» » » Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 2

 
 
 
7

Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 2

Разместил MVV 23 января 2017. Просмотров: 4 487


Привет! Продолжаем тему, поднятую в моей статье «Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 1».
На датагорском форуме Владимир (vol2008) поднял тему усилителя ретро-структуры [1, 2] и предложил свой вариант буферного каскада для оконечного усилителя [3].

Я также предлагаю вариант буферного каскада с псевдодвухтактным повторителем.
Возможные варианты реализации буферных каскадов приведены на рис. 1а-г.


Рис. 1. Варианты буферного каскада для усилителя мощности:
а) эмиттерный повторитель, б) эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой,
в) псевдодвухтактный эмиттерный повторитель на транзисторах одной структуры,
г) псевдодвухтактный эмиттерный повторитель на комплементарных транзисторах


Эмиттерный повторитель с резистором в цепи эмиттера (рис. 1а) обладает недостатком, заключающимся в том, что при увеличении амплитуды входного сигнала ограничение одной полуволны сигнала может наступать раньше, чем другой [4].

Во время положительной полуволны входного сигнала ток эмиттера VT1 делится между сопротивлениями в эмиттере Rэ и в нагрузке Rн. Во время отрицательной полуволны ток через Rн протекает в противоположном направлении.

Чтобы избежать ограничения, ток эмиттера транзистора VT1 всегда должен быть больше нуля.

Нетрудно показать, что максимальная пиковая амплитуда выходного сигнала связана с напряжением на эмиттере Uэ и сопротивлениями нагрузки Rн и эмиттера Rэ следующим образом:
Uвыхмакс=UэRн/(Rэ+Rн).

Для схемы, показанной на рис. 1а получаем:
Uвыхмакс=7,5·0,62/(0,62+1,1)=2,7 В.

Устранить недостаток эмиттерного повторителя с резистивной нагрузкой и дополнительно снизить искажения позволяет использование активной нагрузки в цепи эмиттера (рис. 1 б). Отчасти недостаток простого эмиттерного повторителя остается и здесь: при положительной полуволне входного сигнала ток выдается не только в нагрузку, но и в источник тока.

Существенно уменьшить все виды искажений, а также выходное сопротивление позволяют псевдодвухтактные повторители. Здесь в качестве эмиттерной нагрузки применяется управляемый генератор тока, образующий для второго плеча встречную динамическую нагрузку, рис. 1в.

Изображенная на рис. 1в схема – перенос патента лампового повторителя сороковых годов прошлого столетия на транзисторную схемотехнику [5].

Поскольку транзисторная схемотехника, в отличие от ламп, использует транзисторы двух типов проводимости, можно модифицировать эту схему, в результате получим комплементарный псевдодвухтактный повторитель, рис. 1 г. Эту схему удачно применил Владимир (vol2008).

Низкое выходное сопротивление схем, показанных на рис. 1в и рис. 1 г, а также меньшие искажения по сравнению со схемами, изображенными на рис. 1а и рис. 1 б, положительно сказываются на звуковоспроизведении.

На рис. 2 показан двухканальный буферный усилитель с регулятором уровня на основе псевдодвухтактного повторителя, рис. 1в.

Здесь вместо эмиттерного повторителя применена схема Шиклаи на транзисторах VT1, VT3 (VT5, VT4 в другом канале).

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 2. Принципиальная схема буферного каскада
с псевдодвухтактным повторителем


Ток коллектора транзистора VT1 (VT5) задается резистором R5 (R11) и составляет I0=Uбэ/R5=0,2 мА, где Uбэ=0,66 В – напряжение база-эмиттер транзистора VT3 (VT4).

Источники тока выполнены на транзисторах VT2 (VT6), цепи баз транзисторов питаются от общего параметрического стабилизатора напряжения HL1, R8, C3 через резисторы R7 и R9 соответственно. Ток источника тока равен 10 мА.

Противофазный сигнал с резистора R4 (R10) через разделительный конденсатор C2 (C4) поступает на базу транзистора источника тока VT2 (VT6), чем обеспечивается активный режим работы повторителя на обеих полуволнах входного сигнала.

Характеристики:
Напряжение питания: 15 В;
Ток потребления: 25 мА;
Нижняя частота по уровню – 0,5 дБ: 1 Гц;
Выходное сопротивление: 0,5 Ом;
Коэффициент гармоник во всем диапазоне рабочих частот (20…20000 Гц) при Uвх=1 В, Rн=620 Ом: не более 0,001%.


Сравните технические характеристики псевдодвухтактного повторителя с конструкцией из [2]. Псевдодвухтактный буфер имеет в шесть раз меньшее выходное сопротивление, а нелинейные искажения уменьшились в семнадцать раз!

Входное сопротивление буферного каскада Rвх=47 кОм. При необходимости оксидные конденсаторы С1 (С5) на входах повторителей могут быть заменены на пленочные, например, емкостью 1 мкФ или 2,2 мкФ; при этом нижняя частота по уровню – 3 дБ останется допустимой (3,4 Гц и 1,5 Гц соответственно).

Детали псевдодвухтактного повторителя


VT1, VT2, VT5, VT6 – Транзистор BC546 – 4 шт.,
VT3, VT4 – Транзистор BC556 – 2 шт.,
HL1 – Светодиод red d=3 мм BL-B51V1 – 1шт.,
R1, R14 – Рез.-0,25-82кОм (Серый, красный, оранжевый, золотистый) – 2 шт.,
R2, R15 – Рез.-0,25-110кОм (Коричневый, коричневый, желтый, золотистый) – 2 шт.,
R3, R4, R6, R10, R12, R13 – Рез.-0,25-100 Ом (Коричневый, черный, коричневый, золотистый) – 6 шт.,
R5, R8, R14 – Рез.-0,25-3,3 кОм (Оранжевый, оранжевый, красный, золотистый) – 3 шт.,
R7, R9 – Рез.-0,25-1,0 кОм (Коричневый, черный, красный, золотистый) – 2шт.,
R16 – Рез.-0,25-10 Ом (Коричневый, черный, черный, золотистый) – 1 шт.,
C1, C6 – Конд. 10/25V 0511 +105°C– 2 шт.,
C2, C3, C4 – Конд. 100/25V 0812 +105°С – 3 шт.,
C5 – Конд. 1000/25V 1021 +105°C – 1 шт.,
Печатная плата 54×54 мм – 1 шт.


Все детали псевдодвухтактного повторителя размещены на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 3).
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Сначала монтируют постоянные резисторы и перемычку, затем, соблюдая полярность и цоколевку, конденсаторы, транзисторы и светодиод. Последним на плату устанавливают переменный резистор.

Налаживание сводится к проверке режимов по постоянному току, указанных на рис. 2. Корректировка режимов при необходимости может быть осуществлена подбором резисторов R1 (R14).

Вывод

Псевдодвухтактный буферный каскад найдет применение в предусилителях, микшерах и прочих устройствах.

В выходных каскадах УМЗЧ и усилителей для наушников представляет интерес техническое решение, в котором биполярные транзисторы повторителя и управляемого источника тока заменены на полевые с изолированным затвором [6].

Файлы:

Желающие могут забрать файл печатной платы в LayOut.
a-pseudo-push-pull-repeater.7z | Файл 17,68 Kb загружен 48 раз.

Список цитируемых источников

1. Мосягин В., Кремний против германия в усилителях одинаковой ретро-структуры и новый германиевый кит в конце // Журнал практической электроники «Датагор», 2016.
2. Мосягин В., Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ // Журнал практической электроники «Датагор», 2016.
3. Классическая схема УМЗЧ (PowerAmplifier) на «Датагорских» транзисторах // Форум на Датагоре.
4. Rysin A. Как избежать ограничения сигнала в эмиттерном повторителе с емкостной развязкой нагрузки // Радиолоцман, 2015, апрель, с. 54 – 57.
5. White Е. Improvements in or relating to thermionic valve amplifier circuit arrangements, British patent no. 564,250 (1940).
6. Петров А. Псевдодвухтактные выходные каскады класса А. // Радиохобби, 2014, № 4, с. 57 – 61.
Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Профиль MVV
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому радиоинженер, к.т.н.

Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 78

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины... Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо Евгению...
Схема на Датагоре. Новая статья Блок управления вытяжным вентилятором. Наладка, результаты... Всем здоровья! Утюг починен. Хочу коротко отчитаться в проделанной работе и результатах наладки...
Схема на Датагоре. Новая статья Пусть всегда будет солнце!... Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это такое, а без этой...
Схема на Датагоре. Новая статья Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания... Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Гитарный преамп Tomato - исправленная печатка. Tomato updated pcb. Обновлено.... Маленькая заметочка в стиле «возвращаясь к напечатанному» для устранения замеченных ошибок....
Схема на Датагоре. Новая статья Спасибо деду за Победу 2015!... Датагорцы, сограждане, друзья! У кого деды-ветераны живы — успевайте, поздравляйте, расспрашивайте...
Схема на Датагоре. Новая статья 17/01 киберсубботник на портале... Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет проводиться...
Схема на Датагоре. Новая статья Coil32 v9.0 - программа для расчета катушек индуктивности... Всем, кто занимался изготовлением (и ремонтом) приемников, передатчиков, акустических систем, ИБП,...
Схема на Датагоре. Новая статья Сэмплы гитарного комбоусилителя U-96... Как и обещал, записал пару сэмплов на скорую руку с моего комбика из статьи "Новый гитарный...
Схема на Датагоре. Новая статья Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)... Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки на плату...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи... При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых условиях, например...
Схема на Датагоре. Новая статья ВЧ детектор... Данный ВЧ детектор был изготовлен практически из подручных деталей с целью определения наличия...
<
  • Гражданин
24 января 2017 18:23

Сергей / Chugunov

Цитата
  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 309 комментариев
  • 29 публикаций
 
  • +1
Владимир! Сколько планируете еще частей по данной теме?
Если позволите, несколько вопросов.
1 Конденсатор С2 - вольтодобавка? Что изменится без неё, на сколько? Через него частично протекает звуковой ток, влияет ли его тип на качество звука?
2 Что скажете о применении здесь SMD резисторов с точки зрения звука? Аналогично - о подстроечном резисторе во входном делителе для точной подгонки постоянного напряжения на выходе?
3 Как вам вариант двуполярного питания с установкой на выходе постоянного напряжения точно в ноль и, следовательно, без разделительного конденсатора на выходе?
4 На много ли повысится входное сопротивление, если увеличить R3 скажем до 300 кОм, а +С3 подключить прямо к базе VT1 ? Нагрузка, например, несколько кОм.
5 Каковы недостатки и преимущества относительно схемы vol2008 ?
Интересует только качество, а не "сложность" и число деталей.
Пожалуйста, без ложной скромности.
6 Есть подобные узлы, но на полевых транзисторах. Ваше мнение по этому поводу? Будет существенная разница на слух?
7 Будет ли заметное ухудшение при замене на КТ3102 и КТ3107?
8 Желателен какой-либо подбор транзисторов по парности, усилению и т. п.?
Вопросов много, но 10 человек задали бы их больше, но они молчат.
Меня тема интересует т. к. давно хочу сделать двухполосную систему, с разделительным пассивным фильтром плюс подобными буферами и нормирующим усилителем.
Вторая тема - установка регулятора громкости после ЦАПа, за ним буфер с низкоомным выходом на отдельно стоящие активные АС на расстоянии 2...3 метра.
Да и вообще, если подобный буфер не вносит на слух никаких искажений, неплохо его ставить на выходе блоков комплекса, имеющих повышенное выходное сопротивление (более сотен Ом).
Кроме того, в этом случае, на входе приемного блока (я пишу о соединении блоков аппаратуры в отдельных корпусах) можно ставить каскад или регулятор с весьма низким входным сопротивлением, что должно благоприятно сказаться на зависимости от качества межблочных кабелей.

<
  • Автор
25 января 2017 02:15

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • +1
Сергей! Статья разделена на две части по воле Главного редактора.

1. Элементы R4, C2 и R7 обеспечивают подачу противофазного сигнала на базу транзистора VT2 управляемого источника тока. Параметры конденсатора С2 должны соответствовать техническим условиям. Конденсатор Low ESR конечно лучше, ведь он влияет на звук. У меня стоят конденсаторы фирмы Hitano с входным контролем с помощью измерителя ESR-Micro V4.0s.

2. В последнее время использую smd элементы в звуковых схемах, не разочаровался.

3. Прикинул обсуждаемую схему с двухполярным питанием (рисунок).
Буфер с двухполярным питаниемБуфер с двухполярным питанием

Для установки «нуля» на выходе используется построечный резистор R2. Нужны многооборотные подстроечники типа 3296W.

4. При сопротивлении нагрузки 1-10 кОм входное сопротивление будет порядка несколько мегаом, поэтому R1 (см. рис.) может быть в диапазоне 22-220 кОм.

5. Схема с усилительным каскадом в цепи подачи противофазного сигнала (от vol2008) позволяет точно выставить требуемый коэффициент усиления.

6. Собирал подобную схему буферного каскада на полевых транзисторах с p-n переходом (КП302, КП303). По звуку очень хорошо. Запомнилась широкая полоса пропускания буфера – около 80 МГц.

7. Отечественные транзисторы КТ3102, КТ3107 неплохие, только учтите, что они должны иметь коэффициент передачи h21э=250-400.

