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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE UMZCH multimédia à trois canaux. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors Malgré les nombreux modèles d'enceintes multimédias de production industrielle, l'intérêt des radioamateurs pour la fabrication indépendante de telles structures ne diminue pas. Les systèmes avec un canal basse fréquence commun présentent un intérêt particulier. Le haut-parleur basse fréquence - un subwoofer - est placé dans un boîtier séparé, ce qui peut réduire considérablement les dimensions des haut-parleurs des canaux gauche et droit. Pour de telles conceptions, l'amplificateur décrit ici avec une puissance nominale totale d'environ 20 watts est prévu. Les caractéristiques du complexe multimédia comprennent la taille relativement petite du moniteur vidéo et les dimensions correspondantes du système acoustique, qui est généralement situé à proximité de l'auditeur. À cet égard, la puissance maximale des amplificateurs pour de tels haut-parleurs ne dépasse généralement pas 10 ... 20 watts. La proximité d'un système de haut-parleurs multimédia limite souvent sa taille autorisée, il est donc courant de placer une tête basse fréquence dans un boîtier commun - un subwoofer et des haut-parleurs stéréo agissent ici comme des "satellites". Pour former le signal du canal de basse (subwoofer), un additionneur et un filtre actif sont généralement utilisés. A titre d'exemple, sur la fig. 1 montre un schéma de ce nœud.
Sur l'ampli-op DA1.1, un additionneur inverseur est créé, combiné à un filtre du premier ordre, sur l'ampli-op DA1.2 - un filtre Butterworth actif du second ordre. La fréquence de coupure du filtre de troisième ordre résultant est d'environ 180 Hz. Le diviseur R1R2 définit le mode ampli-op pour le courant continu. La bande de fréquence des haut-parleurs MF-HF (satellites) est limitée par des filtres de premier ordre à l'entrée de l'UMZCH stéréo. Cependant, il n'est pas nécessaire d'utiliser des filtres actifs pour isoler la bande de fréquence du subwoofer. Deux versions de l'UMZCH pour ordinateur [1] ont été publiées sur les pages du magazine, dans lesquelles une méthode originale de génération d'un signal pour un subwoofer a été utilisée, qui ne nécessite pas de filtre séparé. Malheureusement, dans la première version de la conception, deux versions différentes de la puce TDA1519 ont été utilisées, qui ne sont pas toujours disponibles à la vente. Dans la deuxième version - TDA2005 désespérément obsolète, qui ne répond pas aux exigences modernes en termes de distorsion et de bruit; cette puce nécessite beaucoup d'éléments externes. En utilisant des microcircuits UMZCH modernes conçus pour les équipements radio automobiles, vous pouvez quelque peu simplifier le circuit et améliorer considérablement les performances de l'UMZCH. Il est pratique de fabriquer un amplificateur de puissance basé sur la puce commune TDA1554Q (Philips). Il comprend deux amplificateurs inverseurs et deux non inverseurs avec un gain de 20 dB, leur impédance d'entrée est de 60 kOhm. Il existe deux options pour les activer. Le premier est standard, comme un UMZCH à quatre canaux avec une puissance de sortie maximale de 4x6 W (4x11 W) à une charge de 4 (2) ohms. La deuxième option est un UMZCH ponté à deux canaux avec une puissance de sortie maximale de 2x22 W à une charge de 4 ohms. Dans la conception proposée, deux canaux inverseurs sont utilisés dans une connexion classique, et deux canaux non inverseurs, grâce à une solution originale, sont utilisés dans une connexion en pont.
La tension d'alimentation de l'amplificateur peut être comprise entre +10 ... 16 V. Le courant consommé par l'appareil en l'absence de signal ne dépasse pas 0,1 A. En mode veille "Veille" (mode d'arrêt à distance) - 0,1 mA. La puissance nominale est spécifiée pour une tension d'alimentation de 15 V et une distorsion harmonique d'environ 0,5 %. La puissance maximale, comme il est d'usage, est déterminée à 10% de distorsion. Le circuit amplificateur est représenté sur la fig. 2. L'appareil est simplifié au maximum et les dénominations de la plupart des éléments sont unifiées.
Le volume et la tonalité sont contrôlés par deux résistances variables VR1 et VR2, respectivement. Pour éviter de surcharger l'amplificateur, le contrôle de la profondeur de tonalité dépend de la position du curseur de contrôle du volume. Au volume maximum, la montée des aigus ne dépasse pas 2...3 dB (et ensuite - en raison du blocage de LF et MF), mais augmente à 5...6 dB à faible volume [2]. Le réglage de la tonalité des aigus sur le "blocage" n'est pas fourni, car, comme le montre la pratique, ce n'est pas nécessaire. De plus, la plupart des cartes son PC ont des commandes de tonalité et de balance contrôlées par logiciel. Si nécessaire, la plage de contrôle de tonalité dans l'amplificateur peut être augmentée à 12 ... 14 dB en réglant une résistance variable VR2 avec une résistance de 10 kOhm. Il est également possible d'installer un contrôle de balance stéréo (VR4), bien que sa nécessité soit encore plus douteuse. Pour des raisons d'installation, des canaux d'amplification inverseurs ont été utilisés pour les satellites, donc, pour conserver la phase d'origine du signal, les têtes dynamiques BA1, BA2 sont connectées en polarité inversée. Le signal total pour le subwoofer est formé sur un condensateur de séparation C13 commun pour deux canaux, comme dans [1]. La fréquence de coupure de ce filtre est de 170...180 Hz. La capacité du condensateur C13 est indiquée pour des têtes dynamiques avec une impédance de 4 ohms. Pour les têtes avec une impédance de 8 ohms, sa capacité doit être réduite à 220 uF. En ce qui concerne les signaux satellites, le signal du subwoofer est formé comme une fonction supplémentaire, par conséquent, dans certaines conditions (plus à ce sujet plus tard), une "bosse" à la fréquence de croisement jusqu'à 3 dB peut apparaître sur la réponse en fréquence résultante. Pour éliminer cette lacune, un filtre d'intégration proportionnelle accordable VR3R1R2C3 a été introduit dans le canal du subwoofer, dont la fréquence de coupure varie dans la plage de 50 ... 150 Hz. Lorsque la fréquence est accordée, le niveau du signal change également en même temps, ce qui permet d'abandonner le contrôle de niveau habituel dans le canal du subwoofer. Sur la fig. la figure 3 représente la réponse théorique en fréquence des filtres par tension électrique ; la famille de canaux LF a été décalée de 6 dB pour plus de commodité.
Pour assurer le fonctionnement de deux amplificateurs identiques dans une connexion en pont, il est nécessaire d'appliquer des signaux en opposition de phase à leurs entrées. Cette conception utilise une cascade de charge divisée. Un signal inversé est prélevé sur le collecteur du transistor VT1 et un signal non inversé sur une partie de la charge de l'émetteur. Le gain en cascade sur les deux sorties est d'environ -16 dB, de sorte que la tension d'entrée du canal LF en mode large bande maximum est d'environ 4 dB plus élevée que dans les canaux satellites. Cela compense la différence de sensibilité entre les pilotes pleine gamme et basse fréquence et offre une marge pour le contrôle de niveau dans le canal du subwoofer. De plus, cette mesure élimine automatiquement la surcharge de la cascade sur le transistor VT1 en entrée : du fait de la différence de gain, l'écrêtage du signal en sortie du pont amplificateur commencera plus tôt qu'aux sorties classiques (d'où le signal pour VT1 est prise). En raison de l'OOS profond à travers les résistances R4, R5, la linéarité de la cascade est satisfaisante même avec des signaux importants. Le mode cascade CC est fourni en connectant le circuit VR3R1 au condensateur C13. Ce condensateur a une tension constante, environ égale à la moitié de la tension d'alimentation. Un autre nœud, jusqu'à présent inhabituel pour de tels amplificateurs, est le commutateur de phase du signal du subwoofer SA2. Cependant, dans les systèmes de cinéma maison et les subwoofers de voiture, une telle cascade existe à coup sûr. La nécessité de son utilisation est causée par ce qui suit : avec un système acoustique spatialement séparé, la réponse en fréquence résultante au point d'écoute sera déterminée par le rapport de phase des signaux entrants. Le déphasage, à son tour, est déterminé par la distance aux têtes dynamiques. Sur la fig. La figure 4 montre la réponse en fréquence théorique dans le champ proche du rayonnement pour les cas d'inclusion en phase et en opposition de phase des têtes avec leur installation compacte. La réponse en fréquence réelle en termes de pression sonore, en fonction des distances et des caractéristiques des têtes, peut prendre des formes encore plus bizarres. Évidemment, l'introduction d'un commutateur de phase permet un contrôle plus flexible de la réponse en fréquence résultante.
L'interrupteur d'alimentation SA1 contrôle l'état du microcircuit et, à travers lui, la tension d'alimentation est fournie à l'étage séparateur de phase. À l'état désactivé, les sorties sont commutées dans un état à haute impédance et la consommation de courant ne dépasse pas 100 μA. Le but du reste des détails est évident. La capacité du filtre est divisée en deux parties, car il est difficile d'installer un gros condensateur directement à proximité des broches d'alimentation du microcircuit. À propos des détails et du design. Condensateurs à oxyde K50-35 ou similaires importés, condensateurs C1, C2, SY - céramique de tout type, le reste - K73-17. Toutes les résistances fixes sont MLT0.125. La résistance de contrôle de volume variable doit avoir une dépendance exponentielle de la résistance sur l'angle de rotation (type B), le reste doit avoir une dépendance linéaire (type A). Le transistor KT315V peut être remplacé par n'importe quel transistor à structure NPN avec un coefficient de transfert de courant de base d'au moins 50. Le choix des autres pièces n'est pas critique. Le redresseur est réalisé sur des diodes impulsionnelles KD213A, cela permettra, si nécessaire, d'augmenter significativement la capacité du filtre sans risque d'interférences multiplicatives. Tout transformateur de réseau peut être utilisé avec une puissance globale d'au moins 80 W (mieux plus), un courant d'enroulement secondaire admissible d'au moins 5 A et une tension de sortie de 9 ... 11 V. En raison de la relative simplicité de l'amplificateur, il est tout à fait possible de l'assembler sur une planche à pain (dans cette version, il a travaillé avec l'auteur). Pour une publication de magazine, une carte de circuit imprimé a été conçue (Fig. 5), qui abrite la plupart des pièces. La carte est conçue pour l'installation de commutateurs P2K dans deux directions et les détails mentionnés ci-dessus. Le condensateur C3 d'une capacité de 0,15 uF, si nécessaire, peut être composé de condensateurs d'une capacité de 0,1 uF et 0,047 uF, pour lesquels des plots supplémentaires sont prévus sur la carte.
Des résistances variables, des connecteurs et un transformateur de réseau sont placés à l'extérieur de la carte. Les cavaliers du circuit de signal sont constitués d'un fil de montage fin; pour le montage de circuits de puissance et de systèmes acoustiques, il est nécessaire d'utiliser un fil d'une section d'au moins 0,75 mm2. Le dissipateur thermique peut être fabriqué à partir d'un coin en duralumin de 30x50 mm ou utilisé prêt à l'emploi à partir d'un autoradio (c'est exactement ce qui a été utilisé dans la version de l'auteur). Un amplificateur correctement assemblé ne nécessite aucun réglage. A la mise sous tension, il suffit de s'assurer que les tensions indiquées sur le schéma sont présentes (écart admissible ± 10%). En cas d'interférence de l'alimentation de l'ordinateur, deux condensateurs céramiques d'une capacité de 220 ... 470 pF doivent être allumés à l'entrée du microcircuit (entre les points 6, 7 de la carte et le fil commun). Ils peuvent être placés du côté des conducteurs imprimés. Pour reproduire les basses fréquences, vous devez utiliser une tête dynamique basse fréquence spécialisée dans la conception acoustique. Le moyen le plus simple consiste à utiliser les haut-parleurs de l'équipement domestique domestique, en supprimant les détails inutiles. L'auteur a utilisé AC S-30B ("Radio Engineering") pour les tests. La conception acoustique des satellites peut être simple, y compris ouverte. littérature
Auteur : A. Shikhatov, Moscou ; Publication : radioradar.net
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