Чем заменить tl072 на входе умзч. Высококачественный предусилитель «NATALY»
Появилась у меня недавно необходимость подключить к усилителю проигрыватель винила Ария-102. Посмотрел — а ведь Ария идёт без встроенного предусилителя — корректора. И в усилителе моём такого не наблюдается. Вот и решил я собрать по быстрому предусилитель — RIAA корректор. Чтоб и простой был, и звучал пристойно, и запитать чтоб можно было от обычного внешнего источника питания (однополярного, разумеется). Пока не придумаю что — нибудь более серьёзное с блэкджеком и шлюхами двуполярным питанием и пассивным фильтром. Если заинтересовало — прошу под кат.
Для начала чуть — чуть теории. Виниловые пластинки выпускаются с записью имеющей амплитудно — частотную характеристику согласно стандарту RIAA. Соответственно, для верного воспроизведения необходимо произвести корректировку АЧХ по форме обратной кривой RIAA.
АЧХ записи по стандарту RIAA (синяя линия) и необходимая АЧХ усилителя — корректора для получения линейной характеристики (красная линия).
Кроме того выход от головки звукоснимателя типа ММ порядка 5 мв. То есть и по амплитуде его тоже надо усилить.
На свет появилась такая вот схема:
RIAA preamplifier — RIAA предусилитель — корректор
Питание на устройство поступает через диод D2, предохраняющий от переполюсовки питания. Его можно и не ставить.
Светодиод D1 — индикатор наличия питания. На малошумящий операционный усилитель TL072 питание подаётся через RC-цепочку R10,C6,C10. Резисторы R5-R6 с конденсаторами С3,С4 формируют половину напряжения питания для подачи смещения на неинвертирующий вход операционного усилителя, что необходимо при работе от однополярного источника питания.
Цепочка R7,С7-С9,R8,R9,C11 формирует необходимую АЧХ. Эти резисторы и конденсаторы необходимо подобрать в оба канала с максимальной взаимной точностью. Именно потому на схеме 3 конденсатора по 1000пф параллельно, а не один на 3000пф. Так же и на плате резистор 1м2 у меня составлен из 2-х резисторов, подобранных для одинаковых величин в обоих каналах.
Согласно симуляции в программе Microcap характеристика усилителя получилась следующая:
Была разработана следующая плата:
И собрано вот такое устройство:
Звучало оно достаточно пристойно, но лично мне чуть-чуть недоставало высокочастотной части диапазона. Поэтому, недолго рассуждая, я решил добавить в схему следующее изменение:
Этот конденсатор слегка изменил АЧХ примерно вот так:
Синяя линия — стандартная характеристика, красная линия — после установки на плату конденсатора.
Хотя и не кошерно вносить такие изменения в стандартизированную схему, но лично мне получившееся звучание понравилось больше. Ну и ведь никто не запрещает сделать эту дополнительную коррекцию отключаемой.
Ну и питать эту схему лучше от источника с напряжением большим, чем 12 вольт, как у меня сейчас. Это обеспечит более высокую прегрузочную способность усилителя.
А в целом, заключённый в медный экран и корпус из оргстекла, этот усилитель прекрасно отрабатывает вложенные в него три рубля мелочью и прекрасно подходит в качестве простой и недорогой версии RIAA предусилителя для проигрывателя винила.
В данной статье рассматривается конструкция простого темброблока. Он предназначен для изменения звучания путем регулирования амплитудно-частотной характеристики аудиосигнала в области верхних и нижних частот. Схема представлена на рис.1.
Рис.1. Схема электрическая принципиальная.
В схеме присутствует малошумящий операционный усилитель TL072CP. Он двухканальный, но в схеме задействован только один. Этот операционный усилитель выполнен в корпусе DIP8, на рисунке 2 представлено расположение его выводов. 
Рис.2.
В схеме можно использовать любой операционный усилитель схожий по параметрам.
Описание работы схемы.
Переменный резистор (потенциометр) R4 предназначен для регулирования тембра высоких частот. А R5 предназначен для регулирования низких частот.
Когда R4 находится в крайнем левом положении (имеется в виду по схеме), происходит падение амплитудно-частотной характеристики в области высоких частот (рис.3). Это происходит из-за того, что цепь R2 С3 при увеличением частоты сигнала начинает шунтировать нижний резистор R3 входного делителя.
Рис.3. Снижение ВЧ.
Если R4 находится в крайнем правом положении (по схеме), то при увеличении частоты цепь C3 R6 шунтирует резистор R7, а вследствие этого уменьшается отрицательная обратная связь, поднимая АЧХ в области высоких частот (рис.4).
