Постановка голоса вручную,

или кое-что о регулировках тембра

"Я грешен! Я пользуюсь тембрами!.."

(крик в одной из конференций)

Все-таки статьи про то, как собрать несложные усилители, нашли свою аудиторию. После каждой из них приходили письма, в которых довольные или раздраженные читатели делились впечатлениями от своих экспериментов. Можно было заметить, что во многих случаях проблемы при сборке были совершенно одинаковыми, независимо от "места жительства". Какие именно проблемы – будет ясно после прочтения этой статьи.

Начинаем разбор "пролетов"

"…Мне попался неудачный экземпляр микросхемы TDA1524 – при изменении регулятором уровня громкости нарушается баланс каналов…" Или вот еще письмо: "…не удалось запустить блок регулировок на TDA1524 – то ли ошибка в монтаже, то ли бракованная микросхема…" Что можно посоветовать в данном случае? Ответ содержался в этом же письме: "…подал звуковой сигнал прямо на входные емкости – те, которые перед микросхемой, громкость и тембр регулирую программно." Тоже вариант, но…

Дело в том, что при таком способе регулировки может возрасти уровень искажений, особенно при большом уровне громкости. Как-то даже встретилась рекомендация не устанавливать "виндовский" регулятор громкости более чем на 80% от максимального значения. Проверил на практике – да, при уровне 70-80% от максимального на сигнал начинают ощутимо накладываться наводки от внутренностей компьютера, особенно заметные в паузах между песнями при воспроизведении МР3. (Вообще-то, еще на это влияют: качество изготовления блока питания и звуковой карты, взаимное расположение шлейфов, кабелей и т.д.) Если не слушать музыку, а гонять в "стрелялки", то ситуация улучшается ненамного – например, в игре "ВВЗВ" (в смысле, "RTCW") действие часто происходит в лесу, и в лесной тишине звуки, возникающие в колонках при обращении к жесткому диску, вообще-то неуместны (вроде бы…).

Еще, например, можно сделать так: во время прослушивания музыки WINAMP'ом включить "анализатор спектра", выставить "тонкие полоски", "нормальный стиль" и внимательно посмотреть – если по всем частотам наблюдается "красный свет" на вершинах полосок, рекомендую понизить уровень "предварительного усиления" левым нижним ползунком, чтобы красных пиков было поменьше. Как сделаете это - оцените разницу в звучании одной и той же мелодии, количество искажений при уменьшении уровня усиления уменьшается, при "покраснении" всех полосок – заметно увеличивается. Если аппаратура достаточно качественная, разница будет слышна хорошо.

Классика

Значит, пришло время разобраться, чем можно регулировать тембр вообще и в частности. Приступим?

Регулирование тембра, т.е. изменение относительной громкости воспроизведения различных частей рабочего диапазона звуковых частот, применяется для получения оптимального звуковоспроизведения при различных источниках сигнала.

Необходимость в регулировании тембра связана с субьективными особенностями восприятия звука ухом человека и осуществляется взаимонезависимым изменением АЧХ усилителя с помощью регуляторов тембра обычно в пределах +/-(10-20) дБ в различных полосах воспроизводимого диапазона частот. Схемы регуляторов тембра различают по типам используемых элементов на пассивные и активные, а также по форме регулировочных характеристик и и количеству одновременно регулируемых частотных полос. Среди меломанов, вообще-то, распространено мнение, что "регулировками тембра можно только испортить звук". Возможно, но скорее всего, это верно для тех случаев, когда стоимость звуковоспроизводящей аппаратуры выражается суммой "зеленых" с тремя нулями. Так как владельцев такой техники среди читателей данного журнала скорее всего немного, продолжим разговор о конкретных схемах.

К достоинствам пассивных регуляторов тембра относится простота их реализации, т.к. они состоят только из резисторов и конденсаторов. На рисунке 1 приведена типовая схема такого регулятора с использованием двойного Т-моста.Затухание регулируется на двух частотах: 100 Гц (нижние частоты) и 10 кГц (верхние частоты) в пределах +/-12 дБ. Вот данные для самостоятельного расчета:

R2=R5~10Rист. (или больше)

R1=0,1R2

R3=0,01R2

R4=0,06R2

С3(пф)=100 000 000/R5(Oм)

C1=22C3

C2=220C3

C4=15C3

Если окажется, что рассчитанные номиналы не совпадают со стандартными, следует применять те, которые ближе всего к ним по величине (это в той части, которая касается переменных резисторов, емкости можно "скомбинировать" путем соединения их различными способами – параллельным или последовательным). Если с математикой проблемы, а спаять такую штуку хочется, можно плюнуть на расчеты и "срисовать" схему из какого-нибудь магнитофона десятилетней давности (признаюсь – сам так делал иногда), хотя при этом регулировки могут работать немного не так, как хочется.

При использовании пассивных Т-мостов следует учитывать, что плавность регулирования в них возможно получить только при использованиии переменных резисторов с функциональной характеристикой типа "В", а также при условии выполнения согласования по входу и выходу. Сопротивление источника сигнала должно быть не более 100-500 Ом, а сопротивление нагрузки не менее 15-30 кОм.

(Например, для микросхемы типа TDA1555Q входное сопротивление имеет величину 25-38 кОм, этого вполне достаточно.)

К недостаткам пассивных регуляторов тембра относится ослабление на 20-25 дБ средних частот полосы воспроизводимого сигнала независимо от положения движков регуляторов и примерно такое же ослабление на всех частотах в диапазоне 100 Гц –10 кГц при установке движков регуляторов тембра в положение, соответствующее линейной частотной характеристике. Устранить затухание в таких регуляторах тембра можно только путем введения дополнительго кскада усиления.

(Примечание: если источник сигнала выдает сигнал достаточной амплитуды, каскад усиления можно не ставить. Но дело в том, что такой сильный сигнал выдают в основном старые звуковые карты, к выходу которых можно подключать пассивные колонки, а большинство современных карт имеют выход для наушников.)

Вот еще один вариант схемы пассивного регулятора тембра. В нем регулируется сигнал в трех частотных полосах – нижних, верхних, средних частотах. Деталей здесь немного больше, но и возможности другие. Как и предыдущий регулятор, он уменьшает уровень сигнала, поэтому после него можно установить небольшой усилитель. Состоит он всего из нескольких деталей, подавать на него нужно стабилизированное напряжение 5…6 Вольт. Транзистор – типа КТ342Б или КТ3102Е. Резистором R1 напряжение на коллекторе транзистора

устанавливается равным примерно половине напряжения питания.

Но не всем нужна регулировка частот в трех полосах, зато у них другие проблемы…

"Жесткий звук"

Можно ли поступить по-другому: регулировать только тембр НЧ, подъем на ВЧ сделать фиксированным, но при этом "довести до ума" характеристику усилителя в области НЧ? Для чего? А это ответ на такое письмо: "…У меня стоят колонки " Радиотехника S-90" и усилитель "Корвет 50у-068с". Неплохой, но у него какое-то жесткое звучание. Как Вы думаете, с чем связана эта жесткость? С высохнувшими конденсаторами или еще с чем-то? Как Вы относитесь к "Бригу-001". Говорят у него мягкое звучание, даже очень. Приходится даже выворачивать ручку регулировки низких частот вплоть до наступления перегрузки. Мало басов. Хотела купить "Одиссей", но он 8-Омный. А уменя колонки – 4 Ом. Кстати, как вы думаете, какие колонки лучше: 8 Ом или 4 Ом ("Радиотехника- S-90")?

Так как вопросов здесь задано много, будем отвечать на все по порядку.

Дело в том, что у всех усилителей разные АЧХ (амплитудно-частотные характеристики, т.е. зависимость выходного напряжения от частоты при неизменной амплитуде входного сигнала) в области самых низких частот. Иногда можно наблюдать такую картину – динамики чуть не выскакивают из корпуса колонок, а низких частот все равно не хватает. Это связано с тем, что усилитель может перегружаться входным сигналом на самых низких частотах, которые динамики и воспроизвести-то толком не могут (у большинства звуковых карт воспроизводимые частоты начинаются от 20 Гц). А звучание при этом уже при среднем уровне громкости будет сопровождаться хрипами в такт басовой партии, что свидетельствует о заходе характеристик выходных транзисторов в область ограничения (короче говоря, они бы и рады "это" сыграть, но сил уже не хватает…).

Причем продукты этого ограничения имеют очень широкий спектр и даже если их не слышно, все равно ощущаются как "жесткое" или "транзисторное" звучание. Устранить это явление можно включением между звуковой картой и микросхемой выходного усилителя вот такого узла:

Сигнал на вход подается через подстроечный резистор , выполняющий роль регулятора максимального уровня. Собственно тонкомпенсированный регулятор громкости состоит из резистора R2 и цепей тонкомпенсации С2,R3,R4,С3, которые выбраны из условия максимально возможного подьема по НЧ и достаточного по ВЧ. Каскад на транзисторе VT1 выполняет сразу несколько функций: развязку между регулятором громкости и регулятором тембра, усиление сигнала и его фильтрацию. Требуемые характеристики достигаются благодаря использованию малошумящего транзистора с очень большим коэффициентом усиления, включенного по схеме с общим эмиттером. Действующая через резистор R9 отрицательная обратная связь стабилизирует режим работы транзистора и уменьшает нелинейные искажения. Входное сопротивление данной схемы составляет около 60 кОм, что вполне достаточно для нормальной работы регулятора громкости.

Элементы С4, С5, работают в активном фильтре высоких частот с частотой среза около 60 Гц и крутизной спада до 12 дБ на октаву. Фильтр необходим для ограничения амплитуды самых низких частот, способных, с одной стороны, вызвать перегрузку усилителя мощности, а с другой стороны – искажения в громкоговорителях. На АЧХ по звуковому давлению включение фильтра почти не сказывается, т.к. КПД громкоговорителей в этой области очень мал (в большинстве случаев…). Если вы считаете, что ваши колонки могут воспроизвести и более низкие частоты, попробуйте увеличить емкости конденсаторов С4, С5.

Темброблок здесь собран по вполне традиционной схеме, но в сокращенном варианте. Тембр НЧ здесь регулируется как обычно – переменным резистором , а тембр ВЧ сделан фиксированным, с подъемом ВЧ через конденсатор С9. Цепи регулятора НЧ рассчитаны на максимальный подъем (+22 дБ) и небольшой спад

(-6дБ), что соответствует обычным потребностям регулировки. Такие большие значения диапазона регулировки получились благодаря развязке регулятора громкости и темброблока.

При изготовлении данного устройства транзистор КТ3102Е можно заменить на КТ342В, отобрав экземпляр с коэффициентом передачи тока в пределах 600…700. Конденсатор С6 – импортный.

Включать блок следует между предварительным усилителем (если он есть) и микросхемой усилителя мощности. Питание следует подавать от какого-либо стабилизатора (можно простейшего). Налаживание заключается в установке подстроечными резисторами правого и левого каналов максимальной, но неискаженной громкости в максимальнои положении регулятора громкости. Этими резисторами можно выставить и начальный баланс, если коэффициенты усиления каналов заметно отличаются. При настройке можно по желанию подобрать уровень подъема высоких частот конденсатором С9. Разумеется, на выходе данного "фильтрующего усилителя" можно установить и блок регулировки тембра из рассмотренных ранее.

Теперь о совместимости колонок и усилителей. При покупке необходимо узнать - на подключение каких колонок рассчитан усилитель? Колонки у нас раньше выпускались 4-х и 8-ми Омные. Не всем усилителям безразлично, что прицеплено у них на выходе. И если при подключении 8-Омных вместо 4-Омных обычно всего лишь уменьшается выходная мощность усилителя, то в обратном случае "возможно все!", начиная от появления искажений до перегрева выходных транзисторов и выхода их из строя (хотя, если схема усилителя спроектирована грамотно, можно отделаться легким испугом и заменой предохранителей). Какие колонки покупать? Советовать здесь что-то конкретно сложно – все зависит от многих факторов – личных предпочтений, доступности различных вариантов, количества денег, наконец… Так что совет пока один - слушать, как будут предлагаемые колонки звучать в комплекте именно с вашим усилителем (более дорогие колонки в паре с одним и тем же "усилком" могут звучать хуже, бывало и такое) и сравнивать… И вообще, "На вкус и цвет товарищей нет!", у каждого свой слух. А "Бриг" – неплохой усилок (один из знакомых искал именно его), только колонки тоже должны быть приличными, желательно выбрать из нескольких предлагаемых вариантов приемлемый по звучанию.

