Предварительный усилитель на к157уд2 с темброблоком. Стрелочный индикатор уровня звука на К157УД2. Регуляторы повернуты на максимум

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Усилитель низкой частоты на микросхеме TDA7384″

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вам первую конкурсную работу (второго конкурса сайта) начинающего радиолюбителя Ruslana Volkova :

Усилитель низкой частоты на микросхеме TDA7384

Всем радиолюбителям привет!

Представляю Вам свою первую работу:
“Усилитель низкой частоты на микросхеме TDA7384″

УНЧ выполнен на интегральной микросхеме TDA7384, содержащей четыре идентичных УНЧ по 40 ватт.

Технические характеристики усилителя:
Uпит……………….9-18 V
F выхода………….20-20000Hz
I покоя…………….250mA
I потр. макс………10А

Микросхему я выпаял из сломанной магнитолы “Kenwood”, модель, уже, не помню какая. Для начала нашел в “инете” datasheet на TDA7384. Потом определился, где я буду использовать этот усилитель, и приступил к созданию затеянного.
Первым делом выпаял из старых плат нужные детали, затем нашел в интернете печатную плату TDA 7384.lay и приступил к делу.

Схема усилителя низкой частоты на TDA7384:

Печатная плата усилителя в формате.Lay:

Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает подключение усилителя как к стереофоническому источнику, с последующим раздвоением каждого канала, так и к квадрофоническому источнику.
Квадрофонический источник необходимо подключать к входам Вход 1, Вход 2, Вход 3, Вход 4.
Стереофонический источник подключается к замкнутым контактам Вход 1/Вход 2 и Вход 3/Вход 4:

Схема подключения усилителя в режиме “Стерео”

Микросхему нужно установить на теплоотвод площадью не менее 400 кв. см или 150-200 кв. см с кулером!
Выполнив вышесказанные условия, получилась вот такая плата с радиатором и кулером от старого ПК:

Плата получилась не очень, делал при помощи принтера, утюга и хлорного железа.

Вход на усилитель стерео (подключается к замкнутым контактам Вход 1/Вход 2 и Вход 3/Вход 4), выход – квадрофонический (необходимо подключать к входам Вход 1, Вход2, Вход3, Вход4), маленький штекер – питание кулера = 12 вольт:

Теперь надо найти для него 12 вольтовый источник питания. Я использовал блок питания от компьютера, так как он достаточно мощный и занимает мало места.

Удалил все не нужные провода, оставив 12 вольт – жёлтый провод (у меня красный) и запуск БП – зелёный провод:

Подключил БП к усилителю, ничего не задымилось, значит всё сделано правильно, можно пробовать подключать колонки (звуковой сигнал я взял от ПК):

Передние: задние:

Подключил, всё заработало, УРА!!! Но громкость на передних и задних колонках разная, что делать?

Порывшись в “инете”, нашёл схему предварительного усилителя на микросхеме К157УД2, её можно заменить на К157УД3:

Нарисовал на листе бумаги А4 будущую плату с подбором нужных деталей:

После этого отсканировал и отредактировал в программе Paint Net, вот что получилось:

Я думаю, что получилось не хуже чем в других программах. Такой способ будет полезным тем, у кого не получается работать в программах созданных для рисования плат.
Вот что у меня получилось:

Плата получилась немного лучше предыдущей, я думаю что всё дело в хлорном железе, буду пробовать травить платы в чём то другом.

Если будете использовать четыре канала на входе усилителя, нужно будет сделать две такие платы, регулировка будет на все четыре канала. В моём варианте регулировка осуществляется одновременно по двум передним и по двум задним колонкам.

Собираем всё в подходящий корпус и подключаем:

После подключения построчными резисторами R7, R8 регулируем громкость на колонках и пользуемся.
Чтобы не разбирать усилитель, при подключении других колонок, или другого входного звукового сигнала, подстрочные сопротивления можно заменить на переменные и вывести их на переднюю панель.

Описываемый усилитель, возможно, использовать с любыми источниками сигнала. Предназначен усилитель для работы с колонками, или динамическими головками мощностью 1 – 1,5 Вт. Его можно также использовать как усилитель для наушников. Собран усилитель на широкодоступных компонентах, которые можно извлечь из неисправной бытовой аппаратуры советского производства.