Рис.4. Повышение ВЧ.
В среднем положении переменного резистора R4 темброблок почти не оказывает влияние на звучание.
На разных частотах реактивное сопротивление конденсатора C3 будет меняться, обуславливая процессы рассмотренные выше. Но на частотах меньше 1 кГц реактивное сопротивление C3 будет намного превышать сопротивление R2 и R6 и регулировка частоты будет оказывать незначительное влияние на звук.
Теперь рассмотрим какое влияние оказывает переменный резистор (потенциометр) R5.
Когда R5 находится в крайнем левом положении (по схеме), сигнал проходит в обход конденсатора C2 и на неинвертирующий вход операционного усилителя не оказывается влияние. Так как при этом сопротивление R5 составляет 100 кОм, конденсатор C4 шунтируется, что ведет к увеличению отрицательной обратной связи и происходит падение АЧХ в области низких частот (рис.5).
Рис.5. Снижение НЧ.
В правом положении резистора R5 теперь уже конденсатор C4 замыкается накоротко. А так как C2, включен последовательно с одним из резисторов входного делителя, изменяет его коэффициент деления, т.е уменьшает с уменьшением частоты сигнала. В следствие этого происходит подъем АЧХ в области низких частот (рис.6) .
Рис.6. Повышение НЧ.
Темброблок имеет входное сопротивление 47 кОм. Данное устройство можно использовать практически с любым усилителем звука.
Ниже представлены фотографии собранного устройства.
Питание.
Так как основой схемы является операционный усилитель, питание должно быть двухполярное. Питание подается на 4-й и 8-й выводы микросхемы. Максимальное напряжение, которое можно подавать на эти выводы составляет +18 -18 Вольт относительно общего провода.
Для получения двухполярного напряжения от батарейки, была использована простая схема рис.7.
Рис.7.
От батарейки 9 Вольт, благодаря делителю, на выходе получаем +4,5 В и -4,5 В. Но такая схема работает не очень хорошо и подходит лишь "на крайний случай", поэтому лучше использовать более сложную схему, в которой будет присутствовать стабилизация напряжения на выходе или использовать готовый блок питания.
Максимально допустимое питающее напряжение микросхемы составляет +18 -18 Вольт (согласно технической документации), но я не рекомендую подавать более +10 -10 Вольт.
Тест
Для произведения замеров, выходной звуковой сигнал темброблока был подан на линейный вход компьютера (в микрофонный вход нельзя!). В аудиоредакторе Acoustica Mixcraft был выбран VST плагин Voxengo Spectrum Analyzer v1.9. На фотографии ниже происходит тестирование (оценить звук можно на видео).
На вход темброблока подавалась музыка из телефона (можно от любого источника: плеер, компьютер и т.д.)
Изменяя сопротивления переменных резисторов R4 и R5 можно добиться изменения звука в области НЧ и ВЧ. Кстати, средние частоты темброблок практически не изменяет.
Данный темброблок отлично подойдет для приобретения навыков в преобразовании звука.
К данной статье присутствует видео, в котором произведен тест этого темброблока, вы можете оценить его работу.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | Операционный усилитель | TL072 | 1 | В блокнот | ||
| R1, R8 | Резистор | 47 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R2, R6 | Резистор | 510 Ом | 2 | В блокнот | ||
| R3, R7 | Резистор | 2,2 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R4 | Переменный резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Переменный резистор | 100 кОм | 1 |
На фото: предусилитель «Натали» в корпусе спутникового ресивера
В статье речь пойдет о моём варианте сборки предварительного усилителя «Натали» с удачным решением проблемы корпуса.
Этот проект стал очередным долгостроем в моем списке и побил все сроки по выполнению. Дело в том, что мысль о сборке предусилителя появилась больше года назад, а вместе с мыслью в моем ящичке для деталей поселились почти все необходимые для этой схемы компоненты.
И, как это часто бывает, весь энтузиазм внезапно куда-то испарился, так что пришлось свернуть все начатое на неопределенное время. Хотя почему неопределенное… очень даже определенное – до наступления осенних холодов, когда все летние дела, которых было очень много в этом году, будут завершены и появится свободное время для паяния.
О схеме и деталях
Схему выбирал долго, очень долго! Путь к этому предварительному усилителю начинался с использования в качестве ПУ с регулятором тембра специализированных микросхем вроде LM1036 или TDA1524, но меня от этого греха благополучно отговорили местные форумчане. Далее была схема, взятая с какого-то иностранно сайта на трех ОУ типа TL072 с регулировкой ВЧ и НЧ. Даже вытравил ПП и собрал, и слушал некоторое время этот пред, но не легла душа к нему.
Потом обратил внимание на схему знаменитого предусилителя Солнцева, и уже во время поиска информации по ПУ Солнцева наткнулся на схему, напоминающую солнцевскую в связке с пассивным РТ Матюшкина. Это была . Это было как раз то, что мне надо!
Немного упростив схему предусилителя и, доработав ее под себя, получил вот такой результат. Переход на одноэтажное питание и удаление «лишних» деталей позволило несколько упростить разводку платы, сделать ее односторонней и главное немного уменьшить размеры ПП. В схеме ничего существенного не менял, что могло бы ухудшить качество звука, только убрал ненужные мне функции обхода регулятора тембра, баланса и блок тонкомпенсации.
В схему регулятора тембра
ничего своего не вносил, но все равно понадобилось разводить плату заново, т.к. не нашел в интернете готовую одностороннюю печатку нужного мне размера. Коммутация режимов темброблока сделана на отечественных реле РЭС-47.
Для того, чтобы сделать нужное мне управление регулятором тембра и предусилителем на несколько дней погрузился в теорию принципов работы счетчиков и триггеров отечественных микросхем. Для предусилителя выбрал корпус от спутникового ресивера, отжившего свое, в котором имелось довольно большое окошко, и его нужно было заполнить чем-то красивым и полезным. Так вот, захотелось мне сделать так, чтобы была визуальная информация о режимах регулятора тембра, и лучше, если это будут не светодиоды, а привычные глазу и мозгу цифры. В результате нарисовалась такая схема из трех МС.
К561ЛЕ5 задает импульсы, которые поступают на входы К174ИЕ4 и К561ИЕ9А. Счетчик на ИЕ9 управляет 4-мя ключами, переключающими реле на РТ Матюшкина. Одновременно с этим счетчик на ИЕ4 меняет показания на семисегментном индикаторе АЛС335Б1, указывая, в каком режиме находится регулятор тембра в данный момент. Цифра «0» соответствует режиму с минимальным уровнем низких частот, цифра «3» – максимальным. Еще один простой электронный переключатель выполнен на МС К155ТМ2. Одна половина микросхемы управляет релюшкой, переключающей режимы индикатора уровня сигнала, вторая половина отвечает за реле селектора входов. Ну, и типовая схема индикатора уровня сигнала на МС LM3915 отдельно для каждого канала.
Блок питания
сделан на базе трансформатора ТП-30, разумеется с перемотанной под нужные напряжения вторичной обмоткой.
Все напряжения стабилизированные:
+/- 15В - на / LM337 для питания платы предусилителя
+9В на 7805 для питания реле и блока управления
+5В опять же на для питания USB звуковой карты
О настройке и возможных проблемах
Несмотря на всю кажущуюся сложность схемы и множество деталей, при правильной сборке и применении заведомо исправных и рекомендованных для этой схемы компонентов, можно с большой долей вероятности отгородить себя от неприятных сюрпризов, которые могут возникнуть при сборке данного ПУ. Единственная часть всей этой схемы, которая нуждается в настройке – это собственно сама плата предусилителя. Нужно установить ток покоя, проверить уровень постоянки не выходе, и форму сигнала.Рекомендованный ток покоя для этого ПУ 20-22 мА, и рассчитывается он по падению напряжения на 15-ти омных резисторах R20, R21, R40, R42. Для тока 20-22 мА на этих резисторах должно падать 300-350 мВ (300:15=20, 350:15=22). Падение напряжения, а соответственно и ток можно регулировать в ту или иную сторону изменением номинала резисторов R9, R10, R30, R31 (в оригинале схемы 51 Ом). Большему току покоя соответствует большее сопротивление резистора и наоборот. В своем варианте, вместо постоянных резисторов 51 Ом, я впаял многооборотные подстроечные номиналом 100 Ом, что позволило без лишних усилий и с высокой точностью выставлять нужный ток покоя.
Две неприятности , с которыми может столкнуться человек, решивший повторить данный предусилитель - это возбуд, и постоянка на выходе. Причем, как правило, первая проблема порождает вторую. Сначала нужно убедиться в наличии или отсутствии постоянной составляющей на выходе каждого буфера и каждого ОУ. Допускается небольшое количество постоянки, но именно небольшое, грубо говоря не более нескольких мВ.
Если постоянки нет, я вас поздравляю! Если есть – ищем в чем причина, а причин не так уж и много. Это либо ошибка в монтаже, либо «не та» деталь, либо где-то есть возбуд. Первым делом нужно внимательно осмотреть плату на предмет непропая или наоборот – слипшихся дорожек, перепроверить все ли детали нужного номинала вы используете, и если все правильно остается третий вариант, т.е. возбуд. Для его поиска вам понадобится осциллограф.
Сам я столкнулся с этой проблемой. Во всех четырех буферах была постоянка на выходе в размере 100-150 мВ. И причиной ее возникновения оказалась как раз-таки «не та» деталь. Дело в том, что вместо операционных усилителей OPA134 у меня были установлены NE5534, которые не совсем подходят для применения в этой схеме. Долго и безуспешно я боролся с этой проблемой, а проблема исчезла сама собой после замены ОУ на OPA134.
О расположении и соединении
Из-за того, что имеющийся корпус был не очень большого размера, пришлось рисовать все платы заново, чтобы хоть на пару сантиметров сделать их компактнее. Размещение плат в корпусе получилось очень плотным, но к счастью все вместилось. Все – это плата предусилителя, регулятора тембра, сдвоенная плата блока управления и индикации, USB звуковая карта, трансформатор блока питания и плата выпрямителей-стабилизаторов, и две маленькие платы селектора входов и регулятора громкости и ВЧ.
Все общие провода соединил в одной точке, на плате регулятора громкости и высоких частот. Это избавило от пугающей меня проблемы гула и фона, которые возможны при неправильно разведенной земле.
Опять же из-за стесненных условий, плату управления и индикации пришлось сделать составной, состоящей из одной большой и одной маленькой платы. Соединяются они между собой через штырьковый разъем.
Все платы крепил к шасси корпуса через вот такие пластиковые изолирующие проставки. Это позволило полностью изолировать платы от контакта, как с металлическим корпусом, так и друг от друга, в местах, где этого не нужно.
Удобный корпус
Расскажу немного и о самом корпусе. Как я уже упоминал – в качестве корпуса для предусилителя используется корпус от спутникового ресивера. Старичок верой и правдой служил много лет, несколько раз ремонтировался и после очередной поездки в мастерскую был переправлен мне с диагнозом «труп».Хорошие были раньше корпуса, большие! Именно по причине своих размеров и большого окна я и выбрал этот корпус. На лицевой панели кроме надписей не оказалось ничего лишнего. Остались, конечно 3 незадействованный кнопки, но это не страшно. Закрасил надписи матовой краской из балончика, купленного в автомагазине. Краска процентов на 98 совпала по цвету с той, которой был покрашен корпус изначально. Разницу можно заметить, только если очень присмотреться.
В качестве ручек для этих регуляторов установил , которые кстати . Они отлично (на мой взгляд) вписались в общий дизайн предусилителя, который выдержан в серебристо-черном цвете.
О звуке и впечатлениях
И настало время рассказать о самом интересном, о том что же получилось в итоге. А в итоге получилась еще одна хорошая игрушка в моей коллекции звуковоспроизводящей аппаратуры.Схема несомненно заслуживает внимания и того, чтобы ее повторяли. Звучание готового устройства понравилось, оно вносит какой-то свой окрас в музыку. Несмотря на всего лишь 4 ступени в регуляторе тембра Матюшкина, не могу сказать, что регулировок низких частот не хватает. Четырех позиций регулятора НЧ вполне достаточно для того, чтобы подобрать нужный уровень низких частот для конкретного стиля музыки и своих предпочтений.
Любите взрывной бас? Переключаем темброблок в четвертое положение и пусть колонки рвутся! Диапазона регулировок по высоким тоже хватает с избытком при положении ручки максимально вправо, количество высоких начинает резать слух.
Принципиальная схема высококачественного усилителя мощности на 10 Ватт с темброблоком на микросхемах LM1036N, STK436. Усилитель предназначаем для воспроизведения аудиосигнала с выхода различной аппаратуры, от старого проигрывателя виниловых дисков (с пьезоэлектрическим звукоснимателем) до современных цифровых источников аналогового аудиосигнала.
Принципиальная схема
Сопротивление акустических систем должно быть 8 Ом, при этом мощность будет 2x10W, при КНИ не более 0,1%. Питание от источника постоянного тока напряжение 32V.
Рис. 1. Принципиальная схема регулятора громкости, тембра и баланса на микросхеме LM1036N.
Рис. 2. Принципиальная схема усилителя мощности на микросхеме STK436.
На рисунке 1 показана схема предварительного усилителя ЗЧ. Входные каскады выполнены на операционных усилителях микросхемы А2 типа TL072 по схемам повторителей.
Их задача в повышении входного сопротивления предварительного усилителя чтобы на его вход можно было подавать сигнал с такого высокоомного источника, как пьезоэлектрический звукосниматель проигрывателя виниловых пластинок. Поскольку источник питания однополярный на прямые входы этих операционных усилителей подается напряжение смещения, равное половине напряжения питания, установленное делителями на резисторах R1-R2 и R3-R4.
Напряжение питания на предварительный усилитель поступает через стабилизатор А1 на микросхеме 78L12, снижающий напряжение питания до 12V. С выходов операционных усилителей стереосигнал поступает на входы микросхемы АЗ типа LM1036N, представляющей собой схему усилителя с электронной регулировкой громкости, тембра по низким и высоким частотам, и стереобаланса. Регулировка осуществляется с помощью переменных резисторов R12, R13, R14 и R15.
С выводов 13 и 8 АЗ НЧ сигналы стереоканалов поступают на усилитель мощности ЗЧ, схема которого показана на рисунке 2. Усилитель мощности выполнен на гибридной микросхеме STK436, в её составе два идентичных усилителя мощности для стерео-УМЗЧ.
Практически, каждый из усилителей является операционным усилителем, усикоторого зависит от цепи ООС между выходом и инверсным входом. В данном случае, это цепи R21-C25-R22 и R28-C33-R29. Подбором сопротивлений R22 и R29 можно в достаточно широких пределах изменять коэффициент усиления УМЗЧ и всего усилителя в целом.
Печатные платы и детали
Усилитель собран на двух печатных платах, - на одной предварительный усилитель 34 (рис.З.), на второй усилитель мощности ЗЧ (рис.4.).
Рис. 3. Печатная плата для схемы темброблока на микросхеме LM1036N.
Рис. 4. Печатная плата для усилителя мощности на микросхеме STK436.
Все конденсаторы, применяемые в предварительном усилителе должны быть на напряжение не ниже 12V. Конденсаторы в схеме УМЗЧ на напряжение не ниже 40V.
Горчук Н. В. РК-2015-11.
Решил послушать как звучит усилитель класса Д на IRS2092. После недолгих
поисков на Али был сделан заказ. Ради интереса «как оно звучит» для него был так же заказан и темброблок.
Так как усилитель ещё в дороге а темброблок уже пришёл то решил
сделать обзор пока на него. Как придёт усилитель сделаю обзор и на
него с замерами.
Плата пришла в конверте с пупыркой. В комплект входит сама схема и
четыре ручки на резисторы. Флюс везе отмыт пайка более менее
аккуратная. Разводка платы средняя. Регуляторы на фото - с лева на право - ВЧ, СЧ, НЧ, Громкость.
На плате установлены ОУ NE5532P
Так же на плате расположены цепи стабилизации питания (L7812 и L7912) и выпрямитель.
Можно подавать переменное напряжение с трансформатора для питания
платы.
Принципиальная схема регулятора похожа на эту
Отличаются номиналы некоторых резисторов и отсутствие некоторых проходных
конденсаторов.
Теперь самое главное - тесты.
Тестировал на этой карте
Creative Sound Blaster X-Fi Titanium PRO с небольшой доработкой - полностью за экранирована обратная сторона печатной платы, заменён выходной ОУ на OPA2134, все конденсаторы по питанию шунтированы керамикой.
АЧХ (розовым цветом - со входа на выход миную темброблок, синим цветом
- через темброблок - все регуляторы тембра в среднем положении)
Виден небольшой подъём на на низких частотах (ниже 200Гц) и завал на
высоких (выше 6кГц)
Регуляторы НЧ в крайних положениях
Регуляторы СЧ в крайних положениях
Регуляторы ВЧ в крайних положениях
КНИ «THD», правый канал идёт минуя темброблок для сравнения (с выхода карты на
вход), КНИ темброблока 0.016%, хотелось бы поменьше конечно. Пробовал ставить OPA2134 вместо родных ОУ, искажения немного снизились но незначительно, скорее всего из за не совсем правильной разводки платы.
Зависимость КНИ от частоты (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)
Темброблок не инвертирует фазу сигнала (правый канал идёт минуя темброблок,
розовый цвет на графике)
Довольно средний по качеству блок, для домашних поделок пойдёт если устраивает КНИ.
Ставить в планируемый усилить вряд ли буду из за высоких
гармонических искажений. Буду разводить плату сам, и собирать темброблок.
Надеюсь инфа была полезна.
