Усилители для головных телефонов

September 30, 2012 by admin Комментировать »

Усилитель для головных телефонов с
сопротивлением около 100 Ом можно выполнить всего на двух логических КМОП микро­схемах
с минимумом дополнительных деталей. Качество звуча­ния, достигаемое с такими
усилителями, автор оценивает как достаточно высокое.

Усилителям
для головных телефонов (далее УГТ) уделяется немного вни­мания на страницах
радиолюбитель­ской литературы. Их подключение счи­тается тривиальной задачей. В
усили­телях мощности звуковой частоты они, как правило, подключаются к выходам
вместо акустической системы (АС) че­рез специальный делитель или гасящий
резистор. При этом сигнал проходит весь тракт усиления, отнюдь не опти­мальный
для усиления мощности до сотни милливатт. В проигрывателях компакт-дисков или
кассетных деках, как правило, используют недорогие ми­кросхемы, охваченные
общей ООС. Это обычно и заметно на слух в сравнении с высококачественными
усилителями на дискретных элементах.

УГТ
может иметь значительно более “короткий” тракт, состоящий только лишь
из одного каскада усиления; при этом головной телефон подключа­ется к его
выходу непосредственно без гасящего резистора, что улучшает его демпфирование.

На
рис. 1 изображена схема УГТ, а
котором использованы соединенные параллельно логические элементы 2И-НЕ и
2ИЛИ-НЕ микросхем КМОП (DD1 и DD2). В элементе 2И-НЕ есть четыре КМОП
транзистора, два из которых со­единены параллельно (в верхнем плече), а два
других — последовательно (в ниж­нем плече). В элементе 2ИЛИ-НЕсоединения
транзисторов в плечах выполнены наоборот (рис.
2
). Если соединить па­раллельно элементы 2ИЛИ НЕ и 2И-НЕ, охватив их цепью
обратной связи, то по­лучится симметричный двухтактный уси­лительный каскад. В
его нижнем плече будут включены параллельно два тран­зистора с каналом n-типа, а в верхнем — два с каналом р-типа (в этом
случае ток через плечо, где транзисторы соедине­ны последовательно, очень
незначи­тельный). В описываемом УГТ в каждом канале усиления использовано по
два элемента 2И-НЕ и два 2ИЛИ-НЕ, в ре­зультате в каждом плече мы имеем по
четыре соединенных параллельно тран­зистора, что обеспечивает приемлемую
нагрузочную способность устройства.

Схема
усилителя получается про­стой. Он работает устойчиво, без воз­буждения и при
правильном монтаже в налаживании практически не нуждает­ся Коэффициент усиления
устройства задается соотношением сопротивле­ний резисторов R2 и R3 (в данном
слу­чае он равен 3). Входное сопротивле­ние этого усилителя практически равно
сопротивлению резистора R2, и это следует учитывать в отношении выход­ного
сопротивления источника сигнала.

Разделительные
конденсаторы С1 и С2 отделяют входы усилительных каскадов левого и правого
каналов по постоянной составляющей, а кон­денсаторы СЗ и С4 — выходы от го­ловных
телефонов. Разделительные конденсаторы ограничивают снизу полосу пропуска­ния,
а также вводят свои нелинейные искажения из-за процессов абсорб­ции в
диэлектрике. Используя двухполярное питание микросхем, возмож­но исключить все
разделительные конденсаторы (С1—С4 на рис. 1). Вы­прямитель сетевого БП для
такого ва­рианта питания можно собрать по схеме, изображенной на рис. 3.

В
этих усилителях необходимо при­менять стабилизированный источник питания, так
как их чувствительность к пульсациям относительно высока. Для микросхем КМОП
серии 4000В до­пустимо напряжение питания не более 18 В; для серии К561 оно
ограничено 15 В. Нужно иметь в виду, что большему напряжению питания микросхем
соот­ветствует и большее значение сквозного тока (тока покоя в линейном
режиме). С учетом этой особенности и выбирают интегральные стабилизаторы. Транс­форматор
питания должен обеспечивать выпрямленное напряжение на несколько вольт больше
снимаемого с выхода ста­билизатора DA1 при токе не менее 0,3 А.

Для
обоих вариантов УГТ печатная плата не разрабатывалась; они были собраны на
макетной плате. Микросхе­мы 4011 и 4001 можно заменить рос­сийскими:
соответственно К561ЛА7 и К561ЛЕ5 либо К176ЛА7 и К176ЛЕ5, учитывая особенности
их питания. Обе “комплементарные” микросхемы мон­тируют в два слоя
(корпус к корпусу), спаивая вместе соответствующие вы­воды. Другие детали
смонтированы на обратной стороне платы, а сама плата установлена в корпусе так,
чтобы мик­росхемы были плотно прижаты к одной из стенок (при монтаже полезно ис­пользовать
теплопроводящую пасту), что обеспечивает дополнительный от­вод тепла. Микросхему
стабилизатора напряжения лучше закрепить на тепло- отводе площадью не менее 20
см2.

При
первом включении усилителя нужно проверить потребляемый ток; при напряжении 15
В он не должен пре­вышать 100 мА. Затем нужно убедиться в том, что постоянное
напряжение на вы­ходе равно половине напряжения пита­ния (в УГТ по схеме на
рис. 3 оно близко к нулю относительно общего провода).

Оба
УГТ обеспечивают выходную мощность около 150 мВт на нагрузке 120 Ом. При этом
значении мощности на выходе УГТ уровень гармонических искажений синусоидального
сигнала с частотой 1 кГц относительно высок — около 0,45 % (гармоники низкого
по­рядка). Тем не менее насколько замет­но выигрывают эти простые усилители при
сравнении их с УГТ в проигрывате­лях компакт-дисков и магнитофонных деках,
сможет оценить каждый повто­ривший такой усилитель. По мнению автора, разница
существенная.

Прежде
чем пользоваться УГТ, со­бранным по схеме на рис. 3, нужно убе­диться в
отсутствии постоянной состав­ляющей напряжения на выходах источ­ника сигнала,
иначе придется ввести разделительные конденсаторы на вхо­де усилителя.

Подключение
низкоомных (менее 80 Ом) головных телефонов к описан­ному усилителю возможно через
токоограничивающие резисторы сопротив­лением 100 Ом.

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