Геймерам-маньякам, живущим в особняках с усиленной шумоизоляцией, посвящается…
Вы когда-нибудь смотрели фильм "Назад в будущее" (а именно, первую серию)? Тогда закройте глаза и вспомните самое начало фильма, эпизод, в котором главный герой (Майкл Дж. Фокс) заходит к профессору в гараж, включает усилитель, выкручивает регулятор громкости до упора и… Вспомнили? Ну и как, впечатляет? К чему это я веду… а вот к чему: как ни странно, многим читателям мощность усилителя, описанного в статье "Еще раз про любовь…" показалась недостаточной, и они желали добиться более ощутимого эффекта, лишь бы колонки выдержали. Так вот, нате вам! Целых три схемы, а в конце статьи – сюрприз.
Внимание! Автор не несет ответственности за последствия использования изготовленных по приводимым схемам усилителей (лопнувшие стекла в окнах, оглохшие родители, ухудшение слуха самого пользователя, etc.)
Маленький монстрик
Вполне приличный усилитель можно собрать на микросхемах, изначально предназначенных для использования в автомобильной аппаратуре. Деталей для "обвески" снаружи потребуется немного, напряжение питания невысокое… Итак, что тут такое?
Усилитель собран на микросхеме TDA1562Q. Это усилитель со встроенными защитными схемами – от перегрева, превышения напряжения, перегрузок. Есть в микросхеме и защита от статики по всем выводам, так что можно трогать ее корпус где угодно и не бояться. В данной схеме включение немного отличается от типового, но кто мешает сделать по-другому?
Сигнал подаем на "вход", далее через конденсаторы он проходит вовнутрь микросхемы. Что конкретно происходит с ним дальше – нам неважно, нас интересует тот факт, что к зажимам "выход" должна быть подсоединена нагрузка сопротивлением 4 Ома. А мощности на этой нагрузке будет при громких звуках целых 50 Ватт ("нормальных", а не "китайских"!). При этом коэффициент гармоник будет 0,5%. Если раскачать усилитель до 70 Ватт, то гармоник будет уже 10% но кто ж вас заставляет все время гонять "Кваку" на полной мощности? Поставьте регулятор громкости в среднее положение, и наслаждайтесь…
В неработающем виде (без сигнала) микросхема выдерживает скачки напряжения питания до 30 Вольт, в работе напряжение не должно превышать 18 Вольт. Только не забудьте про радиатор размерами с железку для P-II, вентилятор оттуда можно снять (а если все-таки микросхема будет сильно греться, то поставить на место, но придется мириться с его шумом). Учтите – если вы хотите собрать стереоусилитель, то вам понадобятся две таких микросхемы. О блоке питания для данного усилителя - информация в конце статьи. В цепь питания микросхемы лучше поставить предохранитель на 5 А, так, на всякий случай.
Чудовище о двух головах
А вот схема помощнее, здесь микросхема одна, но в ней два канала – готовый стереоусилитель. Мощность его побольше, чем у предыдущего – каких-нибудь 120 Ватт на канал (а динамики или колонки такой мощности у вас есть?). Коффициент гармоник при этом, как ни странно, весьма мал – всего 0,4%. Деталей на плате будет побольше, и питание в данном случае нужно более "калорийное" – двуполярное, и напряжением далеко не 12 Вольт.
Микросхема – STK4241V. Детали в каналах усиления совершенно одинаковые, так что при покупке считайте их внимательно. Расписывать назначение каждой из деталей в схеме – дело неблагодарное, все равно большинство читателей плюнет на эту абракадабру и пропустит кусок статьи (один из законов гласит: "Если вам непонятно какое-либо слово в техническом тексте, пропустите его и спокойно читайте дальше – текст полностью сохраняет смысл и без него"). Так что можно ограничиться общими замечаниями. Например, питание в данном случае двуполярное, это позволяет подключать динамики (колонки) без разделительных конденсаторов. Максимальное напряжение питания +/- 77 Вольт. Конденсаторы на входе усилителя снижают внеполосные (высокочастотные) сигналы. Индуктивности в выходных цепях предотвращают самовозбуждение на высоких частотах. Наматываются эти катушки проводом толщиной 1 мм на каркасе диаметром 15 мм, всего в каждой 15 витков. После намотки их желательно покрыть эпоксидной смолой. Изготовители утверждают, что АЧХ такого усилителя будет линейной вплоть до 50 кГц.
Монстр-заводила
А теперь – самое интересное. Вашему вниманию предлагается сабвуфер не очень большой мощности – каких-нибудь жалких 180 Ватт (правда, это "синусоидальная" мощность, если переводить на китайские единицы измерения, то это будет около 2000 Ватт).
Пусть вас не удивляют незнакомые величины сопротивлений: такие резисторы есть на самом деле, только обычное место их жительства – измерительные приборы, генераторы и т.д. Если в ваших краях такие звери не живут, никто вам не мешает одолжить цифровой тестер и подобрать требуемую величину сопротивления, соединив последовательно два (или три) обычных резистора.
