Предварительный аудиоусилитель: схема, плата, технология изготовления корпуса и карданных регуляторов

Эта статья — логическое продолжение моей статьи на Датагоре «Сделай сам корпус усилителя мощности».
К усилителю мощности ЗЧ в пару предполагается предварительный усилитель, в котором предусмотрена коммутация входов, регулировка громкости, возможно — тембров и еще какие-нибудь сервисные возможности.
Предварительный усилитель должен усилить аудиосигнал и согласовать его с усилителем мощности. Также входы предварительного усилителя должны быть согласованы с источником и по напряжению и по сопротивлению.

Хорошая и простая схема, корпус и нестандартное решение управлением регулировок предлагается вам в этой статье.

↑ Электроника

Не буду вас утомлять описанием выбора и моих раздумий. Приведу сразу принципиальную электрическую схему:

Реле 1 переключает входы. На реле 2 и 3 сделан обход регуляторов тембра.
Баланс собран по статье «Регуляторы стереобаланса» из журнала «Радио» №1 за 1982 г., автор В. Ежиков г. Загорск. Представлен пассивный вариант схемы.
Анализировать расчет лучше в чем нибудь более гибком, поэтому был применен Microsoft Excel, где я и убедился, как и что работает по этой схеме. У меня в итоге подбора элементов вышла вот такая кривая регулирования:

Вживую тоже работает нормально, именно так как и хотелось.

Входное сопротивление предварительного в среднем положении баланса около 25 кОм. На самом деле оно немного плавает, в зависимости от положения баланса и громкости, но ниже 15 кОм не опускается.
Был еще вопрос, как включать баланс — до регулятора громкости или после? У меня после моделирования получилось, что до, входное сопротивление плавает меньше.

OP1 понятно зачем. Далее темброблок, активный, полная копия темброблока, примененная в «Высококачественном предварительном усилителе» Н. Сухова. Единственно, я не стал точно-точно подбирать емкости, поставил те, что были. Переменные резисторы как мог подбирал, постоянные подобрал поканально, а емкости не стал.
Тем не менее изменения в АЧХ в среднем положении очень незначительны. Осцилограф показывает почти тот же прямоугольник (1кГц), что и на входе. А на на слух незаметно совсем. Схема была сначала нарисована в симуляторе RFSim99 , который и показал, что мне нет особой необходимости все подбирать точно — и так все достаточно хорошо.

График недавних измерений АЧХ (в RMAA) в крайних положениях ручек тембра для наглядности:

На графике средние частоты сдвинуты по оси Y, это из-за разных уровней измерения (по другому не получается, не обращайте внимания), на самом деле середина стоит на 0 дБ. Снимал график на обычном ноутбуке со встроенной звуковой картой, поэтому, сами понимаете, картинка не идеал. Но это только на краях, там где звуковуха уже плоха.

В диапазоне 100 — 10.000 Гц все очень хорошо, а от 50 до 14000 вполне можно мерить, неравномерность мизерная.
АЧХ самой карты, при замкнутых вход на выход:

Снял и кривую в среднем положении ручек:

Видна разбежка в каналах на НЧ, поряка 1дБ, это переменные резисторы с разбросом, а на ВЧ все ровненько.
Когда включен direct (обход темброблока), АЧХ такая же как и у самой карточки:

Хотел еще измерить искажения, но не удалось. Какая-то странность, при подключении предварительного не видно на графике никаких гармоник, хотя при проверке карты, они адекватно отображаются. Около 0.021%.

Емкость С4 рекомендована в схеме Сухова. На плате место под нее есть, была установлена. В дальнейшем я ее убрал (заменил перемычкой), т.к. не нашел нейтрально и красиво звучащей детальки.

↑ Печатная плата, компоновка

Печатная плата разработана давно (как и сам предварительный) и рассчитана на установку ОУ TL071, NE5534, ОРА134. Все переменные резисторы регулировок тембра, громкости и баланса, разъемы входов и выходов установлены на одной плате.

Питание ничего особенного из себя не представляет, неизвестный трансик (не тор) плюс интегральные стабилизаторы. Питание ±15 Вольт и +12 Вольт для реле — от разных обмоток транса. Фильтр питания с выпрямителями и стабилизаторы на одной плате. Трансформатор смонтирован отдельно.



Платка с сетевой кнопкой стоит возле передней панели, провода 220 Вольт идут сначала к ней, потом на предохранители и на первичку транформатора. Никаких наводок и фона нет. Управление переключением входов и режимом direct на галетном переключателе. На фото это самая левая ручка.
Как видите минимум проводов, корпус почти пустой.

