Главная Контакт Ссылки
Малошумящий предусилитель-корректор со взвешенным входом Версия для печати
Написал Ю.Каранда   
вторник, 23 Сентябрь 2003

Предлагаемым предусилитель - корректор (ПК) для магнитного звукоснимателя ЭПУ построен на базе работ [1-4] и обладает следующими техническими характеристиками:

Коэффициент усиления на частоте 1кГц, дБ   40
Входное сопротивление, кОм   47
Входная емкость, пФ   82
Выходное сопротивление, Ом   470
Номинальный уровень выходного сигнала, мВ   500
Перегрузочная способность, дБ   26
Приведенный ко входу уровень шумов, совместно с головкой MF-104 (взвеш. по МЭК-А), дБ   -80
Расчетное значение коэффициента гармоник, %   <0,01
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм   1,5
Максимальная емкость нагрузки, пФ   3000
Потребляемый ток, мА, не более   12

Автор использовал ПК для модернизации электропроигрывателя «Арктур- 006» , но с изменением печатной платы его вполне можно встроить и в другие конструкции.

В «Арктуре - 006» применено довольно качественное ЭПУ G-2021 производства польской фирмы «Unitra» на базе сверхтихоходного линейного двигателя. В его состав входит магнитная головка звукоснимателя (МГЗС) MF-104, позволяющая получить показатели по нулевому классу качества. Однако встроенный ПК на ИМС К157УД2 уже не соответствует современным требованиям к этим узлам. Недоверие вызывают резисторы с 5% допуском, которые явно неспособны обеспечить требуемое по ГОСТ отклонение АЧХ 0,3 дБ; 100%-ая ООС по постоянному току обеспечивается электролитическим конденсатором завышенной емкости (очевидно, для перекрытия огромного поля допусков), что привело к повышенному уровню инфранизкочастотных помех. Временная нестабильность делает непредсказуемой АЧХ на частотах ниже 20 Гц, а отсутствие смещения приводит к возникновению нелинейных искажений.

Как показано в [1], при индуктивности МГЗС более 200 мГн ПК со входом на полевых транзисторах (ПТ) с р-n переходом имеем преимущество по шумам в сравнении с его биполярным аналогом; кроме того у ПТ более широкий диапазон входных сигналов и практически нулевой входной ток. Если использовать каскад с автосмещением, то можно исключить еще один неприятный атрибут подобных схем - электролитический конденсатор в цепи ООС. Бороться со смещением на выходе каскада можно применив активный интегратор в цепи ООС, подобный описанному в [4], но можно поступить и еще проще. Если полное усиление ПК разделить на две примерно равные части, а за входным каскадом поставить ОУ с большим коэффициентом усиления, то можно добиться ухода «нуля» не более 1 В в диапазоне температур 0...+50 °С. Учитывая, что на выходе первого каскада сигнал еще невелик, ограничивать сигнал ПК будет, как обычно, выходной (второй) каскад. Кроме того, как показано в [2], грамотное разделение усиления и частотной коррекции между двумя каскадами позволяет уменьшить искажения и улучшить точность АЧХ ПК.

Еще большего снижения искажений (не менее чем на порядок) можно достичь включением ОУ по схеме, заимствованной в [3], она также эффективно снижает динамическую емкость входного каскада, вызванную эффектом Миллера, обеспечивая тем самым более широкий диапазон рабочих частот входного каскада. Кроме того, конструкция большинства МГЗС позволяет подключать один из выводов ее катушек не к настоящей, а к виртуальной «массе», реализуя таким образом «плавающее» включение источника сигнала, предложенное в [2], что не только уменьшает искажения собственно ПК, но и очень значительно снижает фоновые наводки. Поскольку входной каскад на ПТ достаточно линеен сам по себе [1], можно обойтись без резистора местной ООС в цепи истока ПТ, получив при максимальном усилении каскада минимальный шум. Уровень сигнала на входе каскада мал (типовые 5 мВ для f=1кГц; 50 мВ для f=20 кГц), и работа ПТ без смещения не приводит к перегрузке; кроме того «плавающее» включение обеспечивает перегрузочную способность по выходу ОУ DA1 вплоть до уровня +40 дБ от номинального.

крупнее

Принципиальная схема одного канала предлагаемого ПК изображена на рис. 1. Во входном каскаде применена малошумящая транзисторная сборка КПС104Г. Резистор R6 служит нагрузкой входного каскада, цепь R5C2 корректирует его усиление. Резистивный делитель R7R8 задает постоянное напряжение на стоке ПТ и входах ОУ DA1. Поскольку ПТ работает в режиме со сравнительно большим током стока (не менее 1 мА), без ущерба отношению сигнал/шум в качестве DA1 применен биполярный ОУ К157УД2, отличающийся низким уровнем шумов, высокой линейностью и повышенной нагрузочной способностью. Это позволило снизить номиналы резисторов цепи ООС. Отношение (R9/R4)+1 определяет коэффициент усиления каскада на НЧ, а цепь R9C4 задает постоянную времени t=72,2 мкс, выбранную с учетом уменьшения глубины ООС каскада [2]. Конденсатор С5 корректирует АЧХ ОУ. Резистор R3 определяет стандартное входное сопротивление ПК, равное 47 кОм, цепь R1R2C1 - входной фильтр радиочастотных наводок. Построение второго каскада полностью заимствовано из [2], но вместо ОУ К153УД2 применен более качественный К157УД2. Резистор R14, определяющий выходной импеданс ПК, для уменьшения «интерфейсных» искажений [4] увеличен до 470 Ом. Конденсаторы С10...С16 шунтируют шины питания, уменьшая интермодуляционные искажения и снижая склонность ОУ к самовозбуждению .

ДЕТАЛИ И КОНСТРУКЦИЯ. Для получения высоких качественных показателей ПК следует применять высококачественные компоненты. Резисторы лучше брать малошумящие типа С2-26, но вполне пригодны и обычные МЛТ. При выборе резисторов для входных цепей следует учитывать тот факт, что при прочих равных условиях более мощные резисторы шумят меньше маломощных. Но поскольку шумы ПК вплотную приблизились к собственных тепловым шумам МГЗС, эти детали реально не очень влияют на общий уровень шума системы МГЗС - ПК. Конденсаторы времязадающих цепей (равно как и резисторы) должны обладать возможно меньшими температурной и временной нестабильностями, их точность должна быть не хуже 1%. На практике следует отобрать конденсаторы с близкими к требуемым номиналами, а затем резисторы, сохраняя неизменным произведение RC. Автор использовал конденсаторы следующих типов : С1, С8-К31-11; С2, СЗ, С11-С13, С14, С16-КМ-6; С4, С6-К73-17; С5, С7, С9-КТ-1; С10, С15-К50-35. Вместо сборки VT1 без изменений в печатной плате и заметного ухудшения шумовых характеристик можно применить сборку КПС104Д или два транзистора КП303В; ОУ К157УД2 можно заменить на К157УДЗ или КР1434УД1А.

Рис. 2, а
крупнее
Рис. 2, б

Конструкция ПК и чертеж печатной платы (рис. 2) обусловлены размерами экрана, в который он вставляется. Габариты и посадочные места печатной платы соответствуют заменяемой плате ПК. Конденсаторы С13, С14 устанавливаются соответственно над ИМС DA1, DA2. Поскольку гнездо XS1 в данном ПК не может быть использовано по своему прежнему назначению (переключение МГЗС на внешний ПК), то оно запараллелено с выходным гнездом XS2.

Некоторой переделки требует схема ЭПУ. С платы Pt-2 следует выпаять транзисторы Т201, Т202. Они предназначались для шунтирования МГЗС при поднятом тонарме, но как показала практика, ни к каким ощутимым последствиям их ликвидация не привела. Провода, идущие от платы к МГЗС, следует отпаять, затем, сняв МГЗС и узел ее крепления, вытащить из трубки тонарма и свить попарно. Затем все возвращают на свои места и проводники распаивают на свободные (ни с чем не соединенные) лепестки платы Pt-2. Затем прокладывают две витых пары, помещенные в экран, от платы Pt-2 к ПК. Экранную оплетку следует поместить в изолирующую оболочку и соединить с «корпусом» обеих плат. Соединяющие проводники должны быть минимальной длины.

НАЛАЖИВАНИЕ ПК, как обычно, следует начинать с тщательной проверки монтажа. Корректирующую емкость С5 временно увеличивают до 15...22 пФ. Затем ПК подключают к блоку питания на 15 В с током не менее 20 мА и измеряют постоянное напряжение на выходе DA1. Подбором R6 добиваются его уменьшения до уровня 0,5 В. Затем подключают к выходу DA1 осциллограф (желательно, через выносной делитель для уменьшения вносимой емкости) и находят минимальное значение емкости С5, при которой каскад еще не возбуждается. Далее на вход 1 (при отключенных МГЗС и С1) через антикорректор [5] следует подать прямоугольный сигнал с частотой 1...10 кГц и подбором С7 добиться приемлемой формы импульсов на выходе ПК. Желательно иметь гладкую, без выбросов переходную характеристику с максимально крутыми фронтами. Затем подбирают емкость конденсатора С1, добиваясь минимальной неравномерности АЧХ ПК на частотах выше 10 кГц при воспроизведении измерительной грампластинки. Из-за отсутствия последней автор оставил номинал С1 таким же, как и в заводском варианте ПК «Арктура-006».

Питание ПК нужно осуществлять от стабилизированного источника с напряжением ±15 В с током не менее 20 мА и двойной амплитудой пульсаций не более 1 мВ. Можно использовать предложенный в [4] стабилизатор, но проще умощнить штатный блок питания, уменьшив сопротивления резисторов R1, R4 на плате стабилизатора до 470 Ом (1 Вт).

СУБЪЕКТИВHАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА звучания (объективно измерить коэффициент гармоник не удалось по причинам, изложенным в [2]) подтвердила преимущества предложенного ПК по отношению к заводскому варианту. Звучание фонограмм стало легким и прозрачным, резко уменьшились уровни шума и фона ЭПУ. Шумы работающего ПК столь малы, что на слух сравнимы с собственными шумами используемого усилителя мощности «Вега-122С» и в бытовых условиях практически не слышны. Увеличение перегрузочной способности входного каскада проявилось в исчезновении неприятных жестких призвуков, сопровождавших громкие высокочастотные звуки, особенно на импортных грампластинках, записанных по технологии Direct Metal Mastering.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Сухов H. Проектирование малошумящих усилителей звуковой частоты. - «Радиоежегодник - 86». - М.: ДОСААФ, 1986, с. 40-55.
  2. Д. Данюк, Г. Пилько. Предусилитель-корректор для магнитного звукоснимателя. «Радио», 1993, № 11, с.15.
  3. Сухов H. Усилитель воспроизведения. - Радио, 1987, № 6, с.30-32.
  4. Сухов H. Предусилитель-корректор с низким уровнем шумов. - Радиоаматор, 1993, № 1, с.31-33.
  5. Д. Данюк, Г. Пилько. Дифференциальный предусилитель-корректор на ОУ. - Радио. 1994. N 3, с.14.

РадиоХобби № 3 1998г.

След. >
up Главная | Новости | Усилители мощности | Предусилители | Акустика | Источники сигнала | FAQ | Форум | Карта сайта up
 

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.