Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Построение различных звуковых усилителей — популярное направление в радиоэлектронике, об этом говорит как минимум обилие различных схем в интернете. Энтузиасты строят мощные продвинутые Hi-Fi усилители, которые по громкости и качеству превзойдут любой фирменный музыкальный центр, некоторые же ограничиваются созданием более маломощных конструкций, которых достаточно для озвучивания квартиры или комнаты. И если с постройкой самого стерео-усилителя проблем обычно не возникает, благо существуют микросхемы с максимально простыми схемами включения, то вот с постройкой аудиосистем формата 2.1 иногда возникают проблемы с сабвуфером. Нужен он для того, чтобы воспроизводить звуки в нижней части звукового диапазона, обычно от 20 до 100-200Гц, особенно актуально наличие сабвуфера в тех случаях, когда основная акустическая система имеет провал на АЧХ в этой области — а такое часто наблюдается в современной аппаратуре, ведь колонки зачастую ставят в простые пластиковые корпуса без каких-либо расчётов объёма. Сабвуфер представляет собой обычно довольно массивный ящик, как правило из дерева, внутри которого стоит низкочастотный динамик — почти как обычная колонка, вот только объём и внутреннее устройство такого ящика рассчитано именно на максимально эффективное воспроизведение частот в области 20-200Гц. Казалось бы, для сабвуфера можно просто построить дополнительный усилитель и просто подключать его выход к низкочастотному динамика — но такой подход не сработает, так как сперва сигнал нужно обработать — оставить только низкие частоты, срезав всё, что выше 200Гц, для этой цели служит схема специального низкочастотного фильтра. Кроме того, она будет являться предусилителем, в её задачи должны входить регулировка громкости и частоты среза, а также смешивание двух сигналов, правого и левого каналов — в усилителе всего один динамик, моно-усилитель, а потому усиление двух независимых сигналов не требуется, логичнее всего будет их просто смешать, чтобы не терять звук с одного из каналов. Схема такого фильтра представлена ниже.
Как можно увидеть, состоит от из 4-х каскадов а операционных усилителях — можно использовать как 4 микросхемы одинарных операционников (TL071, TL081), так и две микросхемы сдвоенных (TL072, TL082), самый оптимальный вариант — использование одного корпуса микросхемы, внутри которой расположено сразу 4 операционных усилителя — это TL074, именно её и использует автор. Рассмотрим более подробно каждую часть схемы. В левой части находится вход — задействованы как правый, так и левый канал, минус источника сигнала (это может быть плеер или телефон, компьютер) соединяется с минусом схемы. Сразу после входа сигнал попадает на переменные резисторы — их здесь два, но на самом деле это один сдвоенный, служит он для регулировки громкости будущего сабвуфера. Здесь можно использовать практически любой потенциометр на сопротивление около 50 кОм, лучше всего подойдёт с характеристикой логарифмической — громкость будет регулироваться более плавно. Далее сигнал попадает на разделительные конденсаторы С1 и С2, их ёмкость обозначена как 1 мкФ — здесь можно использовать плёночные либо керамические конденсаторы, предпочтение стоит отдать плёночным, так как многие хвалят их за более точную передачу сигнала без искажений, хоть они и более дороги и габаритны. На схеме можно увидеть довольно много конденсаторов небольшой ёмкости, как разделительные между каскадами, так и в цепях обратной связи — для всех них действует данное правило. При повторении схемы желательно точно придерживаться номиналов, ведь они задают частоту среза фильтра, а этом может повлиять на звук. Если в наличии нет резистора или конденсатора нужного номинала, то всегда можно собрать его из двух других путём последовательно или параллельного включения, характеристики при этом не ухудшатся.