↑ Корпус предварительного усилителя

Корпус предварительного усилителя я решил сделать попроще, чем у моего УМЗЧ. Мне расхотелось бороться с металлом, необходимости особой не было, поэтому металла мало: передняя панель, задняя панель и крышка. Из тех железяк, что остались от корпуса УМЗЧ. И то крышка из «бутерброда»: меж двух тонких алюминиевых пластин слой пластика.
Зато боковины из настоящего морёного дуба. Выпендрежа не преследовалось, просто доски были, и пошли в дело. Да и тонировать не надо.



Основа всего — шасси, на нем все крепится. Шасси из массива сосны 15 мм. У меня был кусок щита, почему бы и нет? На фото шасси синего цвета. Снизу другого (коричневый). Так уж покрасил. Железяка с отверстиями — это прикрученная к шасси стальная часть какого-то устройства, типа экран чего то там.

Передняя панель из профиля, того же, что и в УМЗЧ, только я немного обрезал его по высоте. Изнутри к ПП крепится деревяшка, к этой деревяшке так все удобно прикручивать. На фото она тоже синенькая.

А крышка спереди вставляется в паз и ничем не крепится.


Шасси, заднюю панель и боковины связывает кусок силуминового профиля-отливки от магнитофона «Маяк». Вот эта профильная фиговина бело серого цвета — она и есть.

К ней крепятся шасси, боковины и задняя стенка из алюминия и деревянная часть передней панели. Сама же металлическая часть переда надевается на эту деревяшку и фиксируется саморезами сверху и снизу (там, где не видно). Ножки — как же без ножек — прикручены саморезами изнутри. Ножки деревянные и сделать это легко. Резиночки на ножках вырезаны из старого коврика для компьютерной мышки.

Немного саморезов + 9 деталей + ножки, чуть терпения и — корпус есть!

↑ Неизбитый дизайн передней панели, приводящий нас к кардану!

Дизайн придумать полбеды, беда когда не знаешь как с ним быть. Внешний вид предварительного усилителя наклевывался довольно легко. Журналы, книги — естественно подсматривал и не один раз.
В результате получился вот такой рисунок:

Только на ватмане и в натуральную величину. Само собой хотел, чтобы предварительный хорошо стыковался с моим готовым усилителем мощности по внешнему виду.

Одна загвоздка: все регуляторы (переменные резисторы) будут установлены на плату, причем в ряд. Если ставить их возле ПП, к разъемам надо тянуть провода, а очень не хотелось. А тут еще ручки тембров вертикально в ряд.
Само собой, еще до начала всех работ я пытался решить, как передать вращение от ручек к резисторам, причем передать качественно. Без решения этого, начинать не имело смысла.

Подумав, и проведя некоторые эксперименты, решил делать карданную передачу. В чуть более упрощенном виде и из доступных деталей. Все гибкие соединения типа тросиков, пружинок и т. д. мне не понравились. Т.е окончательное решение — кардан, если только сумею его сделать.

В принципе, если проявить скрытую в каждом из нас аккуратность, все это не очень сложно, надо только соблюсти баланс между усложнением и качеством конструкции. Настоящий кардан — довольно сложное устройство, тут такое ни к чему. Я отказался от крестовины, вернее от ее части, и упростил все соединения и крепления.
Собственно все видно из упрощенного рисунка:

Трубка у меня из алюминия, толстостенная. Кольца отрезал от лыжной палки. Кое где (на громкости) кольца из медной трубки. Скоба из штампованной гайки-барашка, я только подогнул хвостики гайки до нужной величины. Втулки — некоторые латунные, некоторые алюминивые. Отверстие во втулках было как раз под нарезку резбы М4, чем я и воспользовался, нарезав на одном конце резьбу и прикрепив скобу винтом.

Ось скобы — это короткий винт М4. В скобе нарезана резьба и ввернут винт (до упора), а в кольце — отверстия. Болтаться вдоль оси кольцу не дают подобранные по толщине и проложенные между кольцом и скобой шайбы. Вторая, перпендикулярная ось, сделана насквозь, т.е просверлены и кольцо и трубка насквозь. Диаметр отверстия равен диаметру пластикового пустого стержня от шариковой ручки. Стежень вставлен в отверстие (насквозь) и оплавлен по концам зажигалкой.
Чтобы трубка не болталась, между трубкой и кольцом проложены шайбы из стержня от шариковой ручки потолще.

