Все на борьбу с помехами!

April 16, 2012 by admin Комментировать »

Прежде чем идти дальше, надо разделаться с помехами. А они немаленькие! Одним из источников помех является трансформатор. Он создает вокруг себя довольно мощное магнитное поле (это на самом деле его поля рассеяния), которое наводит напряжение во всех проводниках, оказавшихся рядом. Способов борьбы с этим – два, и использовать их можно одновременно. Один из способов – удаление трансформатора от цепей, в которых он может создать помехи. Это малосигнальные и высокоомные цепи: входы, предварительные усилители, регуляторы громкости-тембра. Поскольку размеры корпуса усилителя обычно ограничены, то далеко отодвинуть трансформатор не всегда удается. При этом, может помочь ориентация трансформатора: поворот его вокруг вертикальной оси (для броневой и стержневой конструкций). Нужная ориентация находится экспериментально. Другой способ – экранирование трансформатора. В промышленной аппаратуре для этого используются специальные экранирующие накладки. В любительской практике изготовить хороший экран не так уж просто. Экран, изготовленный из магнитного материала (сталь, жесть) обычно намного более эффективен, чем немагнитный (медь, латунь).

Другим источником помех являются провода. Большой импульсный ток зарядки конденсаторов фильтра протекает по проводам, идущим от сети к трансформатору, от трансформатора к выпрямителю и от выпрямителя к фильтру. И эти провода являются хорошей антенной, которая излучает помехи. А ток большой. И спектр помех широкий. Помехи, излучаются не только проводами, но и дорожками печатной платы (особенно, при неудачной разводке). Поэтому делать блок питания на одной плате с усилителем нужно аккуратно. Кстати, и сами диоды могут излучать помеху – ток ведь сквозь них проходит. Значит и их надо правильно размещать (рядом и параллельно друг другу, чтобы компенсировать взаимное излучение).

В этих помехах плохо не только то, что они большие. Плохо еще и то, что они создаются током нагрузки, т.е. совпадают с сигналом, поэтому воспринимаются не как обычные помехи (шум, фон и т.п.), маскируемые сигналом, а изменяют сам сигнал, увеличивая, например, гармонические и интермодуляционные искажения.

Экранирование проводов, как правило, малоэффективно. Особенно, если экранировать каждый провод по- отдельности. Гораздо лучшие результаты дает скрутка проводов. Конечно, скрученные провода потом можно и заэкранировать, но результат того не стоит, а вот толстый кабель, образованный проводами, экраном и его изоляцией очень неудобен в работе.

Рис. 34

Некоторые рекомендуют способ (на самом деле весьма слабый) борьбы с этими помехами – введение катушек индуктивности, "тормозящих" импульсы зарядного тока конденсаторов (рис. 33).

Вот как изменяется вид тока выпрямителя в зависимости от индуктивности катушки (рис. 34). Чем более широкие импульсы и менее крутые их фронты, тем лучше – у них более узкий спектр.

Введение катушек помогает, но мало – спектр тока все равно остается довольно широким (рис. 35). При индуктивности 10 мГн уже заметно некоторое улучшение: начиная с 10-й гармоники (это частота 1 кГц) ее ток не превышает 100 мА. Но возникают новые проблемы. Во-первых, уменьшение тока зарядки конденсаторов увеличивает просадку напряжения (конденсаторы не успевают зарядиться уменьшившимся током). При индуктивности свыше 10 мГн просадка от действия катушки начинает преобладать среди всех других причин. Во-вторых, сделать катушку 10 мГн на ток более 10 ампер непросто. Она будет иметь довольно большой размер и цену. В-третьих, катушка с током сама создает большое магнитное поле, которое дает помехи…

Так что введение катушки – не выход, поэтому катушки применяются только в усилителях класса А, где

Рис. 35

ток, потребляемый от источника питания, не изменяется (особенно в ламповых, в них ток намного меньше). А в "массовых" усилителях катушки больше создают проблем, чем приносят пользы.

И еще. Зачастую (и это правильно) на плате усилителя ставят дополнительные электролитические конденсаторы (я про них еще расскажу). Но эти конденсаторы являются "частью" общей емкости фильтра, и через них тоже течет импульсный ток. Поэтому даже если блок питания отделен от усилителя и заэкранирован, то у помех есть лазейка попасть в усилитель.

Развитием идеи с катушками служит схема, показанная на рис. 36. На ней пунктиром обведен блок питания, который хорошо заэкранирован. При этом трансформатор, выпрямитель и конденсаторы фильтра используются те же, которые использовались бы и при обычном блоке питания. Но перед нагрузкой (уже снаружи) установлен еще один комплект конденсаторов СЗ и С4. Здесь функции конденсаторов разделяются: С1 и С2 фильтруют пульсации, обеспечивая практически постоянное напряжение. Их емкость должна быть примерно такой же, как и конденсаторов в "обычном" блоке (рис.

9,            10), ну может раза в 1,5…2 меньше. СЗ и С4 подпитывают нагрузку на пиках громкости и пропускают через себя ток нагрузки (С1 и С2 последних двух функций хорошо выполнять не могут – мешают катушки не допускающие изменений тока), поэтому их емкость тоже должна быть большой. Выходит, что это непростая и недешевая схема, и смысл ее применять появляется только для довольно качественных усилителей.

Еще одним решением является использование вместо обычных катушек дросселей насыщения. Однако такие дроссели опять же сами являются источниками помех. Кроме того, их правильно сконструировать – очень непростое дело. Поэтому вывод прост: катушки индуктивности не помогут в борьбе с помехами и пульсациями, а скорее создадут новые проблемы.

В результате основной способ борьбы с помехами – пассивный:

1.            Все провода, по которым идет импульсный ток, должны быть как можно короче.

2.            И их нужно свивать вместе – тогда магнитные поля прямого и обратного проводов взаимно компенсируются (но, к сожалению, не до конца).

3.            Прокладывать эти провода нужно подальше от входных цепей усилителя.

4.            И ни в коем случае не пускать рядом силовые и входные провода.

Иногда всеми этими мерами добиться приемлемого уровня помех не удается, хорошие результаты дает только полное экранирование всего блока питания, но это тоже не так просто сделать.

Источник: Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. – Москва: Инфра- Инженерия, 2011. – 160 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты