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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Dreikanal-Multimedia UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Transistor-Leistungsverstärker Trotz der vielen Modelle von Multimedia-Lautsprechern aus industrieller Produktion nimmt das Interesse von Funkamateuren an der unabhängigen Herstellung solcher Strukturen nicht ab. Von besonderem Interesse sind Systeme mit einem gemeinsamen Niederfrequenzkanal. Der Tieftonlautsprecher – ein Subwoofer – ist in einem separaten Gehäuse untergebracht, was die Abmessungen der Lautsprecher des linken und rechten Kanals deutlich reduzieren kann. Für solche Ausführungen ist der hier beschriebene Verstärker mit einer Gesamtnennleistung von etwa 20 Watt gedacht. Zu den Merkmalen des Multimedia-Komplexes gehören die relativ geringe Größe des Videomonitors und die entsprechenden Abmessungen des akustischen Systems, das sich meist in unmittelbarer Nähe des Zuhörers befindet. In dieser Hinsicht überschreitet die maximale Leistung von Verstärkern für solche Lautsprecher normalerweise 10 ... 20 Watt nicht. Die Nähe eines Multimedia-Lautsprechersystems begrenzt oft seine zulässige Größe, daher ist es üblich, einen Tieftonkopf in einem gemeinsamen Gehäuse zu platzieren - ein Subwoofer, und Stereolautsprecher fungieren hier als "Satelliten". Zur Signalformung des Basskanals (Subwoofer) werden üblicherweise ein Addierer und ein aktives Filter verwendet. Als Beispiel in Abb. 1 zeigt ein Diagramm dieses Knotens.
Auf dem Operationsverstärker DA1.1 wird ein invertierender Addierer in Kombination mit einem Filter erster Ordnung auf dem Operationsverstärker DA1.2 - einem aktiven Butterworth-Filter zweiter Ordnung - hergestellt. Die Grenzfrequenz des resultierenden Filters dritter Ordnung beträgt etwa 180 Hz. Der Teiler R1R2 stellt den Operationsverstärkermodus für Gleichstrom ein. Das Frequenzband der MF-HF-Lautsprecher (Satelliten) wird durch Filter erster Ordnung am Eingang des Stereo-UMZCH begrenzt. Es ist jedoch nicht notwendig, aktive Filter zu verwenden, um das Subwoofer-Frequenzband zu isolieren. Auf den Seiten des Magazins wurden zwei Versionen des UMZCH für einen Computer [1] veröffentlicht, in denen eine originelle Methode zur Erzeugung eines Signals für einen Subwoofer verwendet wurde, für die kein separater Filter erforderlich ist. Leider wurden in der ersten Version des Designs zwei verschiedene Versionen des TDA1519-Chips verwendet, die nicht immer zum Verkauf angeboten werden. In der zweiten Version - hoffnungslos veralteter TDA2005, der modernen Anforderungen in Bezug auf Verzerrung und Rauschen nicht gerecht wird; Dieser Chip erfordert viele externe Elemente. Mit modernen UMZCH-Mikroschaltungen, die für Autofunkgeräte entwickelt wurden, können Sie die Schaltung etwas vereinfachen und die Leistung des UMZCH erheblich verbessern. Es ist praktisch, einen Leistungsverstärker basierend auf dem gemeinsamen TDA1554Q-Chip (Philips) herzustellen. Es enthält zwei invertierende und zwei nichtinvertierende Verstärker mit einer Verstärkung von 20 dB, ihre Eingangsimpedanz beträgt 60 kOhm. Es gibt zwei Möglichkeiten, sie zu aktivieren. Der erste ist Standard, wie ein vierkanaliger UMZCH mit einer maximalen Ausgangsleistung von 4x6 W (4x11 W) bei einer Last von 4 (2) Ohm. Die zweite Option ist ein zweikanaliger gebrückter UMZCH mit einer maximalen Ausgangsleistung von 2x22 W an einer Last von 4 Ohm. In der vorgeschlagenen Konstruktion werden zwei invertierende Kanäle in einer herkömmlichen Verbindung verwendet, und zwei nicht invertierende Kanäle werden dank einer originellen Lösung in einer Brückenverbindung verwendet.
Die Versorgungsspannung des Verstärkers kann innerhalb von +10 ... 16 V liegen. Der vom Gerät verbrauchte Strom ohne Signal beträgt nicht mehr als 0,1 A. Im Standby-Modus "Standby" (Fernabschaltmodus) - 0,1mA. Die Nennleistung wird bei einer Versorgungsspannung von 15 V und einem Klirrfaktor von ca. 0,5 % angegeben. Die maximale Leistung wird wie üblich bei 10% Klirr ermittelt. Die Verstärkerschaltung ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX. Das Gerät wird so weit wie möglich vereinfacht, und die Bezeichnungen der meisten Elemente werden vereinheitlicht.
