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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Controllo del volume con stadio buffer. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tono, controlli del volume Attualmente, tra molti intenditori della riproduzione del suono di alta qualità, la cosiddetta "ideologia del percorso breve" trova i suoi sostenitori. In tali apparecchiature, il preamplificatore non contiene i soliti controlli di tono, elementi di commutazione aggiuntivi, circuiti di sonorità e controllo del bilanciamento e, soprattutto, contiene un minimo di componenti attivi. A causa del fatto che la tensione di uscita delle moderne sorgenti di segnale è effettivamente diventata standard - 2 V, è possibile abbandonare il preamplificatore. Tuttavia, la capacità di carico di tali sorgenti di segnale non è sempre sufficiente per il collegamento diretto di un regolatore di volume o di un amplificatore di potenza a impedenza relativamente bassa. Pertanto in alcuni casi risulta utile utilizzare un controllo di volume ad alta resistenza con successivo inseguitore di tensione, che funge da interfaccia tra il regolatore e il filtro di ingresso UMZCH. Spesso una tale cascata viene costruita utilizzando un amplificatore operazionale ORA627 costoso e di alta qualità in modalità inseguitore di tensione. In un amplificatore operazionale con OOS al XNUMX%, vengono creati i prerequisiti per il verificarsi di distorsioni dinamiche. Ho condotto l'ascolto comparativo di tre ripetitori buffer: il primo - sull'amplificatore operazionale ORA627, il secondo - sull'amplificatore operazionale ORA637, il terzo - sui transistor ad effetto di campo, descritti nell'articolo. Nella variante dello stadio buffer che utilizza l'amplificatore operazionale OPA637 (è lo stesso OPA627, regolato solo per un guadagno di almeno cinque), il suo guadagno è KU=5. Questa opzione ha mostrato, secondo l'autore, un suono più trasparente rispetto all'OPA627, a causa della limitazione della profondità di feedback e dell'espansione della larghezza di banda del guadagno in-loop in un amplificatore meno corretto rispetto all'OPA627. La terza opzione è un buffer basato su un transistor ad effetto di campo a basso rumore, caratterizzato da un'elevata linearità. Questo dispositivo è stato ottenuto a seguito di una semplificazione dell'amplificatore per cuffie, proposto dall'autore su uno dei forum diversi anni fa e si è dimostrato efficace. Soggettivamente, un tale buffer risulta essere il più "trasparente", senza alcuna torbidità evidente o colori specifici nel suono. Il tipo di transistor ripetitore e la sua modalità operativa sono stati accuratamente selezionati, il che ha permesso di ottenere distorsioni non lineari molto piccole. Poiché il transistor utilizzato è un transistor ad effetto di campo a microonde con una caratteristica di trasferimento lineare e presenta piccole capacità interelettrodiche, le distorsioni non lineari di tale follower a tutte le frequenze audio udibili rimangono molto piccole. Lo stadio buffer qui utilizzato è progettato principalmente per UMZCH con una resistenza di ingresso di almeno 10 kOhm, mentre il THD alle frequenze di 1 e 10 kHz con una tensione di 2 V è di circa 0,002%. Il livello di rumore intrinseco della cascata non è stato misurato in modo affidabile dall'autore a causa della mancanza di un voltmetro dei valori effettivi del valore quadratico medio. Ma quando il ripetitore è stato collegato ad un analizzatore di spettro (basato sul programma SpectraLab e sulla scheda audio ESI Juli@), non si è verificato praticamente alcuno spostamento nella parte inferiore dello spettro e il livello di rumore è rimasto molto basso. Il rumore di sfarfallio, caratteristico dei transistor ad effetto di campo con gate isolato, si è rivelato impercettibile. Lo schema dell'unità di controllo del volume è mostrato in fig. 1.
