MOSFET усилвател

В процеса на проектиране на този усилвател не мислех за цената на компонентите, така че някои решения може да не са най-оптималните по отношение на разходите.

Преглед на характеристиките

Микроконтролерно управляван предусилвател с IR дистанционно управление. За запазване на настройките за сила на звука и др. в енергонезависима памет има резервно захранване от батерия.
Символен LCD дисплей 2*16 за индикация на обем и др.
Три универсални линейни входа, един вход и изход за магнетофон.
Стерео усилвател 70W на базата на MOSFET транзистори.
Изход за слушалки.
Захранване +/-38V при 4A и +/-5V при 500mA захранване.

микроконтролен блок

Микроконтролерът PIC16F84A осъществява управление на усилвателя и индикация на параметрите. Към микроконтролера са свързани следните периферни устройства:

Цифров атенюатор LM1973.
DS1302 часовник за реално време (RTC).
2x16 LCD в режим на въвеждане на знаци, използвайки 74HC163 преместващ регистър.
Регистър за смяна CD4094, действащ като общи изходни портове. Тези портове са свързани към аналогов мултиплексор CD4052, превключвател за четене и слушане на сигнал от магнетофон и режим на усилване на басите. Също така към този регистър е свързан LCD дисплей и релейна верига за изключване на високоговорителите.
TSOP1736 IR приемник.
Три бутона за управление.
Контактът на превключвателя от жака за слушалки (включен в едната позиция, включен в другата) се използва, за да покаже на MCU, че слушалките са свързани и високоговорителите трябва да бъдат изключени.

16F84 е евтин, бърз и има много памет. Няма достатъчно I/O портове, така че трябвашеизползвайте регистри за смяна, за да съхранявате данни, изпратени през SPI интерфейса. Шината SPI трябваше да се използва така или иначе за работа с RTC.

DS1305 RTC с тактова честота от 32kHz кварц. Използва се основно, защото има 96 байта летлива памет, която служи за запазване на текущия обем и т.н., дори когато захранването е изключено (поради резервно захранване). Възможно е да се използва EEPROM на контролера за това, но той има ограничен брой цикли на запис. Контролерът комуникира с RTC чрез SPI шини (SCLK, SDI и SDO пинове). DS1305 включва програмируемо зарядно устройство, което може да се конфигурира чрез SPI шината.

CD4094 е задържащ регистър за изместване. Данните от микроконтролера се предават чрез сериен интерфейс през щифтовете D и CLK. Когато CD4094 получи сигнал, данните от регистъра за смяна се заключват и извеждат. Това гарантира, че стойността не се променя, когато друго устройство използва SPI шината (RTC, µPot и др.). 74LS164N е 8-битов преместващ регистър. Държи се като 4094, но без да запазва стойностите. той управлява LCD, който има собствена памет за съхраняване на стойността.

предусилвател

Предусилвателят е базиран на нискошумния аудио операционен усилвател MAX414. Предусилвателят осигурява усилване до +6dB, контрол на звука и два режима за усилване на басите.

Първият етап използва неинвертиращи усилватели IC1A и IC1B (DD1.1 и DD1.2). C8 осигурява отхвърляне на шума, C11 и R8 се държат като нискочестотен филтър и задават входния импеданс на предусилвателя на 100k. R10 и R15 задават усилването на това стъпало на 2 (6 dB). C1, C5, C6 и C10 са филтри. C1 иC10 трябва да бъде поставен близо до чипа.

В допълнение към предния край, тази верига включва двойка буфери (IC1C и IC1D (DD1.3 и DD1.4)), използвани на изхода μPot, който има висок изходен импеданс.

LM1973 μPot е цифрова интегрална схема за контрол на звука. Той съдържа три цифрово регулируеми аудио атенюатора с максимална стойност от 78dB, които се изключват, когато са зададени на>gt; 100 dB. Той приема промени в настройките чрез SPI-съвместим шинен интерфейс. В схемата JP5 е свързан към JP2 на платката на контролера. Той има едно неоспоримо предимство пред подобни устройства - използването на отделно захранване, което елиминира възможността за смущения от други части на веригата.

Веригата за усилване на басите има два превключваеми режима. Първият аудио вход преминава през нискочестотен филтър, чиято гранична честота е 100Hz. Нискочестотният филтър е изграден на IC2C и IC2D (DD2.3 и DD2.4), изходът от нискочестотния филтър се подава към мултиплексор, базиран на CD4052. С този мултиплексор можете да превключвате заземен, атенюиран и пълен изход с нискочестотен филтър. Избраният изход се сумира с оригиналния аудио сигнал и се подава в крайния етап на усилване.

Резисторите R21 и R25 се използват за настройка на нивото на басите. Обикновено това е около 50% - 70% от оборота на резистора. Може да се коригира по ваш вкус. Сумиращ усилвател и драйвер на изходния етап са направени на IC2A и IC2B (DD2.1 и DD2.2). 100Ω резистори R11 и R16 са защита на кондензаторите от възможни смущения, идващи от IC2A и IC2B (DD2.1 и DD2.2).

Избор на вход

Изборът на входен сигнал се основава на два аналогови мултиплексора CD4052. IC2 се използва за избор на входен източник (CD/AUX1/AUX2), а IC3 се използва заизберете или източника, избран по-горе, или сигнал на лента, или сигнал на лента след LM1894 Dynamic Noise Reduction (DNR). JP1-3 са входният източник, JP5 е входът на касетофона. R1 регулира нивото на DNR. Регулира се така, че високите и ниските честоти да се чуват ясно. JP4 и JP7 идват от платката на микроконтролера и се използват за избор на входове и индикатор за записващо устройство. JP8 е изход за лента и също има избираем вход. JP6 е свързан към платката на предусилвателя (захранване и сигнал). Резисторът от 1 MΩ е осигурен, за да гарантира, че кондензаторите няма да пречат, когато входовете се превключват от един източник към друг.

Усилвател за слушалки

Усилвателят за слушалки е базиран на чипа LM4880. Това намали размера на усилвателя. Схемата не изисква описание, т.к взети от документацията.

Главен UMZCH

2SA970 PNP входни транзистори с нисък шум и високо усилване. Те имат най-ниското възможно емитерно напрежение, така че тяхното захранващо напрежение се намалява с помощта на ценеровия диод ZD1 и неговата лента C3 и R3. T1 се използва като източник на ток. Тъй като максималният ток от оттичане към източник варира в зависимост от производствения процес, трябва да изберете резистор за всеки BF245, така че токът от изтичане към източник да е 1mA. C1 е филтриращ входен кондензатор, но затворен с джъмпер, тъй като кондензаторът вече присъства в предусилвателя. R1 и R2, както и C2, съставляват мрежата за потискане на входни смущения. R2 задава входния импеданс на 47kΩ. R4 и R5 са товари на колектора за T2 и T3. ZD2 (2.7 ценеров диод), C4 и C5 ще попречат на основата на T4 да получи напрежение над 2.7 V в случай на прекъсване на връзката на усилвателя, повреда на високоговорителя и т.н.

T9 и T10 формират напрежението на усилващия етап.Оригиналната схема препоръчва използването на 2SD756, което не можах да намеря, така че беше използван BF420. Това е диференциалното стъпало, източник на постоянен ток, образуван от T6, T7, LD1, LD2, R10 и R11. T4, T5, D1, R8 и R9 действат като колекторен товар за T9 и T10, осигурявайки максимално усилване. T8, R13-15, RV1 D2 и D3 образуват преднапрежения на изхода на устройство от клас AB. RV1 задава тока на отклонение. T8 трябва да бъде завинтен към радиатора. R10 и R19 се използват за ограничаване на тока. C6 и C7 са OS кондензатори. R16, R17, C8 и C10 действат като нискочестотен филтър за филтриране на мощността.

D4, D5, ZD3 и ZD4 формират елементарна защита от късо съединение за изходните транзистори. C11, C12, C14 и C15 са кондензатори за разделяне на мощността. C12 и C15 трябва да се поставят до MOSFET транзисторите. C13 и R20 се използват за компенсиране на увеличаването на импеданса на високоговорителя. L1 е 10 оборота на резистор 10 ома 1 ват, свързан паралелно с него. Това се използва за предотвратяване на нестабилност на усилвателя, причинена от капацитета на аудио кабела.

R7 и R6 образуват обратна връзка. Това задава усилването на 27 dB. Обърнете внимание на разделянето на земята на сигнала и земята на захранването. Заземяването на GNDA се дава на входния етап. Кондензаторите са свързани към захранващата маса (GND). Също така имайте предвид, че изходът на мрежата Zobel се отнася до третото заземяване GNDIO. GNDIO трябва да бъде свързан към високоговорителите, които след това се свързват директно към захранването чрез дебел заземяващ проводник.

захранващ агрегат

Захранването се състои от две части: ниско напрежение и високо напрежение. Високото напрежение произвежда нерегулирани +/-38V за усилвателя на мощността. Ниско напрежение +/- 5V за аналогова секция (предусилвател, входен селектор и др.)и +5 V за цифровата част (MCU, LCD и др.). Използва се трансформатор с 3 намотки: 30-0-30 - 4A и 12-0-12 - 500mA спомагателна намотка. Третата намотка 0-12 е предназначена за управление на релето за заглушаване на високоговорителя. Входното напрежение е свързано към + 35A на диодния мост и блоковете с предпазители, използвани при 5A. Конекторът, обозначен с JP1, е свързан към спомагателните намотки на трансформатора (12-0-12). 100nF кондензатори C7-C12 трябва да бъдат поставени до съответните ИС. C13-15 танталови кондензатори. Три светодиода служат като индикатор за наличие на напрежение. Освен това те се държат като минимално натоварване на PSU.

Заглушаване на високоговорителите

Схемата за заглушаване на високоговорителя, представена тук, използва микроконтролер за включване на високоговорителите след кратко забавяне. Времето на забавяне може да се програмира. Когато захранващото напрежение е изключено (0-12 от спомагателната намотка на трансформатора), то се изключва много бързо, изключвайки релето. Жакът за слушалки включва превключвател за деактивиране на високоговорителите, това се усеща от MCU (чрез порта RB7), който след това деактивира високоговорителя. Високо логическо ниво на J1.2 (JP5.3, на платката на микроконтролера) включва релето и следователно високоговорителите. Използваното реле трябва да е 10А. Ценеровият диод (ZD1) се използва при 12V.

производство

Всичко с изключение на UMZCH е изградено на макет. UMZCH е направен на текстолит FR4, с правилно окабеляване на земята и др. Усилвателят беше поставен в стандартния корпус на стария усилвател. За този случай обаче са необходими значителни промени. Трябваше да направя дупки за дисплей, светодиоди, радиатор, бутони и т.н.