Материал: МРБ 1109.(1986).[doc]

Монтаж микрофонного усилителя производят на унифицированной мон­тажной плате методом объемного монтажа (см. рис. 32). Вместо транзистора КТ3102Е можно использовать КТ3102В, К.Т315Б, вместо микросхемы К153УД2 — К153УД1, К140УД7, К140УД8 и другие с соответствующими цепя­ми коррекции. Резисторы — МЛТ-0,125, СПЗ-22(R7), конденсаторы — КМ-4, КМ-6, К53-1.

Рис. 34. Принципиальная схема микрофонного усилителя на ОУ

Налаживание заключается в проверке правильности монтажа и установке подстроечным резистором R7 необходимого усиления. Для этого, подключив стабилизированный источник напряжением ±15 В, обеспечивающий ток в на­грузке не менее 20 мА, на вход узла с генератора звуковой частоты подают сигнал частотой 1 кГц и напряжением 1 мВ. Подстроечным резистором R7 на­пряжение на выходе микрофонного усилителя устанавливают в пределах 200... 250 мВ.

Если в схеме на рис. 35,а поменять местами резистор и конденсатор, то получается RC ФВЧ (рис. 35,6). В отличие от ФНЧ, ФВЧ пропускает ча­стоты выше частоты среза f_cp, ниже этой частоты АЧХ имеет спад с на­клоном 6 дБ на октаву. Соединяя каскадно ФВЧ и ФНЧ, можно построить полосовой фильтр.

Практическая схема полосового фильтра показана на рис. 36. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Входное напряжение:

номинальное............ 0,2 В

максимальное............ 4В

Выходное напряжение:

номинальное............ 0,16 В

максимальное............ 3,2 В

Коэффициент передачи в полосе пропускания .... 0,8

Перегрузочная способность, не менее...... 26 дБ

Частота среза............ 0,1 и 7 кГц

Крутизна спада АЧХ........... 6 дБ на октаву

Коэффициент гармоник, не более....... 0,08%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)..... 70 дБ

Напряжение питания........... 15 В

Ток потребления............ 3 мА

Рис. 36. Принципиальная схема низкочастотного и высокочастотного фильтров на пассивных элементах

Фильтр нижних частот (его включают кнопкой SB1) с частотой среза около 7 кГц состоит из резистора R1 и конденсатора С1. Для уменьшения влияния входного сопротивления последующих каскадов на параметры фильтра используется эмиттерный повторитель на транзисторе VT1, входное сопротив-, ление которого с учетом делителя R2, R3 образует нагрузку фильтра. Фильтр верхних частот с частотой среза около 100 Гц образован конденсатором С2 и входным сопротивлением каскада на транзисторе VT1. Его включают кнопкой SB2. Конденсаторы СЗ и С4 используются для развязки по постоянному току каскада на транзисторе VT1.

Поскольку сами фильтры состоят из пассивных цепей, то такие парамет­ры, как максимальное входное напряжение, коэффициент гармоник, перегру­зочная способность и т. п., определяются целиком последующими каскадами (в данном случае эмиттерным повторителем).

Полосовой фильтр собран на унифицированной монтажной плате. В нем использованы резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КМ-5, К53-1. Желательно, чтобы точность элементов, входящих непосредственно в фильтры (R1, C1, C2), была не хуже 2%. Вместо транзистора КТ3102В можно использовать также транзисторы КТ315, КТ342, КТ203. В качестве переключателей SВ1, SB2 по­дойдут любые на два положения, например П2К.

Для проверки работы фильтра необходим стабилизированный источник пи­тания напряжением 15 В и током не менее 5 мА. При монтаже без ошибок и «справных элементах фильтр практически работает без настройки.

Чтобы получить точное значение частот среза, поступают следующим обра­зом. В ФНЧ резистор R1 временно заменяют переменным резистором, парал­лельно С1 подключают осциллограф или вольтметр переменного тока. На вход фильтра с генератора звуковых частот подается сигнал частотой, равной fcp. Подстраивая переменный резистор, добиваются, чтобы напряжение на С1 стало равным 0,7 U_вх. После этого переменный резистор заменяют на соответствую­щий постоянный. Настройка ФВЧ производится аналогично подбором конденса­тора С2. Напряжение контролируют на выходе фильтра.

Фильтр верхних частот на ОУ К153УД2. Пассивные RC фильтры имеют значительное затухание, малую крутизну спада АЧХ, а сама АЧХ зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала и нагрузки в пределах полосы пропускания. Для улучшения параметров RC фильтров к ним присоединяют активные элементы — транзисторы или ОУ, работающие в простейшем случае по схеме повторителя. Так как повторитель не меняет фазы входного сигнала, то пассивное RC звено включают в цепь ПОС. Этим частично компенсируют потери сигнала и повышают крутизну спада АЧХ всего фильтра.

Сопротивление резисторов и емкость конденсаторов в активных фильтрах сравнительно небольшие даже на очень низких частотах, вследствие чего кон­струкция активных фильтров получается компактной.

Фильтр верхних частот на ОУ К153УД2 имеет следующие основные техни­ческие характеристики:

Входное напряжение:

номинальное........... 0,2 В

максимальное.......... 8В

Выходное напряжение:

номинальное........... 0,19 В

максимальное.......... 7,6 В

Коэффициент передачи в полосе пропускания . . 0,95

Перегрузочная способность, не менее . . . . 32 дБ

Частота среза........... 40 и 100 Гц

Крутизна спада АЧХ......... 6 и 12 дБ на октаву

Коэффициент гармоник, не более...... 0,07%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное) . . . . 66 дБ

Напряжение питания......... ±15В

Ток потребления . . . . ,..... 10 мА

На рис. 37 приведена схема этого ФВЧ. Он состоит из последовательно со­единенных пассивного RC ФВЧ на основе Г-образного звена C2R2 и собственно активного C3C4R3R4DA1 ФВЧ второго порядка. Такой фильтр (или фильтр Баттерворта) обладает максимально плоской АЧХ в пределах полосы пропу­скания.

При нажатии на кнопку SB1 включается пассивный RC фильтр C2R2R4 с частотой среза около 100 Гц, имеющий крутизну спада 6 дБ на октаву. На­жатие на кнопку SB2 приводит к включению активного ФВЧ. Точный расчет такого фильтра сложен, но при некоторых допущениях расчет упрощается. На­пример, принимая СЗ=С4 = С, R3=R4/2, R4 можно приближенно определить по формуле:

R4 = 0,707/(пf_СР С).

В данном случае фильтр имеет частоту среза около 40 Гц. Крутизна спада его АЧХ 12 дБ на октаву. При нажатии на обе кнопки включаются пассивный и активный фильтры, при этом ниже частоты 20 Гц наклон АЧХ увеличивается до 18 дБ на октаву.

Рис. 37. Принципиальная схема высокочастотного фильтра на ОУ К153УД2

Для монтажа фильтра использована унифицированная плата. Переключа­тели SB1 и SB2 могут быть любого типа на два положения, например П2К Номиналы конденсаторов и резисторов, входящие в фильтр, должны иметь точность 2%. Вместо микросхемы К.153УД2 можно использовать любые ОУ с соответствующими цепями коррекции, например, К153УД1, К140УД7, К140УД8.

Для проверки работы фильтра необходим стабилизированный двухполяр-ный источник питания напряжением ±15 В и током не менее 10 мА. При ис­пользовании в фильтре элементов с точностью не хуже 2% настройка не тре­буется. Если такие детали подобрать не удалось, поступают следующим об­разом. Вначале, пользуясь рекомендациями по настройке полосового фильтра, настраивают пассивный RC фильтр C2R2R4 (кнопка SB1 нажата). Затем, от­ключив пассивный RC фильтр, включают активный. Подбирая конденсаторы СЗ и С4, добиваются, чтобы напряжение на выходе фильтра на частоте среза (f_cp = 40 Гц) составляло 0,7 U_вх. На этом настройка заканчивается.

Фильтр нижних частот на ОУ К153УД2 (рис. 38). Он имеет следующие основные технические характеристики:

Входное напряжение:

номинальное....... . .... . . 0,2 В

максимальное.......... 8В

Выходное напряжение:

номинальное........... 0,19 В

Регуляторы громкости, баланса и режима «интим»

Регуляторы громкости являются неотъемлемой частью любого звуко­воспроизводящего устройства и предназначены для регулирования уровня зву­чания акустических систем при воспроизведении звуковых сигналов. Для сте­реофонических систем обязательным является также регулятор стереобаланса, который служит для плавного изменения соотношения уровней звучания пра­вого и левого каналов, позволяя перемещать в пространстве стереозону. Не­редко в современных звуковоспроизводящих устройствах также используют режим «Интим» или « — 20 дБ», снижающий уровень сигнала скачком в 10 раз что создает большие эксплуатационные удобства (при разговоре по телефону, контрольном прослушивании, выборе музыкальных программ и т. п.).

Известно, что из-за особенностей органов слуха человека при уменьшении уровня громкости наблюдается ухудшение восприятия низших и высших зву­ковых частот. Поэтому обычно применяют тонкомпенсированные регуляторы громкости, которые одновременно с уменьшением или увеличением громкости изменяют АЧХ усилительного устройства таким образом, чтобы она соответст-^; вовала широко известным кривым равной громкости [8]. Стандартизированные кривые равной громкости приводятся в рекомендациях Международной органи­зации стандартизации (ИСО).