Первый вариант (К157УД2)

Характеристики:
Чувствительность 600 мВ.
THD % на частоте 1000 Гц не более 0,7%
Максимальная выходная мощность не более 0,7 – 1 Вт.

Собран усилитель на микросхеме К157УД2 и восьми транзисторах. Отличительной особенностью данного усилителя является наличие малого количества пассивных компонентов. Всего 4 резистора и 4 конденсатора на канал.

Электрическая принципиальная схема усилителя:

Принцип работы:

Сигнал усиленный микросхемой поступает на выходной каскад собранный на транзисторах. Каждое плечо этого каскада усиливает свою полуволну сигнала. В точке соединения эммитеров транзисторов сигнал оьединяется и подаётся в нагрузку. Напряжение равное половине напряжения источника питания устанавливается резисторами R2 и R3 (левый канал), также R5 и R6 (правый канал). В цепи отрицательной обратной связи стоит резистор R4 (левый канал) и R8 (правый канал).

DA1 (к157уд2) можно заменить на любой сдвоенный операционный усилитель

Выходные транзисторы можно заменить на:
VT1, VT5 кт315 с любым буквенным индексом, также можно применить кт3102 с любым буквенным индексом.
VT3, VT7 кт361 с любым буквенным индексом, также можно применить кт3107 с любым буквенным индексом. Очень важно чтобы коэффициенты усиления транзисторов VT1 и VT3, также VT5 и VT7 были равны.

Мощные транзисторы можно заменить на кт814 и кт815 с любыми буквенными индексами, но с равными коэффициентами усиления.

2 вариант (К157УД1)

Чувствительность 500 мВ.
THD % на частоте 1000 Гц не более 0,8%
Максимальная выходная мощность не более 0,7 – 1,5 Вт.

Схема второго варианта (показан 1 канал, второй собирается по аналогичной схеме).

В связи с применением более мощной микросхемы К157УД1, отпала необходимость использования транзисторов VT1, VT3, VT5, VT7, как в первом варианте. На выходе микросхемы во время работы присутствует сигнал достаточной амплитуды и мощности, чтобы подать на базы мощных транзисторов.

Применяемые детали и возможная замена:
Вместо микросхемы DA1 (к157уд1) можно применить любой одинарный операционный усилитель серий кр574, К140, К153. Но в плане экономии компонентов предпочтительнее первый вариант усилителя.
Вместо выходных транзисторов кт814в и кт815в можно применить транзисторы подобного типа с любыми буквенными индексами, но (обязательное условие) с равными коэффициентами усиления.
​На видео показана работа первого варианта усилителя, второй вариант собрал но видео с ним не стал снимать.

Печатную плату можно скачать

Представленное ниже устройство обладает хорошим качеством звучания и низким уровнем шумов, а также имеет функцию обхода (прямая АЧХ), в тоже время простота схемы не отпугнет начинающих радиолюбителей. В основу пассивной части схемы входит разработка, описанная E.J.James"ом еще в 1948 году, а все устройство вместе смахивает на работу Baxandall"a образца 1952 года:) Смахивает использованием усилительного каскада, в данном случае ОУ, которым можно поднять амплитуду, "съеденную" (у этого регулятора амплитуда падает в пять раз или -13дБ!) темброблоком. Анализируя широко известные любому радиолюбителю источники (в коих наблюдается некоторая историческая неточность), было принято решение поэкспериментировать с этой вещичкой:

К сожалению, реальные графики АЧХ так и не успел снять, однако приведем результат моделирования в программе Tone Stack Calculator . Данная схема примечательна использованием R5-R6, которые обеспечивают более узкий подъем частот, не затрагивая середину. Этих резисторов нет в разработке E.J.James"a, поэтому симуляция произойдет без них:). Однако на общее впечатление от графика это не скажется, просто полоса подъема высоких частот будет более широкой.