Замена игрока

Как уже упоминалось в начале статьи – TDA1524 многих не удовлетворяет своим качеством звучания и уровнем шумов. Но у нее есть альтернативы – например, микросхема LM1036 производства National Semiconductor. По мнению многих, качество звука после нее не ухудшается. Да и шумов у нее субьективно (на слух) меньше. Например, уровень гармонических искажений у TDA1524 – примерно 0,3%, а у LM1036 – всего 0,06% (согласно описанию). Желающие могут посмотреть на схему:

Питается она напряжением от 9 до 16 Вольт. Также есть возможность включения тонкомпенсации (для увеличения уровня низких частот при малых уровнях громкости). Конденсаторы в цепях регулировок устраняют "шорохи" при использовании низкокачественных переменных резисторов.

Вариант для маньяков

И наконец, схема для тех, кто желает превзойти всех своих знакомых по крутизне своего агрегата. Это пятиполосный эквалайзер, собранный на микросхеме TA7796P (есть и другие микросхемы подобного типа). Зачем он нужен? Например, можно изготовить усилитель в корпусе от CD-ROM (один из читателей сделал так, подключив усилитель на TDA1555 к 300-ватному БП в компьютере, благо, остальная начинка была не очень прожорливая), и на лицевой панели 5" отсека разместить вертикально регуляторы громкости и баланса, а так же регулировочные резисторы (2 канала х 5 полос). И пусть Creative со своей "Аудигой" отдыхает!

Желающие могут скачать описание и посмотреть, как рассчитываются элементы, определяющие частоты регулирования. Если именно таких конденсаторов под рукой нет, необходимую величину емкости можно скомбинировать параллельным соединением нескольких элементов. Желательно все схемы регуляторов помещать в экран из жести, соединив его со схемой в одной(!) точке для устранения наводок. Этот эквалайзер можно включить после регулятора громкости, собранного по схеме, приведенной на рисунке 4. Только вот дело в том, что для стереоварианта понадобится две таких микросхемы…

Замечания напоследок

"Собрал усилитель по статье "Еще раз про любовь…", но при большой громкости он начинает хрипеть. Если убавить уровень НЧ, то искажения уменьшаются. Блок питания – на 15 Вольт, 1 Ампер. При громких звуках напряжение на выходе БП падает до 9 Вольт". Ну, что тут можно сказать? Давайте прикинем – два канала по 15 Ватт потребляют никак не меньше 2х15=30 Ватт. Усилителей с КПД=100% пока не придумали, то же касается и блоков питания. Поэтому давайте будем считать, что для данного усилителя нужно иметь блок питания мощностью никак не меньше 45-50 Ватт, т.е. при 15 Вольтах на выходе БП должен обеспечивать ток не менее 3 Ампер. Если при пиках сигнала напряжение на выходе сильно "проседает" – можно попробовать увеличить емкость конденсатора в фильтре выпрямителя. Если это плохо помогает – меняйте силовой трансформатор на более мощный.

"Купил дорогущую микросхему, целый вечер паял этот @#$%й усилитель, а он не только никого не оглушил – даже не пискнул…" В этом случае, вероятно, присутствует одна из двух проблем:

  1. Ошибка в монтаже (особенно часто они случаются, когда что-то собираешь вечером или ночью – проверено на горьком опыте…).
  2. Неисправность одной из деталей (и микросхемы тут – не исключение).

Рекомендация – проверить все еще несколько раз. Вообще-то, если нет достаточного опыта "паяния-собирания", не следует браться сразу за "крутые" схемы, чтобы не случилось горького разочарования. И для первых опытов нет необходимости выбирать самые дорогие микросхемы (чтобы не было потом мучительно больно…).

Прямых вам рук и исправных микросхем!