Итак, первый операционник (вернее, 1/2 операционника, т.к. их два в одном корпусе) сумирует входные сигналы со всех гнезд. Резистор R5 – регулировка уровня НЧ (громкости сабвуфера). Второй операционник – собственно фильтр (Баттерворта, 3-го порядка, если кому интересно). Достоинство самодельного фильтра – частоту среза можно подгонять под уже имеющиеся колонки. В данном случае частота среза 100 Гц. Есть, конечно, фильтры и посложнее - на три полосы (НЧ, СЧ, ВЧ), только вот там деталей побольше – четыре сдвоенных операционника на один канал. Для данного журнала это будет немного "не в тему" (все равно редактор вырежет), поэтому ограничимся приведенным здесь вариантом.
С выхода фильтра сигнал поступает на вход усилителя мощности, собранного на микросхеме TDA8920. (Микросхему необходимо разместить на радиаторе площадью около 100 см2, а то надорвется…) Схема – опять мостовая, опять оба канала работают на одну нагрузку. В роли нагрузки выступают соединенные последовательно динамики 100ГДН-3. В принципе, усилитель будет работать с акустикой, сопротивление которой лежит в пределах от 8 до 16 Ом.
Цепочка VD1, R10, C6 создает необходимую задержку включения усилителя при подаче питания для исключения хлопков-щелчков в динамиках (представьте, что вы забыли уменьшить уровень громкости при выключении…).
Выходной ток усилителя ограничен на уровне 7 А. При необходимости его можно уменьшить резистором R11.
Основное требование по разводке "земли" – "сигнальная земля" самого усилителя мощности, блока фильтров и конденсаторов С10-С17 должны быть соединены строго в одной точке, иначе можете получить на выходе неприятный фон с частотой питающей сети.
Усилитель не критичен к параметрам катушек индуктивности на выходе и терпит их величины в пределах от 20 до 150 мкГн. Один из возможных вариантов – намотать 25 витков на оправке диаметром 15 мм проводо ПЭВ-1 сечением 1,2 мм. После намотки катушку необходимо залить эпоксидной смолой.
Входные-проходные гнезда – стадартные "миниджеки" на 3,5 мм. Для владельцев звуковых карт с обыкновенными разьемами типа RCA есть вариант замены одного из джеков на пару "тюльпанов".
Конденсатор С* может понадобиться, чтобы уменьшить количество низких частот, подаваемых на "многоколоночный" усилитель. Включается он в разрыв провода, как показано на рисунке, и это нужно будет проделать отдельно с каждым каналом. Емкости этих конденсаторов придется подбирать индивидуально, скорее всего, они будут в пределах 0,1…0,22 мкФ (хотя все зависит от конкретной акустики и модели усилителя).
Регулировочный резистор R5 – любой с линейной характеристикой и (желательно) с повышенной износоустойчивостью.
Выходные клеммы для подключения колонок лучше сделать не в виде разьемов, а в виде зажимов "под винт". Дело в том, что сопротивление контактов большинства из доступных разьемов может меняться в зависимости от протекающего тока, а на большой громкости это будет очень даже заметно, а зачем нам лишние искажения?
ВНИМАНИЕ! Если максимальная мощность изготовленного усилителя превышает номинальную мощность низкочастотной головки акустической системы в три и более раза, настоятельно рекомендуется защитить АС от перегрузки плавким предохранителем на ток, рассчитываемый по формуле:
I=2SQRT(Pном/Rг),
где Рном – номинальная мощность НЧ головки, Rг – сопротивление головки постоянному току. Предохранитель лучше впаивать, а не устанавливать в держатель (и тут проблема плохих контактов…).
А чем их кормить?
После сборки любого из описанных усилителей возникает вопрос: чем и как его прокормить, чтобы не было мучительно больно? (ушам, конечно…) А вот как можно сделать БП для первого усилителя: достаточно собрать самый простой выпрямитель по стандартной мостовой схеме.
Поищите трансформатор из так называемой "накальной" серии, на выходе у него как раз и будет напряжение 12 Вольт. Придется, правда, покопаться в справочных данных, подыскивая модель с током обмоток не менее 5 А (подсказка: марка трансформатора "ТН-7", например). Диоды в выпрямителе могут быть любые, с максимальным выпрямленным током не менее 5 А (лучше, если на 10). Также можно использовать "монолитный" диодный мост с подходящей величиной максимального выпрямленного тока. Конденсаторы в фильтре выпрямителя: С1 – электролитический, на 25 Вольт, емкость – примерно 10 000 мкФ. Конденсатор С2 – неполярный, емкостью 1 мкФ. Те, кто желает поэкспериментировать, могут установить в качестве С2 конденсатор типа МБГЧ (или подобный), емкостью около 20 мкФ, и оценить разницу в воспроизведении высоких частот (искажений на ВЧ должно стать меньше). Резистор на выходе – нагрузочный, он уменьшает броски напряжения при изменении тока потребления усилителя и разряжает конденсаторы фильтра после выключения. Его величину желательно выбрать такой, чтобы ток через него был примерно 100 мА.