Il segnale audio in ingresso va a un resistore variabile di alta qualità del controllo del volume R1.1 (R1.2 - per un altro canale). In questo caso, l'uso di un resistore a resistenza relativamente elevata è stato dettato dal fatto che si tratta di un carico per la sorgente del segnale collegata al blocco descritto. Lo stadio di uscita dei moderni lettori CD-DVD, registratori e schede audio, di regola, è un amplificatore operazionale integrato, la cui distorsione è tanto minore quanto maggiore è la resistenza al carico. Un altro fattore importante: anche nei modelli relativamente costosi di lettori CD-DVD, sintonizzatori, schede audio per computer, sulle uscite sono presenti condensatori di ossido di separazione e, di regola, risultano privi di tensione polarizzante. Di solito, per tali scopi, vengono scelti condensatori all'ossido per una tensione di 63-100 V e una capacità relativamente bassa (valore tipico - 4,7 microfarad). In questo caso, la non linearità del condensatore di isolamento si manifesterà tanto più forte quanto minore sarà la resistenza di ingresso dello stadio successivo. La necessità di coordinare il nodo regolatore, sia con la sorgente del segnale che con il successivo UMZCH con OOS parallelo, può essere mostrata nell'esempio della scheda audio ESI Juli@. Non appena questa scheda è diventata disponibile sul mercato russo, ho letto recensioni sui forum di radioamatori, dove scrivevano che quando l'UMZCH era collegato alle uscite sbilanciate della scheda, i bassi risultavano "liquidi" e innaturali. Quando il carico era collegato a uscite bilanciate "accoppiate in CC", questo effetto non è stato osservato. Si scopre che i condensatori al tantalio a bassa capacità sono installati sulle uscite sbilanciate della scheda. Pertanto, con un'impedenza di ingresso UMZCH di 10 kOhm, comune per un amplificatore a banda larga con feedback parallelo, si verificavano una mancanza di bassi e un suono innaturale nella regione dei bassi. Quando UMZCH viene collegato tramite l'unità di controllo del volume descritta con un'impedenza di ingresso di 100 kOhm, l'effetto sopra descritto non è più evidente. Torniamo alla descrizione del nodo regolatore. Dal motore del resistore variabile R1.1, il segnale va al gate del ripetitore streaming VT1, caricato con una sorgente di corrente, realizzata su un transistor VT2 dello stesso tipo. In questo caso non è opportuno utilizzare un transistor bipolare tradizionale poiché la sua capacità di collettore non lineare è maggiore di quella del 2P902; anche la linearità della resistenza di uscita è inferiore ad essa. Dall'uscita del ripetitore di flusso, il segnale entra nel carico attraverso un gruppo di condensatori di accoppiamento C3-C7. Per ottenere bassi profondi e naturali, la frequenza di taglio dell'HPF formata accoppiando condensatori con una resistenza di ingresso UMZCH (10 kOhm) è stata scelta molto bassa - 0,95 Hz. Come ha dimostrato la pratica, le frequenze di taglio più elevate provocano una sensazione di bassi "liquidi", privi di "fondamento" - nonostante, logicamente, una frequenza di taglio di 10 Hz dovrebbe essere più che sufficiente. L'alimentazione del dispositivo è realizzata secondo lo schema tradizionale e non presenta particolarità; si consiglia di utilizzare stabilizzatori integrati proprietari (μA7815UC, µA7915UC), poiché il livello di rumore di altri microcircuiti potrebbe risultare non normalizzato. L'alimentazione viene fornita da un trasformatore di rete step-down con avvolgimenti per una tensione di 2x18 V e una corrente di carico di almeno 150 mA. Strutturalmente, il controllo del volume è realizzato su un circuito stampato in fibra di vetro rivestito su entrambi i lati, il suo disegno con la disposizione degli elementi è mostrato in fig. 2.