Но мне хотелось бы большего: ещё больший подъем на НЧ и в особенности ВЧ, так сказать с запасом, хотя в вашем случае все может быть совершенно иначе. Вернее не в вашем случае, а в случае вашей акустики:). К примеру из опыта эксплуатации продукции бердского радиозавода ВЕГА 50АС-106 регулировка низких частот темброблока в RRR УП-001 совсем не подходила, поскольку поднимала лишь область верхнего баса (200-250 Гц, басом это трудно назвать, скорее гул). Однако на акустических системах производства рижского радиозавода Radiotehnika RRR S50b, можно было добиться приемлимого качества звучания. Хотя все это считается баловством, поскольку корректирует лишь впечатление от прослушивания, корректировку АЧХ колонок и, если усилитель ущербен, проводят другими схемотехническими изысканиями, к примеру параметрическими эквалайзерами с регулировками не только по усилению, но и с возможностью перемещения подымаемой частоты и добротности. Но мы же здесь не собрались исправлять огрехи дорогой акустики?

Итого +6 дБ на основной низкой частоте, и +5 дБ на высокой. Спад -3 дБ в области средних частот решено поднять усилением на ОУ. Признаюсь, стало немного многовато. В схеме поворотом регуляторов трудно добиться ровной АЧХ (вернее совсем не добиться), поэтому решено добавить устройство, отключающее темброблок. Это может оказаться полезным при эксплутации с вашим усилителем более "продвинутого" эквалайзера. Простым замыканием входа и выхода пассивной части или же всего темброблока (в первом случае замыкается конденсатор С3 и как следствие заваливаются верха, во втором - регулировка ВЧ и НЧ сохраняется, правда в небольших пределах) здесь не обойтись. Поэтому можно осуществить элементарную коммутацию на реле с перекидными контактами (типа РЭС-9, РГК-14 и т.д.).

Стоит отдельно затронуть изъезженную тему конденсаторов в блоке тембров. По своему субъективному опыту эксплуатации известного предусилителя Шмелева , в конструкции которого применял незадумываясь керамику импортного производства, широкораспространенную в магазинах, выходной сигнал был насыщен гармониками, что ощущалось на слух. Быть может в слепом тесте этого темброблока с другими конденсаторами я бы этого и не заметил, но тем не менее у меня это глубоко отложилось в памяти. В данной конструкции решил использовать исключительно конденсаторы на бумажной основе. Конечно, здесь я не буду описывать опыт использования импортных конденсаторов за сотни долларов, но как говорится, чем богат:). Из накопленных запасов были вытащены конденсаторы серий БМТ-2, БМ-2 и МБМ.

Итак, при использовании данных конденсаторов, первое что необходимо сделать, это измерить их емкость и осмотреть на внешние повреждения (в особенности для БМТ-2). Среди десятка образцов конденсаторов серии МБМ, 90% имели превышение номинальной емкости на 40-50%, что в двое больше их допуска. Измерение емкости позволяет подобрать конденсаторы в пары для 2-х каналов для обеспечения симметричной регулировки. Первое включение и вердикт - однозначно предпочтительнее использования китайской керамики. К своему стыду, мне не удалось отыскать бумажный конденсатор в цепи ВЧ, поэтому применил конденсатор серии КТК, широко использовался в ламповых телевизовах и прочей аппаратуре. Кроме всего прочего данный конденсатор обладает хорошей термостабильностью. Обкладки из серебра на звуке никак не сказались:) (хотя после пополнения багажа знаний о данном конденсаторе, звук постепенно стал становиться краше и... :)). Графики, которые получилось снять:

Регуляторы повернуты на максимум:

Регуляторы повернуты на минимум:

Схема получившегося устройства:

Характеристики данного темброблока:

• Коэффициент гармоник, %: не более 0,02.
• Диапазон регулировки, не менее: НЧ +-16 дБ, ВЧ +-17 дБ.
• Входной сигнал: ~1V.

Показатели по КГ, сигнал/шум зависят от примененного ОУ. Выбор пал на TL072, (это сдвоенный ОУ фирмы ST) в силу его дешевизны и распространенности. Отлично сюда впишутся и такие операционники, как NE5532, NJM4558, LM358. Поэкспериментировать можно и с одиночными ОУ (с дальшейшей переделкой ПП) TL071, NE5534, КР544УД1,2, К157УД2 (с цепями коррекции) и так далее. С бумажными конденсаторами и ОУ в золотом корпусе, чем не раритет? Для оперативной замены микросхемы (если отдали предпочтение другому ОУ), рекомендуется предварительно установить на соответствующее место панельку DIP-8.

Для питания активной части устройства используется параметрический стабилизатор напряжения на два плеча + и - без использования каких-либо усилительных элементов, поскольку в данной схеме общий ток потребления меньше номинального тока стабилитронов. Для сглаживания остатков пульсаций, вызванных пульсациями блока питания УМЗЧ, в схеме присутствуют два электролита. Их емкость невелика для обеспечения низкой инерционности. Такой небольшой набор дает низкий уровень фона при эксплуатации устройства.

Разумеется, для обеспечения минимального уровня фона этого бывает недостаточно. Снизить фон может помочь заземление корпусов переменных резисторов. У некоторых групп регуляторов для этого есть отдельный вывод (например СП3-33-23). В моем распоряжении оказались широко распространенные резисторы В-группы (для регулировки баланса они не подходят), корпус которых после обработки наждачкой я и заземлил. Земли свел к одной выбранной точке (корпус регулятора низких частот), откуда направил их земле блока питания УМЗЧ. Фотография устройства и печатная плата:

Размер печатной платы 140х60 мм, здесь можно скачать файлик в формате .lay . Желаю успехов в повторении! .

Обсудить статью ТЕМБРОБЛОК

Промышленность выпускает микросхемы, которые в одном корпусе содержат два операционных усилителя, в частности К157УД2. Хотя микросхема предназначена для низкочастотных устройств, она неплохо работает в радиоприемниках прямого усиления на СВ и ДВ и, что очень важно, при низком напряжении питания 2...3 В. Это позволяет построить миниатюрный радиоприемник, который не нуждается в предварительном макетировании. Схема такого приемника приведена на рис. 19.12. Для простоты приемник имеет фиксированную настройку на одну радиостанцию, наиболее лучше слышимую в данной местности. Можно конечно ввести и плавную настройку на радиостанцию, установить конденсатор переменной емкости, как в предыдущей конструкции приемника, но тогда габариты приемника возрастут. Ток, потребляемый приемником, составляет около 3 мА.

Рис. 19.12. Принципиальная схема радиоприемника на микросхеме К157УД2

Приемник содержит: входные цепи, усилитель радиочастоты, диодный детектор, усилитель звуковой частоты. Входные цепи приемника состоят из магнитной антенны WA1 и катушки связи с усилителем радиочастоты на операционном усилителе DA1.1. Сигнал радиостанции, выделенный входным контуром L1, С1, через катушку связи и конденсатор С2 поступает на вход ОУ DA1.1 (УРЧ). После усиления сигнал с вывода 13 подается на детектор, собранный на диодах VD1, VD2, включенных по схеме удвоения выходного напряжения. Нагрузкой детектора по постоянному току служит обратное сопротивление его диодов. С выхода детектора сигнал звуковой частоты через разделительный конденсатор С6 поступает на вход усилителя звуковой частоты, собранного на ОУ DA1.2. С выхода УЗЧ сигнал через конденсатор С8 подается на наушники BF1.

Детали

Детали в приемнике используются малогабаритные. Резисторы МЛТ-0,125, конденсатор С8 К50-6, остальные КМ-5. Для магнитной антенны используется ферритовый стержень длиной 55 мм и 08 мм. Катушка L1 содержит 80 витков провода ЛЭШО 10x0,07, катушка связи L2 имеет 15 витков провода ПЭЛШО 0,12. Для питания приемника используется два последовательно соединенных аккумулятора типа Д-0,06. Выключатель питания может быть любого типа, малогабаритный.

Большая часть деталей, радиоприемника смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Вид печатной платы и размещение на ней деталей показано на рис. 19.13.

Рис. 19.13. Печатная плата и размещение на ней деталей радиоприемника на микросхеме К157УД2

Правильно собранный приемник при использовании исправных радиокомпонентов наладки не требует и после включения питания начинает сразу работать. Необходимо только изменением емкости конденсатора С1 настроиться на требуемую радиостанцию. Приемник не имеет регулятора громкости. Для изменения громкости звука необходимо вращать корпус приемника.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.