Персональные компьютеры (ПК), используемые нечасто или для узкого круга задач, не обязательно оснащать полнофункциональным усилителем мощности с акустическими системами. Для таких случаев можно изготовить несложный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ), который вместе с динамической головкой можно разместить в системном блоке ПК.
Для различных экспериментальных целей на основе системной платы Asus P5G41-MLX был собран компьютер, имеющий современные интерфейсы для подключения периферийного оборудования и неплохую производительность. Системная плата также содержит устаревшие интегрированные COM и LPT-порты, что позволяет использовать такой компьютер для работы с различным самодельным и промышленным оборудованием, использующим такие интерфейсы. В ПК на основе такой системной платы реализованы различные технологии энергосбережения, что позволяет экономить электроэнергию при длительных процессах, например, при тестировании жёстких дисков, которое может длиться много суток. Поскольку в месте установки этого ПК имелся дефицит пространства, было решено оснастить его активной АС, встроенной в корпус компьютера. Такое решение встречается в некоторых системных блоках ПК промышленного изготовления, когда изготовленные на заказ системные платы содержат интегрированный УМЗЧ.
Схема активной АС показана на рис. 1. На штекер XP1 поступает звуковой сигнал от гнезда для подключения системной динамической головки PC-Speaker. На штекер XP2 поступает стереосигнал с выхода звуковой карты ПК. Воспроизведение сигналов PC-Speaker через УМЗЧ и подключённую к нему динамическую головку позволяет получить относительно громкий и качественный звук, что весьма актуально, если для работы ПК не используется многозадачная операционная система или используемая программа не может воспроизводить звук через звуковую карту. Также некоторые современные звуковые карты не могут программно или аппаратно микшировать звуки системной динамической головки с другими обрабатываемыми звуками или звуковым потоком. Кроме того, используемая ОС может не иметь установленных драйверов для звуковой карты. Громкость системных звуков регулируют подстроечным резистором R5. Резистор R1 - нагрузочный, он установлен взамен системной динамической головки или звукового капсюля. Учтите, что в некоторых системных платах второй контакт для подключения системной динамической головки может быть соединён не с линией питания +5 В, а с общим проводом.
Рис. 1. Схема активной АС
Усилитель изготовлен на основе интегральной микросхемы AN5265 производства фирмы Panasonic, представляющей собой одноканальный УМЗЧ с однополярным питанием, электронной регулировкой громкости, выходной мощностью до 2,3 Вт на нагрузке сопротивлением 16 Ом, максимальная рассеиваемая мощность микросхемы - 1,6 Вт. Такие и аналогичные микросхемы ранее широко применялись в кинескопных телевизорах. Через разделительный конденсатор C5 смикшированные звуковые сигналы поступают на неинвертирующий вход (вывод 2) УМЗЧ DA1. Коэффициент усиления микросхемы по напряжению зависит от соотношения сопротивлений резисторов R11/R10 в цепи ООС, а также от постоянного напряжения на выводе 4. Громкость регулируют переменным резистором R7. Узел регулятора громкости питается стабильным напряжением + 10...11 В от параметрического стабилизатора на элементах R9, C1, VD1. Резистор R8 позволяет сделать регулировку громкости более плавной. Без него значительная часть регулировочного участка переменного резистора R7 в нижнем по схеме положении подвижного контакта приходится на нулевую громкость. Подборкой резистора устанавливают минимальную громкость. Конденсатор C3 подавляет на входе УМЗЧ радиочастотные сигналы.
К выходу микросхемы DA1 через разделительные конденсаторы С14, С15 и дроссели L2, L3 подключена динамическая головка BA1. Питание микросхемы пониженным напряжением позволило подключить к её выходу динамик с сопротивлением катушки 8 Ом вместо относительно дефицитных головок с сопротивлением 16 Ом. Микросхема AN5265 сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 6,5 В. Дроссели L2, L3 снижаютчувстви-тельность УМЗЧ к внешним помехам. Цепь C13R12 повышает устойчивость работы УМЗЧ на ультразвуковых частотах. Микросхема DA1 питается напряжением +12 В постоянного тока от БП компьютера через LC-фильтр L1C8- С11С16. Максимальная амплитуда сигнала ЗЧ на динамической головке BA1 - около 10,5 В, максимальная выходная мощность неискажённого музыкального сигнала - 0,7 Вт при потребляемом токе 0,16 А. Ток покоя усилителя - 40 мА.
Кроме переменного резистора R7, динамической головки и вилки ХP3, все детали конструкции установлены на плате размерами 87x54 мм, монтаж - двухсторонний навесной (рис. 2). Был применён малогабаритный переменный резистор от регулятора громкости старого компьютерного CD-привода.