Для улучшения разделения между каналами в стереоусилителе можно попробовать подключить другой канал к своему (такому же) выпрямителю, использовав ту же вторичную обмотку трансформатора. (Следующие по "крутизне" варианты: отдельные обмотки трансформатора, затем вообще раздельные трансформаторы и выпрямители для каждого канала. Выбирайте сами.)
Усилитель по второй схеме требует немного другого блока питания – двуполярного (с двумя выходными напряжениями).
Трансформатор отличается от предыдущего наличием отвода от середины вторичной обмотки. Намотать его можно на сердечнике от силового трансформатора для старого лампового цветного телевизора (на таком трансформаторе обычно написано обозначение "ТС-270". Обмотку, которая ближе всего к железу сердечника (намотана самой первой и подключена к выводам под номерами 1, 2 и 3) сматывать ни в коем случае не нужно – это первичная обмотка. Разбирается он очень просто – достаточно отвинтить несколько винтов. На обоих каркасах должно быть намотано равное количество витков.Количество витков вторичных обмоток должно быть одинаковым (для обеспечения симметрии напряжений на выходе выпрямителя) и таким, чтобы выходное напряжение на выходе фильтра составило +/-55 Вольт. Симметрии проще всего добиться, если мотать обмотки сложенным вдвое проводом. Электролитические конденсаторы для фильтра желательно брать с полуторным (примерно) запасом по рабочему напряжению, емкостью по 10 000 мкФ. Неполярные конденсаторы – какие найдете (предыдущие рекомендации остаются в силе).
Для питания сабвуфера нужен вот такой блок питания:
Если нет возможности найти такие стабилизаторы, можно сделать так:
Трансформатор намотан на сердечнике ОЛ64/100-64, первичная обмотка содержит 520 витков провода 0,8 мм, вторичная – по 57 витков на секцию провода диаметром 1,8 мм (можно намотать и на сердечнике от "ТС-270", только количество витков придется уточнить). Импортный сильноточный мост (100 Вольт, 8 А) можно заменить на диоды типа Д242 или им подобные с прямым током не менее 8 А. Диоды надо выбирать по принципу "Чем больше максимальный ток, тем лучше". Дроссель L1 – это изолированный сетевой провод 2х0,5 мм, пропущенный сквозь ферритовое кольцо подходящего диаметра (например, К45 из феррита НМ2000) до полного заполнения внутреннего диаметра (около 25 витков).
А теперь…
"А где же обещанный сюрприз?" - он заключается в ответе на вопрос, который часто задавали читатели в своих письмах – откуда берутся схемы усилителей?
Поще всего зайти по адресу www.promelec.ru, раздел "Описания (PDF)", таблица "Наименования", и дальше искать по буквам алфавита. Например, информация по микросхемам серии TDA находится… правильно, на букву "Т". А дальше вас должна интересовать средняя колонка таблицы, в которой описано назначение чипа. Достаточно самых минимальных знаний ненашего языка. Для тех же, кто с трудом узнает буквы алфавита, привожу ключевые слова:
Audio Power Amplifier - усилитель мощности звуковой частоты,
22 W BTL or 2 x 11 W stereo car radio power amplifier – усилитель для автомобильной стереосистемы, 22 Ватта в мостовом варианте или 2 усилителя по 11 Ватт,
2 x 22 W or 4 x 11 W single-ended car radio power amplifier –
2 канала по 22 Ватта или 4 канала по 11 Ватт,
high power amplifier – усилитель с большой выходной мощностью.
Этого вполне достаточно, чтобы выбрать для себя возможные варианты, скачать их описания и затем не спеша разбираться и искать подходящие для себя варианты. В описаниях приводятся типовые схемы включения, для многих микросхем приведены также чертежи печатных плат. Есть и рекомендации по источникам питания. Только вот дело в том, что все это на иностранном языке. Так что для многих это может стать поводом к углублению своих познаний в "техническом английском". Когда подходящий вариант будет выбран, идите на рынок и смотрите, сколько такая штука будет стоить в вашем городе. Если цена оказалась неприемлемой, цикл выбора повторяется. END.
Данная статья завершает цикл публикаций, посвященных различным вариантам усилителей для компьютерных колонок (и не только…). В первой статье "Добавьте мощности!" были описаны самые простые варианты схем, в статье "Еще раз про любовь…" - вариант просложнее. А в этой статье описаны усилители для тех, кого не устраивает максимальная мощность усилителей, описанных ранее (настоящие радость и счастье для "подвинутых" на играх ).
Целых вам стекол в окнах и глухих соседей!