Lautstärke und Ton werden jeweils durch duale variable Widerstände VR1 und VR2 gesteuert. Um eine Überlastung des Verstärkers zu vermeiden, hängt die Tiefe der Klangregelung von der Position des Lautstärkereglers ab. Bei maximaler Lautstärke überschreitet der Höhenanstieg nicht 2...3 dB (und dann - aufgrund der Blockierung von LF und MF), steigt aber auf 5...6 dB bei niedriger Lautstärke an [2]. Eine Einstellung des Höhentons auf "Blockade" ist nicht vorgesehen, da dies, wie die Praxis zeigt, nicht erforderlich ist. Darüber hinaus verfügen die meisten PC-Soundkarten über softwaregesteuerte Klang- und Balanceregler. Bei Bedarf kann der Klangregelbereich im Verstärker auf 12 ... 14 dB erhöht werden, indem ein variabler Widerstand VR2 mit einem Widerstandswert von 10 kOhm eingestellt wird. Es ist auch möglich, einen Stereo-Balance-Regler (VR4) zu installieren, obwohl seine Notwendigkeit noch zweifelhafter ist. Aus Installationsgründen wurden für die Satelliten invertierende Verstärkungskanäle verwendet, daher werden zur Erhaltung der ursprünglichen Phase des Signals die dynamischen Köpfe BA1, BA2 verpolt angeschlossen. Das Gesamtsignal für den Subwoofer wird wie in [13] auf einem für zwei Kanäle gemeinsamen Trennkondensator C1 gebildet. Die Grenzfrequenz dieses Filters liegt bei 170...180 Hz. Die Kapazität des Kondensators C13 ist für dynamische Köpfe mit einer Impedanz von 4 Ohm angegeben. Bei Köpfen mit einer Impedanz von 8 Ohm muss die Kapazität auf 220 uF reduziert werden. Da das Subwoofer-Signal gegenüber Satellitensignalen als Zusatzfunktion ausgebildet wird, kann es unter Umständen (dazu später mehr) zu einem „Buckel“ an der Trennfrequenz von bis zu 3 dB im resultierenden Frequenzgang kommen. Um diesen Mangel zu beseitigen, wurde in den Subwoofer-Kanal ein abstimmbares proportional integrierendes Filter VR3R1R2C3 eingeführt, dessen Grenzfrequenz im Bereich von 50 ... 150 Hz variiert. Mit dem Abstimmen der Frequenz ändert sich gleichzeitig auch der Signalpegel, wodurch auf die übliche Pegelregelung im Subwoofer-Kanal verzichtet werden kann. Auf Abb. Fig. 3 den theoretischen Frequenzgang von Filtern bei elektrischer Spannung; Die LF-Kanalfamilie wurde der Einfachheit halber um 6 dB nach unten verschoben.
Um den Betrieb zweier identischer Verstärker in einer Brückenschaltung zu gewährleisten, ist es erforderlich, an ihren Eingängen gegenphasige Signale anzulegen. Dieses Design verwendet eine geteilte Lastkaskade. Ein invertiertes Signal wird vom Kollektor des Transistors VT1 abgenommen und ein nicht invertiertes Signal von einem Teil der Emitterlast. Die Kaskadenverstärkung an beiden Ausgängen beträgt ca. -16 dB, somit ist die Eingangsspannung des NF-Kanals im maximalen Breitbandmodus ca. 4 dB höher als bei den Satellitenkanälen. Dies kompensiert den Unterschied in der Empfindlichkeit zwischen den Vollbereichs- und Tieftontreibern und schafft Headroom für die Pegelsteuerung im Subwoofer-Kanal. Außerdem eliminiert diese Maßnahme automatisch die Überlastung der Kaskade am VT1-Transistor am Eingang: Aufgrund des Verstärkungsunterschieds beginnt die Signalbegrenzung am Ausgang des Brückenverstärkers früher als an herkömmlichen Ausgängen (ab wo das Signal für VT1 wird genommen). Durch die tiefe Rückkopplung über die Widerstände R4, R5 ist die Linearität der Kaskade auch bei großen Signalen zufriedenstellend. Der DC-Kaskadenmodus wird bereitgestellt, indem die VR3R1-Schaltung mit dem Kondensator C13 verbunden wird. Dieser Kondensator hat eine konstante Spannung, die etwa der Hälfte der Versorgungsspannung entspricht. Ein weiterer, für solche Verstärker bislang ungewöhnlicher Knotenpunkt ist die Phasenumschaltung des SA2-Subwoofersignals. In Heimkinosystemen und Auto-Subwoofern ist eine solche Kaskade jedoch sicher vorhanden. Die Notwendigkeit für seinen Einsatz ergibt sich aus folgenden Gründen: Bei einem räumlich getrennten akustischen System wird der resultierende Frequenzgang am Hörplatz durch das Phasenverhältnis der eingehenden Signale bestimmt. Die Phasenverschiebung wiederum wird durch den Abstand zu den dynamischen Köpfen bestimmt. Auf Abb. Bild 4 zeigt den theoretischen Frequenzgang im Nahfeld der Strahlung für die Fälle gleichphasiger und gegenphasiger Einbeziehung von Köpfen bei kompakter Einbaulage. Der reale Frequenzgang in Bezug auf den Schalldruck kann je nach Entfernung und Charakteristik der Köpfe sogar noch bizarre Formen annehmen. Offensichtlich ermöglicht die Einführung eines Phasenschalters eine flexiblere Steuerung des resultierenden Frequenzgangs.
