Транзисторный УМЗЧ с повышенной динамической термостабильностью

Транзисторный УМЗЧ с повышенной динамической термостабильностью

Перед первым включением плавкие вставки в цепях питания заменяют ре­ зисторами сопротивлением 22. 33 Ом и мощностью 5 Вт, а движки подстроечных резисторов устанавливают в среднее положение (у резистора R37 — в поло­ жение максимального сопротивления). Нагрузка отключена, вход замкнут. Медленно повышая напряжение пита­ ния, контролируют потребляемый ток в обеих цепях питания; он не должен пре­ вышать 0,15 А. Доведя напряжение на конденсаторах С14, C15 до +/-18 В, проверяют указанные на схеме напряже ния: на диодах VD3, VD4 должно быть по 1,5. 1,7 В; на стабилитронах

VD5, VD6 — по 7,4. 7,6 В. На выходе напряжение должно быть в пределах ±0,3 В, а токи, потреб ляемые от источников питания, должны быть одинаковыми. Повысив напряжение питания до +/-25 В (на C14, C15), снова про­ веряют указанные напряжения и потребляемый ток.

Контролируя осциллографом выходное напряжение, убеждают ся в отсутствии самовозбуждения усилителя. Затем устанавливают минимум постоянного напряже­ ния на выходе подстроечным резистором R15. Далее выста­ вляют ток покоя выходного каска да подстроечным резистором R37, при необходимости подби­ рают R36. Контролируя милли­ вольтметром напряжение на выходе, размыкают вход и под­ строечным резистором R6 уста­ навливают на выходе такое же напряжение, как до размыкания. Затем, вновь замкнув вход, как можно точнее минимизируют напряжение смещения на выхо­ де резистором R15. Разомкнув вход, опять проверяют напряже­

ние на выходе и, если потребуется, доводят до нуля резистором R6.

На тестовых сигналах — синусоиде и меандре частотой 1 кГц — проверяют отсутствие самовозбуждения при раз­ личных амплитудах, вплоть до ограниче ния. Возможны три вида самовозбужде­ ния (например, из-за использования других типов транзисторов). Первый, как правило, связан с излишним фазо­ вым сдвигом в петле общей ООС, что устраняется увеличением емкости кон­ денсаторов С10 и C11; при этом надо учитывать соответствующее снижение частоты первого полюса в петле ООС и максимальной скорости нарастания

Окончание Начало см. в "Радио", 2007, № 9

напряжения на выходе. Второй обуслов­ лен фазовым сдвигом в петле ООС узла стабилизации тока покоя; его снижают уменьшением сопротивления резисто­ ра R38. Третий вид — параметрическое возбуждение в узле стабилизации тока покоя, хорошо заметное на выходе в отсутствие сигнала (при этом через выходной каскад протекает ток до нескольких ампер, если в цепях питания нет токоограничительных резисторов). Оно устраняется увеличением сопро­ тивления R38. Как видно, требования к этому резистору противоречивые, поэ­ тому (при необходимости) для опреде­ ления оптимального сопротивления нужно найти его верхнюю и нижнюю гра­ ницы, при которых самовозбуждение

еще не возникает, и вычислить опти­ мальное значение как среднее арифме­ тическое. Использовать для этой проце­ дуры подстроечный резистор можно, если подпаивать его непосредственно к плате, без проводов, чтобы паразитные связи и индуктивности не исказили результат. Отношение найденных верх­ ней и нижней границ должно быть более 3, чтобы обеспечить достаточный запас устойчивости. В противном случае потребуется замена транзисторов VT11, VT12 на другие типы. Иной путь — уве­ личение емкости конденсатора С13, но это нежелательно, поскольку снижает скорость узла стабилизации тока покоя.

Теперь можно установить плавкие вставки и подключить эквивалент на­ грузки — резистор 4 Ом на 50 Вт. Снова

проверяют отсутствие самовозбужде­ ния на тестовых сигналах.