Рис. 2. Детали конструкции
Обе секции резистора соединены параллельно. Установлен резистор на передней панели корпуса ПК рядом с аудиогнёздами (рис. 3) так, чтобы его регулировочное колесо выступало наружу на 1...2 мм. Подойдёт любой аналогичный резистор сопротивлением 4,7...100 кОм. Подстроечный резистор - импортный малогабаритный или, например, СП3-19, РП1-63М. Постоянные резисторы - общего применения, например, С1-14, С2-14, МЛТ Конденсаторы C2, C5 - плёночные, остальные неполярные - керамические, например, К10-17, К10-50. Оксидные конденсаторы - импортные малогабаритные. Вместо четырёх блокировочных конденсаторов C8-C11 ёмкостью по 470 мкФ можно установить два ёмкостью по 1000 мкФ. Один из этих конденсаторов непосредственно подключают к выводу 1 микросхемы DA1, остальные - к выводу 9. Соединения должны быть как можно короче.
Рис. 3. Вид передней панели
Стабилитрон 1N4698 можно заменить стабилитроном BZV55-C11, КС211Ц, 2С211Ц. Микросхема AN5265 установлена на алюминиевый теплоотвод размерами 55x40x2,5 мм. Следует учесть, что теплоотводящий фланец микросхемы электрически связан с выводом 7, и его надо обязательно соединить с общим проводом. Температура корпуса микросхемы при максимальной громкости с таким теплоотводом не превышает 20 оС относительно окружающей среды. Дроссель L1 - промышленного изготовления, он намотан на H-образном ферритовом магнитопроводе. Его внешний диаметр - 10 мм, высота - 16 мм. Подойдёт любой аналогичный с сопротивлением обмотки не более 0,2 Ом и индуктивностью не менее чем указано на схеме. Дроссели L2, L3 - проволочные перемычки, на которые надеты по две ферритовые трубки длиной 10 мм и внешним диаметром 3 мм.
Динамическая головка - широкополосная VA3002C, сопротивление катушки - 8 Ом, мощность - 7 Вт. Подойдёт любая аналогичная сопротивлением 8...16 Ом, мощностью не менее 3 Вт. Чем больше размеры диффузора, тем лучше. Магнитная система должна быть обязательно экранированной. Установлена головка внизу на передней стенке металлического шасси ПК. К диффузородержателю приклеена дополнительная прокладка толщиной 3 мм, предотвращающая биение мембраны о шасси. Для уменьшения эффекта акустического короткого замыкания ближайшие к динамической головке круглые вентиляционные отверстия заклеены липкой лентой. Металлическая перфорированная заглушка на шасси, напротив диффузора динамика, удалена. Размещение модуля УМЗЧ в корпусе ПК показано на рис. 4.
Рис. 4. Размещение модуля УМЗЧ в корпусе ПК
Вилка XP2 была подключена к выходному гнезду (зелёного цвета) для подключения головных телефонов, расположенному на передней панели ПК. На соединительном проводе уже имелось установленное изготовителем mATX-корпуса дополнительное гнездо. Разные операционные системы, различные звуковые карты, различное ПО по-разному управляют выводом сигналов на несколько выходов звуковой платы. Например, в Debian 9.4 можно включать или выключать вывод звука на оба выхода в любой комбинации. В используемой Windows такая возможность отсутствовала, звуковые сигналы всегда поступают на оба выхода звуковой платы.
Если при работе УМЗЧ при максимальной громкости будут прослушиваться заметные помехи, общий провод штекера XP3 не подключают, а общий провод УМЗЧ подключают к одному из крепёжных винтов системной платы, расположенному как можно ближе к задней панели с аудиогнёздами или как можно ближе к гнезду для подключения передней аудиопанели. Провод должен быть как можно короче с сечением не менее 2,5 мм2. Если такое решение не даст желаемого результата, на вход УМЗЧ следует установить согласующий трансформатор, например, от старого транзисторного радиоприёмника "Альпинист". Первичную обмотку подключают параллельно конденсатору C3, вторичную - к конденсатору C5 и общему проводу УМЗЧ. Соединение между конденсаторами C3 и C5 должно быть удалено, сопротивление резисторов R2 и R3 должно быть 51...100 Ом. Если уровень воспроизводимых динамической головкой помех не выделяется на фоне работающих в корпусе ПК вентиляторов, их можно проигнорировать. Для установки уровня системного сигнала с помощью подстроечного резистора R5 перед включением можно вынуть из системной платы все модули оперативной памяти, поэтому при включении ПК он будет сигнализировать о неисправности непрерывными чередующимися сигналами. Подборкой резистора R10 можно установить минимально необходимое усиление DA1, избыток усиления повышает чувствительность УМЗЧ к помехам.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.