La numerazione degli elementi del secondo canale inizia dal secondo centinaio (C101, VT101, ecc.), L'ingresso e l'uscita del secondo canale del blocco sono indirizzati ai pin 3 dei connettori XS1 e XS2. L'abbondanza di condensatori di blocco, nonché la specifica topologia RF della scheda (in alcuni punti viene utilizzata la connessione parallela di strati di lamina, ad esempio nelle sorgenti di VT1, VT2 e anche tra la sorgente di VT1 e lo scarico di VT2) è dettato dal fatto che i transistor 2P902A sono molto inclini all'autoeccitazione a frequenze nella gamma DMV. I dadi devono essere avvitati sui bulloni del corpo VT1, VT2 fino a riempire la parte filettata, svolgeranno la funzione di dissipatore di calore (anche se i transistor si riscaldano leggermente anche senza dadi). La scheda è fissata al pannello frontale dell'amplificatore tramite due angolari metallici posti ai suoi lati. Nella versione dell'autore, la scheda di controllo del volume è stata incorporata nel case dell'UMZCH stesso e, per ridurre al minimo le possibili interferenze dai suoi circuiti ad alta corrente, è stata collocata in uno schermo metallico (scatola rettangolare) di lamiera stagnata, anch'esso fissato con due gambe al pannello frontale dell'UMZCH con bulloni. I cavi di segnale e il cavo di alimentazione passano attraverso i fori nella parete posteriore della scatola di schermatura. L'autore ha ritenuto inappropriato trattare un caso separato per tale controllo del volume. Nel controllo del volume è possibile consentire la sostituzione di alcune parti: il transistor 2P902A (VT1, VT2) - per KP902A, VS546 (VT3) - per KT3102AM, diodi 1N4004 (VD1-VD4) - per KD209A. I chip 7815 (DA1) e 7915 (DA2) possono essere sostituiti dai loro equivalenti più vicini. I chip degli stabilizzatori di tensione DA1, DA2 sono installati sui dissipatori di calore HS-315 diventati popolari tra i radioamatori (venduti in Chip iDip). Doppio resistore variabile (R1.1 e R1.2) - ALPS-RK27, acquistato su ordinazione da SYMMETRON e DODEKA. C1, C2 - condensatori ceramici domestici KT-1, KD-2, K10-7V con TKE M47 e MZZ. Tutti i resistori utilizzati nella progettazione sono film metallici di precisione importati (MF - Metal Film) con una potenza di 0,25 W. In assenza di ciò, possono essere utilizzati analoghi domestici di C2-29 (al contrario di loro, quelli importati hanno cavi senza ossido), metallo-dielettrico C2-23, MLT (elencati in ordine decrescente di preferenza). Condensatori C19, C20 - K50-35 o importati da Jamicon o Samsung; C25, C26 - K50-35 o simili importati; C8, C9, C12, C13 - EPCOS B32529-C105K per 63 V. Possono essere sostituiti con condensatori ceramici di capacità inferiore (almeno 0,047 uF), ad esempio K10-7, KD-1, KM-5. Condensatori C3-C7 - EPCOS B32529-C5335 per 50 V con capacità di 3,3 uF ± 5%; è impossibile trovare qui un sostituto domestico a tutti gli effetti, perché i condensatori Epcos Staked MKT usati non hanno solo una lavorazione molto elevata, ma anche un rapporto tra capacità e dimensioni senza precedenti, in altre parole, questi condensatori sono i più compatti. I condensatori Epcos sono venduti da aziende note ai radioamatori. Condensatori C10, C11, C14-C16, C21-C24 - K10-7V con capacità di 0,068 uF a 40 V. Connettori XS1-XS3 - Morsettiere DINKLE-DT126VP. In conclusione, è utile fornire alcune raccomandazioni sull'installazione dei transistor KP902. Questi dispositivi sono estremamente "delicati", non possono sopportare il superamento della tensione consentita: con una tensione drain-source superiore a 50 V, un tale transistor sfonda; pericoloso per lui e l'elettricità statica. Ma l'insidiosità principale sta nel fatto che in questi dispositivi è possibile "buttare giù l'otturatore"; in questo caso il transistor rimane operativo, ma aumentano le perdite nel circuito di gate e il rumore. Per evitare problemi, l'installazione dei dispositivi deve essere effettuata utilizzando una stazione di saldatura antistatica o spegnendo il saldatore durante la saldatura e utilizzando un braccialetto antistatico. Altrimenti, come ha dimostrato la pratica, il guasto dei transistor è quasi garantito. Pertanto, quando si acquista KP902A, è necessario prestare attenzione alle condizioni di conservazione di questi dispositivi; nei negozi vengono solitamente venduti confezionati in fogli di alluminio. Dopo aver assemblato la scheda è utile verificare lo stato di salute del transistor VT1; per fare ciò è necessario portare i controlli R1 nella posizione di volume massimo, e collegare all'ingresso un millivoltmetro DC ad alta resistenza. Se sul resistore R1 è presente una piccola tensione costante, ciò indica che VT1 ha un "gate eliminato". Autore: Ya. Tokarev, Mosca; Pubblicazione: cxem.net
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