В последнюю очередь, если есть воз­ можность воспользоваться спектроанализатором, подстроечным резистором R30 минимизируют уровень второй гармоники при поданном на вход тестовом сигнале частотой 1 кГц и мощности в нагрузке 40 Вт. Если при этом появится смещение напряжения на выходе (в отсутствие сиг­ нала), то нужно опять минимизировать его с

помощью R15. В крайнем случае на стройку по гармонике можно не выпол­ нять, исключив резисторы R30, R31 и уста новив R26 того же номинала, что и R27

После настройки усилитель имеет следующие параметры.

При входном напряжении 1 В выход­ ная мощность на нагрузке с импедансом 4 Ом (при фазовом сдвиге до 60 град.) равна 50 Вт. Скорость нарастания выход­ ного напряжения — не менее 100 В/мкс.

Уровень гармонических искажений в полосе частот 10 Гц. 22 кГц при выходной мощности 40 Вт на нагрузке 4 Ом — не бо лее 0,02 %, при выходной мощности 20 Вт на нагрузке 8 Ом — не более 0,016 %.

Уровень интермодуляционных иска­ жений (частоты 19 и 20 кГц в соотноше-

нии амплитуд 1:1) при пиковой выход­ ной мощности 40 Вт на нагрузке 4 Ом — 0,01 %, при пиковой выходной мощно­ сти 20 Вт на нагрузке 8 Ом — 0,008 %.

Уровень шума, взвешенный по харак­ теристике МЭК-А, при сопротивлении источника сигнала 0,13 и 26 кОм несколь­

— соответственно - 1 0 1 ,

питающего напряжения (более +/-17 В) на частоте 100 Гц — не менее 70 дБ.

Первый полюс в петле общей ООС при сопротивлении нагрузки 4 Ом — на часто­ те 20 кГц. Запас устойчивости общей ООС по модулю при сопротивлении нагрузки не менее 2 Ом — более 12 дБ

На рис. 4 и 5 показаны зависимости общего коэффициента гармоник (THD), а также коэффициентов четных (EVEN) и

нечетных (ODD) гармоник от выходной

этом случае для улучшения стабильно­

го напряжения производят милливольт­

мощности на частоте 1 кГц при сопротив­

сти нуля на выходе целесообразно

метром постоянного тока, подключен­

лении нагрузки 4 и 8 Ом соответственно,

ным к выходу через ФНЧ (R = 10 кОм,

на рис. 6 и 7 — то же, от частоты при

по постоянному току.

С = 1 мкФ). Тестовый сигнал не должен

выходной мощности 40 Вт на

Возможная схема такого устройства

содержать четных гармоник более 1 %.

4 Ом и 20 Вт на нагрузке 8 Ом.

в усилителе показана на рис. 8; это —

временно уменьшив емкость конденса­

ны при сопротивлении источника сиг­

по постоянному току [11, 12] с линей­

тора C1 до 0,1 мкФ.

нала 13 кОм, поэтому в результатах

ным участком возле нуля передаточной

По имеющимся сведениям, в частно­

измерений учтена также входная нели­

характеристики. Первый каскад на ОУ

сти из [13], подобный узел может улуч­

DA1.1 усиливает напряжение с выхода

шать качество звучания записей, сде­

намного меньше общей). Сопротив­

УМЗЧ и симметрично ограничивает его,

ланных на аппаратуре, имеющей ниж­

ление источника сигнала 13 и 26 кОм

причем для малых амплитуд сигнала

нюю границу полосы пропускания зна­

каскад практически линеен. Второй —

чительно выше 0,02 Гц. По-видимому,

на ОУ DA1.2 — представляет собой

это происходит за счет "обрезки"

нальным сопротивлением 50 и 100 кОм

интегратор, с выхода которого ток

через резисторы R5, R6 подается в

медленных паразитных смещений сиг­

При включении и выключении напря­

точки суммирования токов общей ООС

нала, возникающих в дифференцирую­

жения питания переходный процесс в

усилителя мощности. Транзисторы VT1,

щих цепях (например,

УМЗЧ незначителен, поэтому АС можно

при прохождении через

подключать без узла задержки включе­

напряжение питания для ОУ (+/-6,8 В).

них импульсного сигнала, коим являет­

ния. В авторской конструкции с неста-

Если в УМЗЧ установить интегральные

ся звуковая (музыкальная) информация

амплитуда этого процесса при включе­

нии не превышает ±40 мВ длительно­

стью около 20 мс, а при выключении —

не более ±60 мВ длительностью до

напряжения можно увеличить, заменив

LM317, LM337 и установив напряжение

стабилизации 7,5±0,1 В.

Ток покоя выходного каскада выбран

несколько завышенным для получения

стабильно малой нелинейности и отсут­

ваемых форматных искажений (ФИ).

Суть ФИ заключается в немонотонной

стабилизаторы (см. выше), эти транзи­

в электронном тракте [12] — см. далее.

ристики, т. е. на разных участках харак­

сторы можно исключить, подав питание

Для этого постоянная интегрирования в

теристики она описывается различны­

на ОУ со стабилизаторов через рези­

каскаде на DA1.2 должна быть доста­

ми функциями либо функция имеет раз­

сторы (10 Ом, 0,125 Вт).

точно мала, но не настолько, чтобы

ные параметры. В результате сигнал,

ОУ могут быть любыми с полевыми

смещаемый по передаточной характе­

транзисторами на входе, напряжением

жание НЧ в воспроизводимом звуке при

питания от +/-6,5 В, обеспечивающие

малой громкости. Для схемы на рис. 8

щей, изменяет свой спектр гармоник и

выходной ток не менее 3 мА для DA1.1 и

это соответствует емкости C1 порядка

интермодуляции; при изменении амп­

30 мА для DA1.2. Транзисторы — любые

0,1 мкФ. Повторившим этот узел стоит

литуды сигнала огибающая гармоник не

средней мощности, с h 21Э

соответствует огибающей сигнала, что

Если они в корпусе TO-220, то теплоот-

стоянную интегрирования при различ­

слух может выделять как изменения

вод не нужен, а если меньшего размера,

ных уровнях громкости.

тонкой структуры звука.

то для каждого нужен теплоотвод, спо­

Идея "0 Гц", или точнее "почти 0 Гц",

собный эффективно рассеивать 0,6 Вт.

как частотная граница полосы звуково­

Диоды Шотки — любые маломощные с

го тракта от микрофона до АС, подразу­

выходного каскада, проведенные в опи­

мевает отказ от обычно применяемых

санном УМЗЧ и усилителе с каскадом по

схеме рис. 1, при прочих равных усло­

стотные и инфранизкочастотные сигна­

виях (режимы и компоненты) показали

обратном напряжении 1 В. Конденсатор

лы, — межкаскадных конденсаторов и

ее улучшение в три-четыре раза.

C1 — пленочный (полиэтилентерефта-

интеграторов в цепи ООС, которые из

латный), остальные — керамические с

выше, можно получить, применяя более

относительно небольшие значения по­

стоянной времени. В результате ис­

термостабильность определялась срав­

строечный резистор может быть любым

пользования таких фильтров в неста­

малогабаритным, но надежнее исполь­

покоя до и после непродолжительного

кальный) вносятся линейные

(до 1 с) импульсного воздействия на

Настройка узла нелинейной ООС по

ния, оказывающие негативное влияние

выходной каскад током нагрузки.

на субъективное восприятие воспроиз­

УМЗЧ, сводится к установке нуля на

О снижении границы полосы

выходе усилителя при поданном на его

На рис. 9 показано, как изменяется

вход тональном сигнале — синусоиде

симметричный нестационарный сигнал

при прохождении через шесть диффе­

Усилитель мощности можно исполь­

зовать без разделительного конденса­

ограничения на выходе. Точнее, нужно

тора на входе, получив таким образом

установить такое же напряжение, как в

среза на порядок ниже частоты первого

границу полосы пропускания от нуля

отсутствие сигнала (несколько милли­

периода колебаний сигнала. Экспонен­

герц (другая идея E. Алёшина примени­

вольт). Нагрузка (эквивалент) должна

циальный участок переходного процес­

всему звуковому тракту). В

быть подключена. Измерение выходно-

са показан штриховой линией.

Искажения возникают из-за созда­ ваемого фильтром опережающего фазового сдвига в области НЧ, что при­ водит к "смазыванию" атаки звука [14]. То есть искажается огибающая звуко­ вых колебаний, к чему чувствительность слуха увеличивается с понижением частоты, поскольку при анализе сигна­ ла в слуховой системе в области НЧ превалируют временные факторы. Фа­ зовый сдвиг между гармоническими компонентами звука способен также изменить ощущение тембра [15].

При этом происходит возрастание амплитуды сигнала, что увеличивает его динамический диапазон на не­ сколько децибел и, соответственно, уменьшает динамический диапазон

тракта на это же значение, которое тем больше, чем выше частота среза ФВЧ по отношению к частоте сигнала. В пре­ деле увеличение амплитуды составляет +6 дБ на прямоугольном сигнале (ре­ ально оно всегда меньше)

Другое следствие опережающего фазового сдвига влияет на качество звуковоспроизведения косвенно. Оно заключается в том, что сдвиг фазы и изменение амплитуды ИНЧ и НЧ соста­ вляющих приводит к флуктуациям средней линии сигнала относительно нуля. Пунктирной линией на рис. 9 показано "скольжение" средней линии, которого не было в исходном сигнале. Чтобы понять связь этого "скольжения" с ухудшением звучания, нужно учесть, что передаточная характеристика уси­ лительных каскадов, особенно усилите­ ля мощности, не только нелинейна, но, как правило, имеет немонотонную нелинейность (т. е. имеют место ФИ). Это означает, что сигнал, будучи пере­ мещаем "скольжением" по передаточ­ ной характеристике, имеет изменяю­ щийся спектр гармоник и интермодуля­ ции, т. е. нелинейность по отношению к сигналу становится нестационарной. Последнее обстоятельство, по наблю­ дениям автора идеи E. Алёшина, суще­ ственно ухудшает качество звучания, не позволяя слуху адаптироваться к нели­ нейности тракта

Еще одно негативное следствие "скольжения" сигнала проявляется при электроакустическом преобразовании. При воспроизведении такого "скользя­ щего" сигнала звукоизлучающей голов­ кой возникает сдвиг спектра звука изза эффекта Доплера. При воспроизве­ дении реального звукового сигнала это вызывает дополнительную частотную модуляцию (детонацию) звука, что, как известно, также ухудшает субъективное качество звуковоспроизведения.

11 . Алёшин E. Способ улучшения каче­ ства работы звукового тракта (Patent WO 02/43339). — Заявка на изобретение

12. Алёшин E. Способ улучшения каче­ ства работы звукового тракта. Заявка на изо­ бретение. — < http://Ohz.nm.ru/archive / zayavka_servo. htm >.

13. Изобретения Алёшина. О восстановле­ нии ВПС. — < http://www.proning.ru/forum / viewtopic.php?t=7 >.

14. Искажение атаки звукового сигнала дифференцирующими цепями. — < http:/ /

15. Алдошина И. Основы психоакустики. Гл. 14. Тембр. — < http://www.zvuk.kiev.ua/ u4ebniki/ZVUK/aldoshina_psychoacoustic s aldoshina_psychoacoustics.djv u >

Редактор — А. Соколов, графика — Ю. Андреев

целом не изменится. Поэтому стремле­

ние любой ценой повысить указанный

коэффициент выше разумного преде­

Однако выходное сопротивление не

ла — не что иное, как рекламный ход.

обязательно должно быть равно нулю.

посредством комбинированной Многочисленные публикации, в том

числе и в журнале "Радио" [ 1,2], доказы­

вают обратное: гармонические и интер­

модуляционные искажения большин­

ства динамических громкоговорителей

снижаются с ростом выходного сопро­

тивления усилителя. Это одна из причин

автор, не самоцель, и

там, где Также многие отмечают

улучшение звучания при использовании

акустических усилителя с большим выходным сопро­

повышенное тивлением, который может улучшить

посредственных громкоговорителей [3].

