 смещение на его базу подается через резистор R5 с эмиттера транзистора VT2. Цепь ООС на элементах R3, С2, R4, СЗ, установленных между коллектором VT2 и эмиттером VT1, обеспе­чивает необходимую коррекцию частотной характеристики предусилителя-коррек-тора. Чтобы уменьшить влияние пульсаций источника питания используется RC фильтр C6R9C7.

Рис. 16. Печатная (а) и монтажная (б) платы простого корректора на двух тран зисторах

Конструктивно предусилитель-корректор смонтирован на печатной плате, показанной на рис. 16. На ней размещают детали и второго корректора. При работе с магнитным стереофоническим звукоснимателем каждую пару транзи­сторов, работающих на отдельный корректор, необходимо подобрать по коэф­фициенту передачи тока. Коэффициент прямой передачи тока транзисторов VT1 в VT2 должен быть не менее 200. Кроме указанных на схеме можно использо­вать транзисторы КТ315Б и КТ342В. При этом изменять номиналы элементов не нужно. Чтобы АЧХ каждого корректора не отклонялась от стандартной бо­лее чем на ±1 дБ, номиналы резисторов и конденсаторов в цепях коррекции (R3, С2, R4, СЗ) не должны отличаться от указанных на схеме более чем на 2%.

Налаживание усилителя заключается в проверке правильности монтажа. При правильно выполненном монтаже и исправных деталях корректоры прак­тически не нуждаются в настройке. На частоте 1 кГц коэффициент гармоник каждого корректора не должен превышать 0,08% при U_Выт=1 В. Для пита­ния двух корректоров необходим источник, обеспечивающий при напряжении 15 В ток не менее 3 мА.

Корректор на микросхеме К548УН1. Одним из основных недостатков прос­тых предусилителей-корректоров, состоящих из двух-трех транзисторных усили­тельных каскадов, является рост нелинейных искажений с понижением часто­ты входного сигнала. Это связано с особенностями коррекции АЧХ записи к уменьшением глубины ООС на этих частотах. Один из путей устранения это­го недостатка — применение усилителей с большим коэффициентом усиления, охваченных глубокой ООС. В качестве таковых можно использовать операци­онные усилители (ОУ).

Хорошие результаты дает применение микросхемы К548УН1, которая име­ет пониженный уровень собственных шумов, лучшее подавление фона и помех источника питания. Принципиальная схема предусилителя-корректора, выпол­ненного на ней, приведена на рис. 17.

Корректор имеет следующие основные технические характеристики:

Максимальное входное напряжение........ 45 мВ

Максимальное выходное напряжение........ 5,9 В

Перегрузочная способность, не менее........ 25 дБ

Коэффициент усиления на частоте 1 кГц....... 130

Отклонение АЧХ от стандартной......... ±0,6 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)....... 69 дБ

Коэффициент гармоник, не более.........0,2%

Напряжение питания............ 24 В

Ток потребления.............. 10 мА

Микросхема DA1 включена по схеме неинвертирующего усилителя с исполь­зованием обоих транзисторов входного дифференциального каскада. Отрица­тельная обратная связь по постоянному току (через резисторы R2, R4, R6) оп­ределяет режим работы микросхемы. Конденсаторы СЗ и С4, входящие в цепь ООС, формируют стандартную АЧХ. Конденсаторы С1 и С5 служат для развязки по постоянному току источ­ника сигнала и нагрузки, конденсатор С6 устраняет паразитную связь по це­пи питания.

Рис. 17. Принципиальная схема кор­ректора на микросхеме К548УН1

Рис 18. Печатная (а) и монтажная (б) платы корректора на микросхеме К548УН1