Der Leistungsschalter SA1 steuert den Zustand der Mikroschaltung und über ihn wird die Versorgungsspannung der Phasenteilerstufe zugeführt. Im ausgeschalteten Zustand sind die Ausgänge hochohmig geschaltet und die Stromaufnahme überschreitet 100 μA nicht. Der Zweck der restlichen Details ist offensichtlich. Die Filterkapazität ist in zwei Teile geteilt, da es schwierig ist, einen großen Kondensator direkt in der Nähe der Stromanschlüsse der Mikroschaltung zu installieren. Über die Details und das Design. Oxidkondensatoren K50-35 oder ähnliche importierte Kondensatoren, Kondensatoren C1, C2, SU - Keramik jeglicher Art, der Rest - K73-17. Alle Festwiderstände sind MLT0.125. Der Widerstand zur variablen Lautstärkeregelung sollte eine exponentielle Abhängigkeit des Widerstands vom Drehwinkel haben (Typ B), der Rest - mit einer linearen Abhängigkeit (Typ A). Der KT315V-Transistor kann durch jeden NPN-Transistor mit einem Basisstromübertragungskoeffizienten von mindestens 50 ersetzt werden. Die Auswahl anderer Teile ist nicht kritisch. Der Gleichrichter besteht aus KD213A-Pulsdioden, die es ermöglichen, die Filterkapazität bei Bedarf ohne das Risiko multiplikativer Interferenzen erheblich zu erhöhen. Es kann jeder Netztransformator mit einer Gesamtleistung von mindestens 80 W (besser mehr), einem zulässigen Sekundärwicklungsstrom von mindestens 5 A und einer Ausgangsspannung von 9 ... 11 V verwendet werden. Aufgrund der relativen Einfachheit des Verstärkers ist es durchaus möglich, ihn auf einem Steckbrett zusammenzubauen (in dieser Version arbeitete er mit dem Autor zusammen). Für eine Zeitschriftenveröffentlichung wurde eine Leiterplatte entworfen (Abb. 5), die die meisten Teile beherbergt. Die Platine ist für den Einbau von P2K-Switches in zwei Richtungen und den oben genannten Details ausgelegt. Der Kondensator C3 mit einer Kapazität von 0,15 µF kann bei Bedarf aus Kondensatoren mit einer Kapazität von 0,1 µF und 0,047 µF aufgebaut werden, für die auf der Platine zusätzliche Pads vorgesehen sind.
Variable Widerstände, Anschlüsse und ein Netztransformator sind außerhalb der Platine platziert. Die Brücken im Signalstromkreis sind mit dünnem Montagedraht ausgeführt, für die Montage von Stromkreisen und Akustiksystemen ist ein Draht mit mindestens 0,75 mm Querschnitt zu verwenden2. Der Kühlkörper kann aus einer 30 x 50 mm großen Duraluminiumecke hergestellt oder fertig aus einem Autoradio verwendet werden (genau das wurde in der Version des Autors verwendet). Ein richtig zusammengebauter Verstärker muss nicht eingestellt werden. Beim Einschalten genügt es, sich zu vergewissern, dass die im Diagramm angegebenen Spannungen vorhanden sind (zulässige Abweichung ± 10 %). Bei Störungen durch die Stromversorgung des Computers sollten zwei Keramikkondensatoren mit einer Kapazität von 220 ... 470 pF am Eingang der Mikroschaltung (zwischen den Punkten 6, 7 der Platine und dem gemeinsamen Draht) eingeschaltet werden. Sie können seitlich auf die Leiterbahnen aufgesetzt werden. Um niedrige Frequenzen zu reproduzieren, müssen Sie einen spezialisierten dynamischen Niederfrequenzkopf im Akustikdesign verwenden. Am einfachsten ist es, Lautsprecher von Haushaltsgeräten zu verwenden und unnötige Details zu entfernen. Der Autor hat AC S-30B ("Radio Engineering") zum Testen verwendet. Das akustische Design von Satelliten kann einfach sein, einschließlich offen. Literatur
Autor: A. Shikhatov, Moskau; Veröffentlichung: radioradar.net
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