Со стороны передней панели узел кардана посажен на ось 4 мм и зажат винтами. 4 мм –это диаметр оси полуразобранных потенциометров СП3-33.

На втором конце оси, со стороны лица, закреплена ручка. В данном случае это ручка громкости. Переменные резисторы СП3-33 не отличаются особой точностью изготовления и плавностью движений. Ось, как правило, люфтит, поэтому почти все оси заменил на более точные, а отверстие откалибровал разверткой.
Потом все смазал вязкой демпферной смазкой. Теперь крутишь ручку и ощущаешь — все ОК. Так все устроено со стороны передней панели.

Возле платы еще проще. Потенциометры тембров и баланса достаточны прочные, поэтому второй узел кардана прицепил прямо к движкам резисторов.

Очень помогли капроновые ручки и вставки от ручек от старой аппаратуры. Они классно одеваются на движки потенциометров. А приделать их к кардану — дело техники. Только резистору громкости потребовалась «подпорка». Он хлипковатый (но точный). Ему пришлось поставить дополнительную опору с подшипником.

Понятно, что громкость крутят чаще, поэтому при изготовлении передачи на громкость я приложил больше стараний и сделал понадежней и поточнее. Остальное крутят от случая к случаю, там кое-где «схалявил».
Все это крутится плавно и легко. Никаких заеданий за несколько лет использования не обнаружено.

↑ Видео карданчика в работе

↑ Нюансы оформления

Можно еще немного поговорить об оформлении таких мелочей, как обрамление ручек и кнопок.


Я говорю про пластиковые черные колечки вокруг ручек и кнопки «Сеть». Дело в том, что с некоторых пор мне полюбились ручки, вставленные в переднюю панель насквозь. Для этого прорезаю отверстия в передней панели больше диаметра ручек, а край отверстия прикрываю кольцом, выточенным из полистирола или другой пластмассы.

Точатся кольца достаточно просто, почти на коленке. Единственное обязательное условие — наличие электрического привода вращения. Например, дрели. Остальные инструменты легко изготовить из подручных средств. Резцом может служить хорошо заточенное шило с чуть срезанным острием. Очень важно, чтобы резец был заточен как можно острее, иначе полистирол будет плавиться и ничего не выйдет. По той же причине не нужно стремится снять за один проход много материала.

Заготовкой кольца обычно служит кусок полистирола от задней (если нужен черный цвет) панели какой-нибудь аппаратуры. Или произвольной формы, или, если не лень, в виде круга. Далее эта заготовка клеится «моментом» на шайбу из дерева, зажатую в патрон дрели.

↑ Сам себе токарь

Допустим, есть дрель с патроном и способ как дрель зафиксировать на столе. Допустим я вас соблазнил, и вы захотели сделать как я.
Тогда проще всего закрепить деревянную болванку в дрель следующим способом: берется металлический болт или шпилька с резьбой, от болта отрезается шляпка, в деревяшке сверлится отверстие, приблизительно на 1 мм меньше, чем диаметр резьбы, в начале резьбы снимается широкая фаска. Зажимается болт в патрон дрели и как метчиком, с усилием нарезаем резьбу в отверстии. На самом деле она выдавливается и накатывается. Все, шпилька с резьбой ввинчивается в деревянную болванку до упора и зажимается в патрон дрели.

Итак, клей высох и можно точить.

Лучше будет, если в начале немного снять все острые углы на дереве, т.е немного проточить по диаметру. И биений будет меньше и для рук спокойнее. Целее будут.


Кнопка «Сеть» и тут и в усилителе мощности сделана из крышки от тубуса губной помады, тубус черного цвета. Если повезет, там вообще обработка не нужна. Только если обрезать по длине. Крышка от помады полая. В эту полость туго надо вставить или кусок пластика, или деревяшку. Сверлится отверстие под шток сетевого выключателя в заглушке, и… одевается на выключатель.

↑ В стойке

Предусилитель, УМЗЧ, источники.

↑ Файл платы в Layout 5.0

🎁 pred-pcb.7z  18.71 Kb ⇣ 330

↑ P.S.

Ну вот и всё. В смысле со статьей. Отдельно на датагорском форуме есть тема с карданчиком, кое где раскиданы фото корпуса и схемы. Это попытка свести все воедино. В одну кучку, грамотно скрепленную винтами и клеем и припоем.
Ну может и не очень грамотно, но лучше я не умею.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации