Пълен Hi-Fi предусилвател
Автор: Род Елиът - ESP
Въведение
Избягвах изграждането на цялостен Hi-Fi предусилвател, включително управление на тона (предоставящо монтиране на контролите на PCB), тъй като променливите резистори, налични в различни части на света, не винаги са съвместими. Но поради голямото търсене, този проект беше разработен (заедно с цялостна печатна платка), за да запълни празнината в гамата, предлагана от ESP.
Предложеният предусилвател е много лесен за производство на печатна платка и има иновативна функция за намаляване на тона. Вместо пълно изключване на контрола на тона, се прилага дълбоко намаляване на неговата чувствителност. В това състояние настройката има максималния диапазон, показан на фигура 3 (вижте по-долу). По желание може да се увеличи. Така че можете да имате две настройки за контрол на тона - едната с нормално 10dB усилване и намаляване, а другата с много фин +/- 3dB контрол на тона. Това ще бъде достатъчно за малки корекции, които може да са ви необходими при ежедневното ви слушане.
Дизайнът на устройството е доста условен, докато основното предимство пред другите дизайни е, че в него практически няма проводници. Превключването на източниците се извършва по всякакъв начин, предлагам да използвате въртящ се превключвател в задната част на кутията и удължителен вал, за да приведете дръжката към предния панел. Това ще сведе кабелите до минимум и ще намали смущенията от други активни входове.
Снимка на завършен проект 97
Както можете да видите, печатната платка е много компактна. Контролът на силата на звука е поставен малко по-далеч от останалите, за да позволи използването на по-голямо копче, тъй като е най-често използваният елемент.управление във всеки предусилвател. Използването на 16 mm потенциометри осигурява малко и спретнато оформление и позволява на предусилвателя да бъде лесно свързан към усилвател на мощност, за да се създаде интегриран усилвател.
Имайте предвид, че платката Rev-A е малко по-различна от схемата на Rev, показана тук.
Описание
Входното стъпало, показано на фигура 1, осигурява усилване от 2 (6 dB) и действа като буфер за веригата за контрол на тона. Контролът на тона е базиран на типична схема на Baxandall, но добавянето на резистори R117, 118 и 119 осигурява гъвкавост и лекота на преконфигуриране, което традиционните устройства не могат.
R119 е уникалната част от тази схема (не съм виждал това решение преди). Специфицираното съпротивление от 100k ограничава обхвата на контрол на тона до разумни ±10dB. За да получите по-голям диапазон, R119 (и R219) могат да бъдат пропуснати напълно. Обратно, намаляването на стойността му ще даде по-малък диапазон от настройки: около 6 dB при 20 Hz и 7,5 dB при 20 kHz със съпротивление от 22 kΩ.
Честотната характеристика на тоналния блок е показана на фигура 2 (стъпка - 10% от стойността на резистора). Както можете да видите, средният диапазон е практически незасегнат. Това е различно от повечето дизайни, където контролите са центрирани на 1kHz и има много доловим ефект в средата.
За тези, които изобщо не искат да използват контроли на тона, предлагам предусилвателя DoZ (Project 37) или Project 88. И двата са проектирани без тонов блок и отговарят повече на критериите за истински минималистичен дизайн.
За разлика от това, Фигура 3 показва обхвата на контрол на тона, когато SW1 е затворен. Ясно е, чекогато контролите са в централна позиция, всяко отклонение (поради толеранси на резистора) е минимално и отговорът е напълно равен (в рамките на 0,1 dB). Както можете да видите, диапазонът на регулиране е много по-малък и е вероятно този режим да се използва през повечето време.
Фигура 3 показва кривите за 100%, 75%, 50%, 25% и 0% настройки за контрол на тона. Промяната във високите честоти е по-изразена, отколкото при LF, но все още е ограничена по амплитуда до ±3dB при 20kHz. Като цяло веригата има отлична гъвкавост и задоволява всички изисквания за слушане на музика от всички жанрове.
Баланс, обем и изходни етапи
Контролът на баланса е умишлено проектиран да има малък ефект близо до централната позиция. Това осигурява по-точно позициониране. Като контрол на обема се използва променлив резистор с линейна характеристика, свързан по схемата с допълнителен резистор (Проект 01), за да се получи логаритмична зависимост. Изходният импеданс е 100 ома. Използването на предложения 2.2uF полиестерен кондензатор позволява на усилвателя на мощността да бъде зареден с входен импеданс от 22k, осигурявайки честотна характеристика, както е показано на фигури 2 и 3. Долната гранична честота е около 3Hz с номинален товар от 22k. При желание може да се използва по-висока стойност за C103 / 203, но се очаква посочената стойност да е достатъчна за всички нормални усилватели на мощност. Възможно е да се използва електролитен кондензатор. Полярността в този случай няма значение, тъй като постоянният ток тук няма да надвишаваняколко mV. Предлагам да използвате 10uF електролит.
Последната стъпка е инвертиране - коригиране на инверсията в тон контролите и връщане към нормалната фаза. Отново, този етап работи при номинално усилване от 6 dB, въпреки че тази стойност се променя, когато силата на звука се регулира. Най-ниското ниво на шум се наблюдава при средната позиция на VR4 - точно в зоната, където регулаторът ще се използва най-често.
Усилването на последния етап зависи от позицията на контролите за силата на звука и баланса. С централната позиция на контрола на баланса имаме следните предимства:
- -8 dB (VR4 25%),
- -3,6 dB (VR4 50%),
- 1dB (VR4 75%),
- 9 dB (VR4 100%).
За да определите общото усилване, добавете предното усилване (6dB). Общото усилване на системата е около 2,6 dB, когато контролът на звука е в центъра.
Ако се установи, че усилването е прекомерно (или недостатъчно), резисторите R113/213 могат да бъдат намалени (или увеличени). При съпротивление от 15 kΩ усилването на този етап ще бъде равно на 1 при максимален обем. Разумен компромис може да бъде 22k резистор. Всичко зависи от входната чувствителност на усилвателя на мощността, така че за да вземете решение, препоръчвам да направите няколко теста. R113 / 213 конектори за бърза смяна са предоставени на печатната платка.
Фигура 5 показва шунтовите елементи на операционния усилвател - керамични кондензатори с капацитет 100nF и електролити с капацитет 10uF, които са необходими за защита срещу радиосмущения. Това е важно и особено когато се използват високоскоростни операционни усилватели.
Фигура 5 - Схема на шунтиране на захранването на операционния усилвател
Електролитите трябва да бъдатса предназначени за поне 50 V, като керамиката. Тук е необходимо да се използват многослойни керамични кондензатори. Не използвайте полиестерни шунтови кондензатори, тъй като техните високочестотни характеристики са по-лоши от керамичните. Те могат да се използват с операционния усилвател TL072, но керамичните са все още по-добри.
Устройство
Въпреки че схемата е представена с помощта на NE5532, OPA2134 или други операционни усилватели, тя може да се използва вместо тях. TL072 е добър бюджетен вариант, но не препоръчвам да използвате нещо по-евтино от TL072, тъй като резултатът може да бъде прекомерен шум. Това от своя страна силно ограничава полезността и качеството на предусилвателя.
По-долу е типичен pinout за двоен операционен усилвател. Ако операционният усилвател е инсталиран наобратно, почти сигурно ще се повреди, така че бъдете внимателни, когато инсталирате.
Препоръчваните операционни усилватели са с много висока производителност и ако предпочитате устройства с нисък шум или висока честотна лента, това е вашият избор.
При първото включване използвайте резистори от 100 ома последователно с всяка захранваща верига, за да ограничите тока, ако направите грешка при окабеляването.
Всички резистори трябва да са от метален филм и за предпочитане 1% толеранс за най-добро съвпадение на каналите и намаляване на шума. По същия начин, кондензаторите за контрол на тона трябва да се съпоставят възможно най-точно с помощта на измервател на капацитет. Линейни потенциометри с диаметър 16 мм за печатни платки, които са повсеместни.
Изискванията за захранване не са критични, но се препоръчва нискошумно захранване (Проект 05).
И накрая, Фигура 6 показва типична система за превключване на входа. Както бе споменато по-горе, препоръчително е да използвате въртящия се превключвател на гърба на кутията, за да сведете до минимум окабеляването и да направите сглобяването възможно най-лесно.
Изходът, обозначен с "Record Out", може да бъде свързан към всяко записващо устройство, способно да обработва входни напрежения до 2V RMS от други източници. Когато използвате грамофонно стъпало, не забравяйте, че записващото устройство трябва да има висок входен импеданс. Всичко по-малко от 50 kΩ може да доведе до неприемливо изкривяване на честотната характеристика.
Всички допълнителни входове (или изходи) могат да бъдат пропуснати, ако не са необходими, но тъй като двойните (стерео) въртящи се превключватели обикновено имат 6 позиции, има смисъл да се използват всички позиции, ако е възможно. Грамофонното стъпало не е задължително, разбира се, и няма причина да го включвате, ако нямате грамофон.