уменьшить выходное сопротивление

УМЗЧ автору представляется неоправ­

данным; при конструировании любых

устройств следует искать оптимальное

стик. Стремление же в первую очередь

получить внушительные значения како­

го-либо одного из них

рекламный характер и зачастую плохо

отражается на устройстве в целом.

литель + громкоговоритель в целом, то

Повышенное выходное сопротивле­

слушатель не заметит разницы в звуча­

ние усилителя имеет ряд достоинств:

сти должно быть минимальным, по воз­

усилителя мощности, рав­

1 . Снижение гармонических и интер­

ном 100 и 1000, так как при этом не учи­

такой параметр усилителя — коэффи­

тывается сопротивление акустического

циент демпфирования К д , равный отно­

кабеля и контактов разъемов, которое в

шению сопротивления нагрузки к вы­

сумме редко бывает меньше 0,1 Ом.

прессии в головках громкоговорителей.

ходному сопротивлению усилителя. В

Если же учесть еще и сопротивление

3. Улучшение работы УМЗЧ на ком­

некоторых из них этот коэффициент

разделительного фильтра (кроссовера)

плексную нагрузку, каковой является АС.

достигает десятков и даже сотен, но

АС, становится ясно, что, начиная с

относится он исключительно к усилите­

тельных проводов и контактов на звуча­

лю. Если же рассмотреть систему уси­

демпфирования не будет и звучание в

Помимо достоинств, проявляются и некоторые недостатки:

1. Ухудшение суммарной АЧХ много­ полосной АС вследствие рассогласова­ ния фильтров при выходном сопротив­ лении усилителя, сопоставимом с сопротивлением нагрузки.

2. Возможно проявление локальных резонансов АС, например, при излуче­ нии звука диффузором в зонном режиме.

3. Необходимость запаса по выход­ ному напряжению УМЗЧ вблизи резо­ нансной частоты НЧ головки [4].

4. Вероятно появление "бубнения" на НЧ из-за повышения электрической добротности громкоговорителя на частоте основного резонанса.

Указанные недостатки не являются существенными. Первый из них прин­ ципиально отсутствует в многополос­ ных усилителях, второй влияет слабо в случае, если выходное сопротивление невелико, и позволяет при необходимо­ сти расширить зону совместной работы

ное значение которой — в пределах 0,6. 0,8. При меньшей добротности наблюдается спад АЧХ на низших часто­ тах, при большей — подъем АЧХ, вызы­ вающий "бубнение" (рис. 2). Графики на этом рисунке построены для акусти­ ческого оформления "закрытый ящик". Для фазоинвертора или, например, полосового резонатора зависимость АЧХ от изменения добротности НЧ головки является функцией большого числа переменных. Поэтому имеет смысл стремиться к подъему АЧХ АС с низкодобротной головкой — такие АС распространены среди самодельных конструкций. Кроме того, при конструи­ ровании активной АС полезно исполь­ зовать управление электрической доб­ ротностью головки для оптимизации АЧХ в ящике заданного объема [5].

Таким образом, совершенно необя­ зательно выходное сопротивление уси­ лителя должно быть нулевым. Но оно не обязательно должно быть и бесконечно большим, как в случае применения ИТУН (источника тока, управляемого напряжением). Обычно истина где-то рядом: для каждого комплекта усили­ тель + громкоговоритель существует оптимальное значение выходного сопротивления усилителя; нужно толь­ ко его определить.

Поэтому очень удобно иметь воз­ можность регулировать выходное со­ противление усилителя в широких пре­ делах. Для этой цели можно использо­ вать комбинированную — по напряже­ нию и по току — отрицательную обрат-

что позволит им ближе познакомиться с этой интересной стороной взаимодей­ ствия УМЗЧ с нагрузкой.

Стоит заметить, что при конструиро­ вании акустической системы, предна­ значенной для работы от ИТУН [7], ре­ альное выходное сопротивление, дей­ ствующее по отношению к головкам, составило 5. 15 Ом, и именно такое (небольшое) сопротивление было при­ знано оптимальным!

Построение цепей комбинирован­ ной ООС для неинвертирующего и инвертирующего усилителей показано на рис. 3. Здесь резистор R1 формиру­ ет цепь ООС по напряжению (ООСН). Резистор R T — датчик тока, протекаю­ щего через сопротивление нагрузки R H . Напряжение с резистора R T , пропор­ циональное току нагрузки, подается на инвертирующий вход усилителя через резистор R2, осуществляя ООС по току (ООСТ). От соотношения сопротивле­ ний всех этих резисторов зависит вы­ ходное сопротивление R BЫХ усилителя и его коэффициент усиления К у . Сопро­ тивление резистора R T должно быть по возможности меньше, чтобы не сни­ жать КПД усилителя (повышение вы­ ходного сопротивления с помощью комбинированной ООС почти не влияет на КПД усилителя). Значение R BЫХ в любом случае не может быть меньше сопротивления R Т .

Таким образом, легко получить тре­ буемое выходное сопротивление в любом усилителе. Для этого его необхо­ димо дополнить резисторами R T и R2 с

в многополосной АС. Третий недоста­

ную связь. Такое решение имеет ряд

нужным сопротивлением. Примеры

ток учитывают на этапе проектирования

зависимости коэффициента усиления К у

1. Требуемое выходное сопротивле­

и выходного сопротивления R ВЫХ усили­

Интересно отметить влияние выход­

ние можно подобрать для любого уси­

теля от глубины ООСТ показаны на

ного сопротивления на неравномер­

лителя (промышленного или самодель­

рис. 4 для неинвертирующего усилите­

ность АЧХ АС. При движении звуковой

ного), независимо от его схемы, после

ля и на рис. 5 — для инвертирующего.

катушки в магнитном поле в ней наво­

Интересно, что для неинвертирую­

дится ЭДС Е вн (рис. 1). Поскольку цепь

2. Выходное сопротивление не зави­

щего усилителя существует соотноше­

является замкнутой через сопротивле­

сит от АЧХ усилителя с разомкнутой

ние сопротивлений резисторов цепей

ние звуковой катушки и выходное

петлей ООС, так как обе обратные связи

сопротивление усилителя, в ней возни­

работают одновременно и совместно.

кает ток I дем . Он взаимодействует с маг­

3. Выходное сопротивление усили­

при котором К у не зависит от значения

нитным полем, и появляется тормозя­

теля может принимать любые разумные

R2. Этим удобно пользоваться при

щая сила, которая демпфирует подвиж­

значения, позволяя найти тот самый

доработке уже существующих усилите­

ную систему, противодействуя движе­

оптимум, дающий наилучшее качество

лей. При другом соотношении сопро­

нию диффузора. Увеличение выходного

звучания. Обычно этот оптимум соот­

тивлений К у может увеличиваться или

ветствует сравнительно небольшому

уменьшаться с ростом R2.

выходному сопротивлению, примерно

Расчет комбинированной ООС весьма

диффузора более свободным, и в

равному сопротивлению нагрузки [6].

трудоемок, и для его облегчения предла­

результате изменяется суммарная АЧХ.

4. Доработка усилителя для повыше­

гается программа combinOS.exe. Она

Хорошо это или плохо, зависит от пол­

ния выходного сопротивления доступна

позволяет рассчитывать цепи ООС как

ной добротности головки НЧ, оптималь-

радиолюбителям любой квалификации,

неинвертирующего, так и инвертирую-

щего усилителя и

в зависимости от

ООСТ для получе

значения R BЫХ все

ми. Также задает­

R T ,оно выбирает­

р а с с е и в а е м о й

R2 и получивший­

ля с заданным R BЫХ

ной схемой зада­

к о э ф ф и ц и е н т

усиления при из­

ООСТ, а значит, и

жанра подбиралось соответствующее выходное сопротивление. Это позволя­ ло добиться лучшего (по субъективной оценке) качества звучания. На рис. 7 показана упрощенная схема введения регулятора выходного сопротивления для усилителя, описанного в [9]. До­ бавлено три элемента (рис. 7): рези­ сторы R2-1 и R2-2, которые совместно образуют резистор R2 на рис. 3, а также датчик тока нагрузки — резистор R T = R oc R H /R1. Резистор R2-1 ограничи­ вает диапазон регулирования выходно­ го сопротивления максимальным зна­ чением 8 Ом (удвоенным сопротивле­ нием нагрузки) при установке движка R2-2 в крайнее левое по схеме положе­