Схемные решения регуляторов громкости и баланса базируются на резне-тивных делителях напряжения, в качестве которых используют переменные или I постоянные резисторы. К переменным резисторам предъявляют следующие тре-: бования: близость к нулю минимального регулируемого сопротивления; плавное, (без скачков) изменение сопротивления при перемещении движка резисторов с функциональной зависимостью, подчиняющейся показательному закону (группа В); отсутствие шумов и щелчков; идентичность изменения сопротивлений при их регулировании (для сдвоенных регуляторов в стереофонических системах). Пределы плавного регулирования громкости определяются диапазоном плавно­го изменения сопротивления используемых переменных резисторов. Применяе­мые в УЗЧ резисторы СПЗ-12 имеют диапазон плавного изменения до 60 дБ, СПЗ-12а-1 — до 80 дБ. Однако промышленные потенциометры не всегда удо­влетворяют перечисленным требованиям. Разбаланс сопротивлений сдвоенных переменных резисторов типов СПЗ-23, СПЗ-12, СПЗ-4, наиболее часто использу­емых для тонкомпенсированной регулировки громкости, достигает ±3 дБ, а изменение их сопротивления из-за люфта движка или оси ±6 дБ. Это приводит к разбалансу уровней сигналов в каналах стереоусилителя при регулирований громкости и к рассогласованию АЧХ, особенно заметному на малой и средней громкости.

От указанных недостатков свободен сдвоенный ступенчатый тонкомпенси­рованный регулятор громкости, построенный на дискретных резисторах и мно­гопозиционных переключателях [9]. В последние годы с развитием интеграль­ной технологии и созданием новой элементной базы получают распространение электронные регуляторы громкости и баланса на полевых транзисторах, КМОП коммутаторах, КМОП мультиплексерах, а также специальных микросхе­мах (например, К174УН12).

Кроме общепринятых характеристик для каскада регулирования специфи­ческой является глубина регулирования громкости — отношение номинального выходного напряжения к напряжению на выходе при положении регулятора громкости, соответствующем минимальной громкости в пределах плавной регу­лировки, выраженное в децибелах.

Рассмотрим варианты схем регулировки громкости и баланса с применени­ем различной элементной базы.

Типовой каскад регулирования громкости и баланса на переменных рези­сторах групп В и А. В качестве простейшего регулятора громкости может слу­жить обычный переменный резистор, включенный по схеме делителя напряже­ния. Однако некоторые особенности слухового восприятия звуковых давлений-различных частот требуют усложнения этого каскада в усилителях высокого класса. Чувствительность уха, максимальная на средних частотах, падает нг низших и высших частотах. При увеличении уровня громкости чувствитель­ность уха в области низших частот заметно возрастает. В области высших ча­стот чувствительность также возрастает, но ее рост значительно зависит от ин­дивидуальных особенностей слуха каждого человека (особенно заметна зави­симость восприятия высших частот от возраста).

максимальное.......... 7,6 В

Коэффициент передачи в полосе пропускания . . 0,95

Перегрузочная способность, не менее .... 32 дБ

Частота среза........... 10 и 20 кГц

Крутизна спада АЧХ......... 6 и 12 дБ на октаву

Коэффициент гармоник, не более...... 0,07%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное) .... 66 дБ

Напряжение питания......... ±15 В

Ток потребления.......... 10 мА

Рис. 38. Принципиальная схема низкочастотного фильтра на ОУ К153УД2

Если поменять местами резисторы и конденсаторы, то ФВЧ (см. рис. 37) преобразуется в ФНЧ (рис. 38). Элементы R2, С2, С4 образуют пассивный ФНЧ с крутизной спада АЧХ 6 дБ на октаву и частотой среза около 10 кГц, а элементы R3, R4, СЗ, С4, DA1 входят в активный ФНЧ с наклоном спада АЧХ 12 дБ на октаву и частотой среза около 20 кГц. Упрощенный расчет активного фильтра можно-произвести, принимая R3=R4=R и СЗ=2С4; емкость! конденсатора С4 определяют по формуле: C4 = 0,707/(2пf_CpR).

Одновременное включение активного и пассивного фильтров обеспечивает на частотах выше 20 кГц крутизну спада АЧХ фильтра 18 дБ на октаву.

Конструкция и детали в ФНЧ такие же, как и в ФВЧ на ОУ К153УД2. Фильтр налаживают в такой же последовательности, что и предыдущий фильтр. Частоты среза устанавливают, подбирая резисторы R2 — R4.