8. Для своей конструкции приобрел транзисторы без запаса по количеству, померил параметры и «раскидал» по каскадам по h21э. К слову сказать, транзисторы из одной партии имели отличие h21э не более 10%. У транзисторов p-n-p типа коэффициент передачи ниже, чем у n-p-n.

Буфер вносит минимум искажений и подойдет для указанных вами применений.


<
  • Гражданин
25 января 2017 03:16

Сергей / Chugunov

Цитата
  • С нами с 30.09.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 309 комментариев
  • 29 публикаций
 
  • 0
Спасибо, Владимир!
Быстро, полно и лаконично.
Но как известно, "один дурак может задать столько вопросов, что не ответят сто мудрецов".
5. Схема с усилительным каскадом в цепи подачи противофазного сигнала (от vol2008) позволяет точно выставить требуемый коэффициент усиления.
Непонятно. Я считал, что все варианты - повторители т. е. имеют усиление по напряжению около 1. Это не так? Не вижу разницы между, скажем, 0,97 и 0,99.
По звуку очень хорошо. Запомнилась широкая полоса пропускания буфера – около 80 МГц.
Боюсь, это скорее недостаток, вернее - потенциальный источник проблем, особенно из-за электромагнитной обстановки, эфир перенасыщен.

Емкость С1=10мкФ выбрана для минимизации платы? Или вы считаете принципиальной нижнюю частоту среза порядка нескольких Гц?
Себе собираюсь поставить 1...2 мкФ полипропилен или пленку.

В целом, вы подтвердили мои предположения, не совсем ясен только
смысл С2 - уменьшение искажений или увеличение максимальной амплитуды выходного сигнала.
Ранее планировал подобную схему на полевых транзисторах, но биполярные не требуют подбора, более привычны и имеются в достатке.

Подавляющее большинство предпочтет в качестве повторителя использовать ОУ. Но мой скромный опыт показал, что не всегда это так уж хорошо. Простейшие же повторители на одном транзисторе имеют свои недостатки, отсюда у меня интерес к Вашим повторителям, поэтому столько вопросов.
Не стыжусь спрашивать, особенно если есть неясности.

<
  • Автор
25 января 2017 13:54

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • +1
Сергей, разговор не о коэффициенте усиления буферного каскада, а о коэффициенте передачи в цепи подачи противофазного сигнала.

Что касается собственно коэффициента передачи, предлагаемый буферный каскад имеет коэффициент передачи по сравнению с эмиттерными повторителями, показанными на рис. 1,а,б, ближе к единице. В фильтрах этот факт играет положительную роль.

Буферный каскад (рис. 2) также достаточно широкополосен, а его выходное сопротивление и искажения значительно меньше.

О емкости конденсатора С1 (С5) написано в статье. Выбор оксидного конденсатора связан с габаритами конструкции, а также незначительным влиянием на звук вследствие достаточно высокого поляризующего напряжения на его обкладках. При возможности ставьте пленочные конденсаторы.

Конденсатор С2 (С4) влияет на уровень искажений буферного каскада. Без него они значительно возрастают, также увеличивается выходное сопротивление.

Вы правы, буфер на биполярных транзисторах имеет лучшую повторяемость.

Мне представляется, читатели разберутся, какой буферный каскад использовать: на лампах, операционных усилителях или псевдодвухтактный на транзисторах.

<
  • Гражданин
30 января 2017 14:34

Сергей Романов / химик

Цитата
  • С нами с 11.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 4 публикации
 
  • 0
Добрый день Владимир, вопрос такой, нужен ли данный буфер, если перед входом усилителя на кремниевых транзисторах из вашей статьи "Кремний против германия в усилителях одинаковой ретро-структуры..." стоит фильтр на ОУ http://www.electroclub.info/samodel/two_way_cross.htm
Выход ОУ, если я не ошибаюсь, также имеет низкое сопротивление.

<
  • Автор
30 января 2017 15:36

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Сергей, буфер в этом случае не нужен.

Указанные фильтры выполнены на операционных усилителях (ОУ) и имеют низкое выходное сопротивление.

Нужно выбрать ОУ с возможностью работы на нагрузку 600 Ом.

<
  • Гражданин
30 января 2017 17:56

Сергей Романов / химик

Цитата
  • С нами с 11.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 4 публикации
 
  • 0
Фильтры уже давно собрал, использовал ОУ ОРА2134, которые могут работать на нагрузку 600 Ом. Никак руки не дойдут собрать оконечники smile

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.