ние. Минимальное выходное сопротив­ ление усилителя равно 0,6 Ом. Для линейного регулирования переменный резистор должен иметь плавную регу­ лировку сопротивления вблизи его минимального значения. Для этого ис­ пользуют переменный резистор группы В, если при вращении по часовой стрелке его сопротивление увеличива­ ется, а выходное сопротивление усили­ теля уменьшается, либо группы Б, если при вращении по часовой стрелке его сопротивление уменьшается, а выход­ ное сопротивление при этом растет. Для стереофонического усилителя ис­ пользуются сдвоенные резисторы.

Пользуясь предложенной програм­ мой, легко рассчитать подобный регу­ лятор для любого усилителя.

Кроме того, программа дополнена расчетом АЧХ громкоговорителя в аку­ стическом оформлении "закрытый ящик" при подключении его к усилите­ лю с ненулевым выходным сопротивле­ нием (рис. 8). Такой расчет особенно актуален при конструировании сабву­ феров с низкодобротными головками (с большим ходом подвижной системы). В примере использованы параметры саб­ вуферной головки Peerless 830452. Красная линия на рис. 8 показывает, что даже в ящике небольшого объема (50 дм 3 ) нижняя рабочая частота соста­ вляет 103 Гц (!) при резонансной часто­ те головки 19 Гц. С такой АЧХ этот гром­ коговоритель отнести к сабвуферам просто невозможно. Уменьшение объе­ ма ящика увеличивает добротность Q tc АС и уменьшает нижнюю частоту. Но и КПД сабвуфера снижается пропорцио­ нально объему корпуса (программа иллюстрирует только изменение ча­ стотного диапазона и не учитывает изменение КПД АС при коррекции каких-либо параметров) Хорошо вид­ но, что применение усилителя с выход-

ным сопротивлением 6 Ом позволяет получить нижнюю границу частотного диапазона в этом же корпусе, равную 30 Гц!

Важно отметить, что расчет модуля АЧХ не ставит целью полный расчет АС. Он носит иллюстративный характер, производя расчет по формулам "из учебника", и учитывает только три основных параметра головки и объем корпуса громкоговорителя, оставляя "за бортом" все прочие параметры, а также такие факторы, как заполнение корпуса звукопоглощающим материа­ лом или возникновение стоячих волн в корпусе. Поэтому результаты — не дог­ ма, а руководство к действию. В каче­ стве примера действия можно пореко­ мендовать промоделировать влияние выходного сопротивления усилителя на АЧХ АС в соответствующей программе (JBLSpeakerShop, LspCAD, LEAP и т. п.). При моделировании выходное сопро­ тивление усилителя добавляется в соответствующем фильтре или просто прибавляется к активному сопротивле­ нию головки.

Рассматривая варианты оптимиза­ ции АЧХ сабвуфера, необходимо упомя­ нуть о так называемом корректоре Линквица [10] — специальной цепи, корректирующей АЧХ и ФЧХ (предвари­ тельного) усилителя так, чтобы резуль­ тирующая суммарная АЧХ системы уси­ литель + сабвуфер была горизонталь­ ной вплоть до очень низких частот. Корректор позволяет добиться того же эффекта расширения частотного диа­ пазона и без повышения выходного сопротивления усилителя. Однако, на взгляд автора, более оптимально имен­ но повышать выходное сопротивление, так как при этом корректируются имен­ но акустические параметры сабвуфера. Кроме того, повышенное выходное со­ противление уменьшает термоком­ прессию и влияние нелинейности индуктивности звуковой катушки на качество звучания.

Таким образом, представляется оптимальным такой способ коррекции. Сначала выбором соответствующего выходного сопротивления усилителя обеспечивается оптимальный набор акустических параметров, а затем полученная характеристика доводится до желаемой посредством эквализации, например, корректором Линквица. Этот вывод подтвержден эксперимен­ тально — сочетание оптимально вы­ ходного сопротивления усилителя с корректором Линквица и низкодоброт­ ной АС было однозначно признано луч­ шим (в слепом тесте) в сравнении с использованием одного только коррек­ тора; в обоих случаях АЧХ громкогово­ рителя была одинакова. Примеча­ тельно, что в расчете корректора [11] есть возможность задать выходное сопротивление усилителя и тем самым подобрать действительно оптимальную коррекцию.

Остается повторить, что повышен­ ное выходное сопротивление — не самоцель, и применять его следует только там, где оно, несомненно, при­ несет пользу.

И наконец, кратко о коэффициенте усиления К у , выдаваемом программой. Строго говоря, его значение зависит от сопротивления нагрузки. Чтобы избе­ жать многочисленных "если" и "поче­ му", значение К у вычисляется как отно­ шение напряжения на нагрузке (задан­ ного в программе сопротивления R H ) к входному напряжению.

Кроме несомненных достоинств, про­ грамма имеет и недостаток: расчет про­ изводится для активного сопротивления нагрузки (в программу вводится модуль его импеданса). При реактивном харак­ тере нагрузки реальное выходное сопротивление усилителя получается на 5. 15 % меньше рассчитанного, если фазовый сдвиг достигает 30°.

Программа позволяет сохранять полученные результаты в текстовом (элементы цепей ООС и параметры

громкоговорителя) и графическом (схема усилителя и графики АЧХ) фор­ матах.

1. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? — Радио, 1997,

2. Алейнов А., Сырицо А. Улучшение звуковоспроизведения в системе УМЗЧ —

громкоговоритель. — Радио, 2000, № 7,

3. Алексеев P. AC "Sven НР-830В" с двухпо­ лосными УМЗЧ. — Радио, 2007, № 1, с. 15, 16.

4. Сырицо А. Особенности УМЗЧ с высо­ ким выходным сопротивлением. — Радио, 2002, № 2, с. 16, 17.

5. Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотны­ ми характеристиками. — М.: Энергия, 1978.

6. Соколов А. От усилителя к громкогово­ рителю. — Радио, 1997, № 7, с. 20, 21, 49.

7. Бать С. Токовый усилитель глазами инженера. — < http://www.vacoustics.com / texts/20050217153 0 >.

8. Маслов А. УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением. — Радио, 2002, №12, с. 18.

9. Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294. — < http://www.electroclub.info / invest/tda7294/hi-fi_us.ht m >.

10.0 сабвуферах, глубоких басах и корректо­ ре Линквица. — <http:// www.electroclub.info / article/subs_linkwitz_bass.htm>.

11. "Профессиональный" расчет корректо­ ра Линквица. — < http://www.electroclub.info / article/linkwitz_pro.ht m >.

От редакции. Программа расчета, опи­ сываемая в статье, размещена на FTP-cep-

Редактор — А. Соколов, графика — Ю. Андреев, скриншоты — автора

Условий см. в " Р А Д И О " , 2007» № 2, с 11

Предлагаем универсальный про­ грамматор Wizard Prog-77USB.

Краткий перечень поддерживае­ мых типов микросхем:

EPROM: 2716-27080; EEPROM/FLASH: серии 28, 29, 39,

49 разных производителей, электри­ чески стираемые 27СХХХ Winbond, Firmware/Hub; MCU фирм Intel, Atmel, Philips, Winbond, Microchip;

SEEPROM: 24Cxxx, 93Cxx, 25LCXX; GAL/Логические матрицы: 16v8x,

Все микросхемы в корпусе DIP программируются в единой розетке ZIF-40 ARIES без применения адап­ теров. Программатор не нуждается в блоке питания.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