При просмотре любительских видеозаписей, старых фильмов, видеозаписей с неправильно выполненными настройками кодирования аудиодорожек часто приходится иметь дело с плохим качеством звукового сопровождения. Иногда оно может быть настолько плохим, что затруднительно разобрать речь не только на иностранном, но и на родном языке. В подобной ситуации во многих случаях может помочь соответствующая коррекция амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) тракта звукового сопровождения. Для гибкого оперативного управления АЧХ предлагается использовать регулируемый предварительный усилитель ЗЧ, включаемый между источником сигнала и усилителем мощности ЗЧ.
При подключении к телевизорам, компьютерным мониторам и активным акустическим системам различных мультимедийных устройств (DVD- и MPEG-4-плейеров, видеокамер, фотоаппаратов, планшетных компьютеров, электронных книг, навигаторов) для улучшения качества звука между цифровым источником сигнала и телевизором или иным бытовым прибором, содержащим УМЗЧ, желательно включить предварительный усилитель ЗЧ, с помощью которого можно быстро скорректировать тембр, громкость и стереобаланс звука. Цифровые мультимедийные устройства часто содержат встроенный программный эквалайзер для корректировки тембра, но обычно им неудобно пользоваться, поскольку "добираться" до него приходится через многоуровневые меню, которые нередко без инструкции ещё и затруднительно найти. Кроме того, "кнопочное" управление параметрами звука имеет такой явно выраженный недостаток, как медлительность - время регулировки от одного крайнего значения до другого и обратно может доходить до 30 и более секунд, в то время как ручку переменного резистора можно повернуть туда-обратно за одну секунду.
Схема предварительного усилителя ЗЧ с электронными регулировками громкости, стереобаланса и тембра по высшим и низшим частотам представлена на рис. 1. По сравнению с пассивными регуляторами громкости и тембра такие регуляторы не требуют применения высококачественных сдвоенных переменных резисторов, можно вполне обойтись обычными одинарными, не обязательно также применять для регуляторов тембра переменные резисторы заданного сопротивления, снижаются требования к качеству экранирования. С другой стороны, аналоговые электронные регуляторы вносят больше искажений и больше "шумят", чем пассивные регуляторы звука.
Рис. 1. Схема предварительного усилителя ЗЧ с электронными регулировками громкости, стереобаланса и тембра по высшим и низшим частотам
Вилку XP1 подключают к источнику звуковых сигналов. Через трёхобмоточный дроссель L2, разделительные конденсаторы C4, C2 и RC-фильтры R8C5, R11C7 сигналы ЗЧ поступают на входы интегральной микросхемы DA2 (AN5836), представляющей собой двухканальный электронный регулятор громкости, баланса и тембра НЧ и ВЧ. Уровень громкости изменяют переменным резистором R4 (резистор R1 ограничивает минимальную громкость), баланс стереоканалов - переменным резистором R2, тембр НЧ и ВЧ - соответственно резисторами R20 и R21. Глубина регулировки громкости - около 45 дБ, тембра ВЧ и НЧ - примерно от -12 до +10 дБ. Конденсаторы C10, C11, C18, C19 снижают чувствительность микросхемы DA2 к помехам. Напряжение питания поступает на переменные резисторы регуляторов через Rc-фильтр R19C21. Микросхема DA2 питается стабилизированным напряжением 12 В через LC-фильтр L3C17C20.
Стереосигнал с выходов микросхемы DA2 через разделительные конденсаторы C15, С16и RC-фильтры R15C22, R18C25 поступает на двухканальный телефонный усилитель мощности, выполненный на интегральной микросхеме DA3 (CD2025CP). Коэффициент усиления её каналов по напряжению, зависящий от соотношения сопротивления резисторов R15, R22 (R18, R23), выбран относительно большим, таким, чтобы была возможность "раскачать" высокоомные Hi-Fi стереотелефоны от самого слабого источника сигнала - карманного MP-3-плейера. Конденсаторы C27, C28 - вольтодобавка. Демпфирующие цепи R24C30, R25C31 и конденсаторы C22, C25 препятствуют самовозбуждению микросхемы.
С выходов микросхемы DA3 через разделительные конденсаторы C32, C33 и обмотки дросселя L4 стереосигнал поступает на гнёздаXS2, XS3, к которым можно подключить головные телефоны, вход внешнего УМЗЧ, телевизора, компьютерного монитора. На каждое гнездо выходной сигнал поступает через индивидуальные токоограничивающие резисторы R28, R29 и R30, R31. При необходимости число гнёзд для подключения звуковоспроизводящих устройств можно увеличить [1]. Резисторы R26, R27 необходимы для устранения щелчка при подключении к выходу нагрузки, если питание УНЧ включено ранее.
Коэффициент передачи по напряжению усилителя в целом при установленных на максимум регуляторах громкости и тембра на частоте 1000 Гц - около 25. Этого обычно достаточно, чтобы согласовать между собой по уровням ЗЧ выход мобильного устройства и вход ЗЧ телевизора.
На интегральной микросхеме DA1 (KA78R12) собран стабилизатор напряжения 12 В. Диод VD1 защищает устройство от подачи напряжения питания неправильной полярности и, кроме того, позволяет питать конструкцию от источника напряжения переменного тока. Отношение сопротивления резисторов R6, R7 выбрано таким, чтобы стабилизатор выключался, обесточивая нагрузку, при входном напряжении менее 9 В. Светодиод HL1 светит при наличии напряжения питания. Дроссель L1 снижает чувствительность устройства к импульсным помехам, а также выполняет функцию плавкой вставки.
Большинство деталей усилителя смонтированы на плате размерами 65x56 мм (рис. 2). Монтаж - двухсторонний навесной. Постоянные резисторы - С1-4, С1-14, С2-14, МЛТ указанной на схеме мощности рассеяния. Переменные резисторы - СП3-4, СП3-33, СП3-9а, СП3-9б, СП4-1 или аналогичные малогабаритные импортные сопротивлением 10...50 кОм. Их металлические экраны и валики движков соединяют с общим проводом (это необходимо для защиты микросхемы DA2 от статического электричества). Оксидные конденсаторы - малогабаритные импортные аналоги К50-68, К53-19, К53-30. Конденсатор C1 - плёночный с номинальным напряжением не ниже 50 В. Конденсаторы C6, C9, С11 - плёночные малогаба-ритные, C13, C14 - для поверхностного монтажа, остальные неполярные конденсаторы - керамические К10-17, К10-50 или их аналоги. Конденсаторы С13. С14 установлены между выводами C12, а C17, C29 - в непосредственной близости от выводов питания соответствующих микросхем.
Рис. 2. Детали усилителя на плате
При использовании резисторов и конденсаторов для поверхностного монтажа их после пайки приклеивают к монтажной плате моментальным цианакриловым клеем.
Диоды TVR10G заменимы любыми из серий 1 N4001 - 1 N4007, UF4001 - UF4007, 1N4933GP-1N4937GP, КД209, КД243, КД247. Вместо светодиода RL30N-YG414S зелёного цвета свечения подойдёт любой общего применения непрерывного свечения.
Возможная замена микросхемы KA78R12 (DA1) - любая из ***78R12. Эту микросхему устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности (одной стороны) не менее 10 см2. Вместо микросхемы AN5836 подойдёт AN5835, а вместо CD2025CP - TEA2025B (без дополнительного теплоотвода). Дроссели L1, L3 - промышленного изготовления с ферритовыми H-образными магнитопроводами. Сопротивление обмотки первого из них должно быть в пределах 1...2 Ом, второго - 10...20 Ом (при меньшем сопротивлении последовательно с обмоткой включают добавочный резистор). Дроссели L2, L4 - самодельные и представляют собой несколько витков монтажного провода (L2 - экранированного), намотанных на кольцевые магнитопроводы внешним диаметром 8...20 мм из низкочастотного феррита.
Усилитель собран в пластмассовом корпусе размерами 82x68x47 мм (рис. 3) от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи напряжением 6 В для ручного фонаря. Лицевая панель и панель, на которой закреплены переменные резисторы, вырезаны из листового полистирола толщиной 3 мм.
Рис. 3. Усилитель в сборе
Безошибочно изготовленный из исправных деталей усилитель начинает работать сразу и налаживания не требует. Для его питания подойдёт любой источник напряжения постоянного тока с выходным стабилизированным напряжением 10...28 В (например, описанный в [2]), нестаби-лизированным 13...28 В постоянного тока или 9...20 В переменного тока, способного отдавать ток в нагрузку не менее 0,12 А. Если усилитель будет питаться от собственного источника, то в качестве понижающего трансформатора можно применить, например, ТС6-2 (в этом случае диод VD1 следует заменить выпрямительным мостом).
При подключении усилителя к мобильным источникам сигнала с низковольтным аккумуляторным питанием (мобильный телефон, планшетный компьютер) их регулятор громкости устанавливают в положение максимального усиления, а в стационарных источниках - в положение, близкое к максимальному, в котором отсутствует перегрузка выходных каскадов (действующее значение выходного сигнала - около 0,2...0,5 В).
Если предварительный усилитель предполагается встроить в какой-либо готовый УМЗЧ, например, в активные "компьютерные" АС, то каскад на микросхеме DA3 может оказаться ненужным, в таком случае выходы микросхемы DA2 подключают к входу УМЗЧ через разделительные конденсаторы.
Литература
1. БутовА. Активный разветвитель сигнала для стереотелефонов. - Радио, 2014, № 1, с. 12-14.
2. Бутов А. Импульсный лабораторный блок питания на LM2575T-Adj. - Радио, 2010, № 3, с. 23, 24.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.