На схеме можно увидеть загадочную жирную чёрную вертикальную линию, которая проходит через один из операционных усилителей — так показаны контакты питания. Данная схема требует двухполярного питания, это несколько неудобно, но позволяет операционным усилителям обрабатывать переменный сигнал без добавления дополнительных «костылей» в виде резисторных делителей для получения средней точки питания. Как правило, многие мощные усилители, например, TDA7293, которая как раз может использоваться для усиления сигнала для сабвуфера, также питаются от двухполярного напряжения, поэтому питание можно брать одно и то же. Но с усилителями используется обычно довольно высокое напряжение питания — около 30В на каждое плечо, а то и больше, по этому причине необходимо предусмотреть понижающие стабилизаторы на каждое плечо. Автор для этой цели использовать обычные стабилитроны и резисторы на несколько кОм — в данном случае хороший способ, учитывая, что потребление схемы фильтра достаточно мало и не превышает 20-30 мА. Можно использовать также и стабилизаторы серии 78ХХ на положительное плечо питания и 79ХХ — на отрицательное, подойдут даже в корпусе ТО-92, как и стабилитроны, они не займут много места, но будут более надёжны. Напряжение питания схемы может варьироваться в пределах 9-15В.
Также на схеме можно увидеть ещё один сдвоенный переменный резистор, тем же номиналом в 50 кОм — он служит уже для регулировки частоты среза фильтра. Частоту среза необходимо подобрать уже после сборки фильтра, усилителя и самого корпуса сабвуфера, подбирает просто на слух, по наиболее приятному звучанию. Надписью «SUB OUT» на схеме подписан выход — он будет подключаться ко входу мощного усилителя, минус усилителя при этом соединится с минусом схемы фильтра. Обратите внимание, что выход не содержит разделительного конденсатора, так как усилители обычно имеют его входе, если он будет ещё и на выходе фильтра — то конденсаторы получатся включенными последовательно, что приведёт к уменьшению их общей ёмкости.
Собирается схема на небольшой печатной плате, рисунок которой можно найти в архиве в конце статьи, файл открывается в программе Sprint Layout. Плата содержит все необходимые подписи — к ней на проводах будут подключаться выход, три провода для питания (плюс, минус, земля), а также три канала для входа аудио-сигнала (правый, левый, земля). Подключение аудиосигнала на вход и выход схемы необходимо производить экранированными проводами — иначе не избежать постороннего шума в динамике, идеальным вариантов будет расположение платы фильтра непосредственно около платы усилителя.
Выполняется плата методом ЛУТ, отзеркаливать перед печатью её не нужно. Краткое руководство по ЛУТ методу: сперва вырезается нужный по размеру отрезок текстолита (можно взять немного побольше и предусмотреть места для винтов крепления платы), зашкуривается, откладывается в сторонку. После этого рисунок из программы Sprint Layout печатается на лазерном принтере на глянцевой бумаге. Затем рисунок с бумаги переносится на подготовленную поверхность текстолита, сделать это проще всего утюгом, нагревая бумагу с приложенным текстолитом в течение 1-2 минут. Теперь осталось лишь вытравить лишнюю медь в растворе, например, хлорного железа, просверлить отверстия в плате сверлом 0,8 — 1 мм, залудить дорожки — плата готова для запайки деталей. Монтаж также не представляет ничего сложного в соответствии со схемой — особое внимание стоит уделить полярности электролитических конденсаторов.
Получившуюся плату обязательно нужно отмыть от остатков флюса, проверить правильность монтажа и отсутствие замыканий хотя бы визуально. Теперь можно подключать к плате провода и проверять работоспособность — если под рукой ещё нет усилителя и готового сабвуфера, можно для проверки просто подключить на выход схемы наушники, а на вход подать музыку с телефона — должны быть слышны только низкий частоты, оба потенциометра должны корректно работать. Использовать данную схему можно с любым усилителем и любым сабвуфером — она универсальна. Удачной сборки!
fnch_bassstab.rar
[27,05 Kb] (скачиваний: 42)
Источник (Source)
Подборки: Фильтр Сабвуфер Схема Плата Электроника Микросхема
Источник: