Все слушают музыку в автомобиле, но далеко не у всех есть возможность слушать ее в хорошем качестве, с хорошими басами и на хорошей громкости. Добиться этого вы можете, если купите в свою машину усилитель. Также вы можете попробовать сделать усилитель для сабвуфера в машину своими руками, но для этого вам потребуются определенные детали. Также вам понадобятся некоторые знания в области физики и электроники.
С чего начать?
Для начала вам потребуется усилитель высокой мощности и преобразователь напряжения. Сделать их вы можете сами, но это долгая история и тема для отдельной статьи. Также вы можете просто купить эти элементы в специализированном магазине.
После покупки этих деталей вы можете взяться за изготовление усилителя для сабвуфера. Детали нужно соединить вместе и продумать защиту от помех и перегрузок.
Чтобы добиться увеличения стереосигнала, нужно установить модуль обработки и фильтрации звукового сигнала. О нем и поговорим.
Как сделать модуль обработки звука?
Для усилителя сабвуфера автомагнитолы вам потребуется пара каналов, а наш усилитель одноканальный. Исправить это можно, соединив два канала магнитолы при помощи сумматора. Схему блока, который будет обрабатывать звуковой канал, вы можете найти на специализированных форумах и сайтах.
После подключения сумматора звуковой сигнал сможет фильтроваться, поэтому исчезнут частоты, выходящие за пределы диапазона от 16 до 300 Гц. После сумматора сигнал отправляется в фильтр, убирающий частоты от 35 до 150 Гц.
Чтобы добиться лучшего соответствия сабвуфера всей акустике и регулятору громкости на выходе должен быть плавный регулятор фазы.
Важные тонкости
- При сборке модуля обработки звуковых сигналов лучше использовать схему платы этого модуля.
- Для питания модуля обработки необходим 2-полярный стабилизатор тока с напряжением +/- 15 вольт.
Создание блока стабилизации и коммуникации силовой цепи
На холостом ходу машины усилителю требуется ток 1-1,5 ампера, вырабатываемый аккумулятором. Чтобы избежать разрядки батареи в машине устанавливают реле, под которое предусматривают отдельную клемму REM с напряжением в 12 вольт в катушке и током более 20 ампер.
REM подключают к отдельному выходу автомагнитолы с напряжением +12 вольт. Так сабвуфер будет включаться вместе с магнитолой.
Также надо установить пару светодиодов для контроля над включением/отключением, а для получения 2-полярного питания блока нужны следующие элементы:
- стабилизаторы;
- транзисторы;
- интегральные стабилизаторы.
Сборка устройства
Когда все модули будут готовы, нужно будет их собрать воедино, то есть расположить внутри корпуса усилителя и соединить.
Если вы плохо знакомы с радиоэлектроникой, описанная схема работ по созданию усилителя для сабвуфера самостоятельно вам должна подойти. Профессионалам советуем использовать более компактную сборку усилителя на основе одной платы.
Всем привет! Как-то сидя у друга в машине и слушая его музыку, пообещал ему собрать усилитель для сабвуфера если он купит сам саб. Прошло некоторое время, друг звонит, говорит купил сабвуфер пассивный - делай усилитель, делать нечего - пришлось собирать... Микросхема TDA1562 была - в автомобильный саб подходит прекрасно, вытравил одну плату для усилителя, другую для сумматора и фильтра ФНЧ.
Схема и плата УНЧ
Схемы были с просторов сети. Заработало с первого раза. Там ничего настраивать и не требуется - просто спаяйте без ошибок.
Корпус УМЗЧ - алюминиевый профиль с двери, просверлил отверстия для зажимов питания, колоночного терминала, светодиодов, переменных сопротивлений.
Всё это прикрутил, спаял провода, на оси резисторов одел ручки. Верхняя, нижняя и боковые стенки, с китайской магнитолы - чуть подрезал их в глубину, и задул с баллона краской. Получился даже не плохой вид.
У друга он стоит в ВАЗ-2109 сзади на полке, подключен сигнал к задним динамикам - ФНЧ не хило гасит сигнал если с магнитолы.
Питание постоянное через предохранитель 15 А. И дежурный режим с магнитолы.
Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.
1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:
- Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
- Программа для расчета акустических оформлений
1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя
Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.
Для этого нам понадобится:
- Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
- Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа ,
- Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
- Ящик с фазоинвертором,
- Резистор 150-220 Ом,
- Разъемы, провода и т д……..
1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.
Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).
Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.
Открываем программу , нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.
Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.
При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.
1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:
- Резонансная частота (Fs),
- Полная электромеханическая добротность (Qts),
- Эквивалентный объем (Vas).
Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.
1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.
Собираем вот такую схему.
Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.
Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).
1.1.2.2.
Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя.
Находим UF1,F2 по следующей формуле.
Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).
Проверять правильность расчетов можно этой формулой.
Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.
Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.
И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.
1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.
Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.
Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.
Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.
И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).
Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.
В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:
- Fs=30.75 Гц
- Qts=0.365
- Vas=112.9≈113 л
1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.
Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.
- Vented box-ящик с фазоинвертором,
- Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
- Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
- Closed box-закрытый ящик.
Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50
Сначала скачиваем и устанавливаем программу . Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.
Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.
При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.
В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).
Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.
Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.
Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.
Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.
1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.
Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.
Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.
2. Электрическая часть активного сабвуфера
Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.
Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.
- Блок сумматоров (Summators),
- Блок фильтров (Subwoofer driver),
- Блок усилителя мощности (Power amplifier),
- Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).
Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.
Обсудим эти блоки по отдельности.
2.1.Блок сумматоров (Summators)
2.1.1.Схема
Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.
Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.
2.1.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.
2.1.3.Печатная плата
Печатная плата изготовлена по . После пайки деталей печатную плату следует покрыть , чтобы избегать от окисления меди.
2.1.4.Фото готового блока сумматоров
Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.
2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)
2.2.1.Схема
Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.
Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:
- Регулятор громкости (volume regulator),
- Фильтр инфра низких частот (subsonic filter),
- Усилитель баса определенной частоты (bass booster),
- Фильтр нижних частот (crossover).
Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1 ).
Ряд2
- частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,
Ряд3
- частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,
Ряд4
- частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,
Ряд5
- частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.
Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.
После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).
2.2.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.
2.2.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.2.4.Фото готового блока фильтров
Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.
2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).
2.3.1.Схема
В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.
2.3.2.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.
2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)
2.4.1.Схема
2.4.2.Компоненты
В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.
Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.
2.4.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
3.Заключительный этап сборки сабвуфера
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U1-U5 | Операционный усилитель | TL074 | 5 | В блокнот | |||
| C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42 | 10 мкФ | 14 | В блокнот | ||||
| C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38 | Конденсатор | 33 пФ | 14 | В блокнот | |||
| C11-C14, C19-C22, C31-C34 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 12 | В блокнот | |||
| C17, C18 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 2 | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 390 Ом | 2 | В блокнот | |||
| R3, R12 | Резистор | 15 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R4, R16-R18 | Резистор | 20 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R5, R13-R15 | Резистор | 13 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47 | Резистор | 68 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48 | Резистор | 22 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50 | Резистор | 10 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44 | Резистор | 22 Ом | 8 | В блокнот | |||
| L1-L4 | Катушка индуктивности | 20x3мм | 4 | 20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм | В блокнот | ||
| L5-L13 | Катушка индуктивности | 100 мГн | 10 | В блокнот | |||
| Блок фильтров | |||||||
| U1 | Операционный усилитель | TL072 | 1 | В блокнот | |||
| U2, U4 | Операционный усилитель | TL074 | 2 | В блокнот | |||
| U3 | Операционный усилитель | NE5532 | 1 | В блокнот | |||
| C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 14 | В блокнот | |||
| C6 | Конденсатор | 15 нФ | 1 | В блокнот | |||
| C11-C14 | Конденсатор | 0.33 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| C21, C22 | Конденсатор | 82 нФ | 2 | В блокнот | |||
| VR1-VR3, VR5 | Переменный резистор | 50 кОм | 4 | В блокнот | |||
| VR4 | Переменный резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R1, R3, R4, R6 | Резистор | 6.8 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R2, R10, R11, R13, R14 | Резистор | 4.7 кОм | 5 | В блокнот | |||
| R5, R8 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R7, R9 | Резистор | 18 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27 | Резистор | 2 кОм | 8 | В блокнот | |||
| R18, R25 | Резистор | 3.6 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R19, R21 | Резистор | 1.5 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R23, R24, R30, R31, R33 | Резистор | 20 кОм | 5 | В блокнот | |||
| R28 | Резистор | 13 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R29 | Резистор | 36 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R32 | Резистор | 75 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R34, R35 | Резистор | 15 кОм | 2 | В блокнот | |||
| L1-L8 | Катушка индуктивности | 100 мГн | 1 | В блокнот | |||
| Блок усилителя мощности | |||||||
| T1-T4 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 4 | В блокнот | |||
| T5, T9, T11, T12 | Биполярный транзистор | MJE340 | 4 | В блокнот | |||
| T7, T8, T10 | Биполярный транзистор | MJE350 | 3 | В блокнот | |||
| T13, T15, T17 | MOSFET-транзистор | IRFP240 | 3 | В блокнот | |||
| T14, T16, T18 | MOSFET-транзистор | IRFP9240 | 3 | В блокнот | |||
| D1, D2, D5, D7 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 4 | В блокнот | |||
| D3, D4, D6 | Стабилитрон | 1N4742 | 3 | В блокнот | |||
| D8, D9 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 2 | ||||
Многих интересует вопросы использования электронного трансформатора в качестве блока питания для усилителя низких частот и изготовления такого дешевого «усилка» для домашнего сабвуфера.
Плата для такого устройства была разработана за один час.
Она представляет собой совокупность усилителя мощности низких частот (примерно 70-100 Вт), фильтра низких частот для сабвуфера, чтобы выдавать только чистый бас без прочей музыки, сумматора для объединения сигналов со стереоканалов в один единый, а также импульсного источника питания, чтобы все устройство могло работать напрямую от сети 220 В без использования дополнительных приборов.
Получился маленький усилитель с большими возможностями.
Начнем с того, что усилитель одноканальный, работает в классе AB и построен на ультралегендарной микросхеме TDA7294, обеспечивая выходную мощность в 70 наичистейших Вт. Для домашнего сабвуфера это более чем достаточно.
Обвязка для этой микросхемы довольно стандартная.
Блок питания представляет собой самый обычный электронный трансформатор. Был использован трансформатор Taschibra мощностью 105 Вт.
Он был полностью разобран и собран вновь на общей плате. Вторичная обмотка силового трансформатора была перемотана. Родная выдавала 12 В выходного напряжения, а новая же стала выдавать двухполярные 28 В.
Сетевая обмотка состоит из 85 витков провода толщиной 0,5 мм. Вторичная обмотка была намотана скруткой, общий диаметр которой составляет 1,2-1,5 мм. Она состоит из 40 витков с отводом из середины.
Сетевую и вторичную обмотки нужно изолировать друг от друга. Для намотки возможно использование Ш-образного сердечника. Это будет даже удобнее для изолирования обмоток.
Плата получилась очень компактной, несмотря на то, что на ней разместились 3 отдельных части системы, не считая пассивного сумматора.
Силовые транзисторы серии MJE13007 в корпусе ТО220 установлены на общий теплоотвод вместе с микросхемой усилителя мощности. Все силовые компоненты в лице микросхемы и транзисторов необходимо обязательно изолировать от теплоотвода. Не помешает и термопаста.
На плате не имеется защиты акустики от «постоянки», в случае если усилитель сгорит. Нет и защиты на блоке питания. При желании можно установить без проблем. Отсутствие защит не говорит о том, что схема ненадежна. Если ничего не замыкать, то все будет работать очень долго. В некоторых автомобильных усилителях промышленного производства также отсутствует защита – и ничего!
Для фильтрации сигнала задействована также довольно стандартная схема фильтра второго порядка, обеспечивающая срез 100 Гц.
Схема построена на основе дешевой и популярной микросхемы BA4558. Это сдвоенный операционный усилитель, который нашел широкое применение в аудиотехнике.
Питание фильтра однополярное. Напряжение питания составляет в районе 15 В. Резистор в цепи питания обеспечивает токогашение. Он должен быть 2-ваттный.
Микросхему желательно установить на панельку типа DIP-8.
Как было упомянуто ранее, фильтр обеспечивает срез порядка 100 Гц, то есть все частоты, которые находятся выше, будут отсутствовать. При желании можно сделать частоту среза пониже.
Для объединения сигналов с обоих каналов до фильтра задействована простая схема пассивного сумматора.
Правильно собранная схема не нуждается в наладке. Все должно заработать сразу.
При сборке обратите внимание на наличие двух перемычек.
После завершения сборки настоятельно рекомендуется проверить работоспособность отдельных частей. Сначала проверяется блок питания (фильтр и усилитель отключаются заранее). Если с блоком все в порядке, то подключается усилитель, и проверяется его работа. А в конце уже можно подключить и проверить фильтр низких частот. На плате выводы микросхем пронумерованы.
Итак, главный вопрос о возможности использования электронных трансформаторов для питания усилителей, наконец, получил ответ. Да, это возможно. Даже без всяких доработок, хотя использование сетевого фильтра на входе электронного трансформатора, а также сглаживающего электролита после моста пойдет только на пользу. Не помешали бы и дроссели после выходного моста. Но на слух никакой разницы в звучании обнаружено не было.
Прикрепленные файлы:
Самодельный разъем для LCD-дисплеев
Конструкция реализована на одной компактной плате. Моноблок состоит из 3-х частей:
усилитель НЧ, фильтр НЧ, преобразователь напряжения. Первые две части описаны в статье “Как сделать простой усилитель для домашнего сабвуфера
”.
В обвязке те же компоненты, только немного изменен рисунок печатной платы. В данной конструкции вместо сетевого блока питания стоит преобразователь напряжения, поскольку в бортовой сети автомобиля всего 12В, а усилитель нуждается в 2-хполярном источнике питания в 30-35В. Выше подавать не стоит, чтобы не спалить микросхему, хотя по документации допустимое напряжение до 40В.
Схема устройства:
Мощность усилителя 100Вт. Этого достаточно, чтобы раскачать популярную у самодельщиков динамическую головку типа 75ГДН-1.
Разберем подробнее преобразователь напряжения, именно из-за него многие начинающие радиолюбители не рискуют собирать усилители высокой мощности.
Это 2-хтактный повышающий преобразователь типа push-pull. Задающий генератор построен на TL494. За ним идет драйвер на транзисторах прямой проводимости, который разряжает емкость затвора полевых транзисторов после их закрытия. Как известно, если к затвору полевого транзистора приложить некоторое напряжение(в данном случае это управляющий импульс), то он откроется. И если потом убрать напряжение на затворе, транзистор все равно останется открытым. Поэтому некоторые схемы дополняют отдельным драйвером, который должен вовремя закрыть транзистор.
Хотя многие специализированные ШИМ контроллеры имеют довольно мощный выходной каскад для этих целей, но TL494 не относится к их числу. В драйвере можно использовать любые p-n-p транзисторы, отлично подойдут наши КТ3107. Полевые транзисторы N- канальные IRFZ44, хотя можно и другие. Подбирать их надо так, чтобы расчетное напряжение ключа было не менее 40В, а ток не менее 30А (в идеале 60В и 50-60А). Мой трансформатор намотан на сердечнике “Epcos” марки N8. Расчет производился по программе.
Первичная обмотка имеет 2 х 5 витков, намотанных жгутом из 5 проводов диаметром 0.7мм. Вторичная – 11 витков, 6 жил по 0.33мм. Конечно для каждого сердечника получатся разные данные намотки, поэтому расчет надо производить для своего феррита.
Ток холостого хода (ХХ) инвертора получился не более 50мА, с подключенным фильтром и усилителем около 250мА (без подачи сигнала на вход). Минимальный ток ХХ во многом зависит от рабочей частоты. Я настроил генератор на 168 кГц, сердечник хороший, поэтому никаких проблем не возникло. В случае советских сердечников марки 2000НМ и подобных не советую поднимать частоту выше 60 кГц.
Выходные диоды UF5408 ультрабыстрые на 3А, греются, но не перегреваются. Дроссели на входе и выходе не критичны, сняты из компьютерного БП. Их можно заменить на перемычки. К сожалению, не нашел выходных сглаживающих конденсаторов нужной емкости, поэтому в опытном экземпляре в 2-х плечах они отличаются на пару сотен мкФ.
Моноблочный усилитель такого типа можно встроить в любой пассивный сабвуфер. Только не забудьте о теплоотводе. Усилитель работает в классе АВ и радиатор нужен довольно большой. Обязательно следует изолировать корпуса полевых транзисторов и микросхемы усилителя от радиатора, используя теплопроводящие прокладки и изолирующие шайбы. Я установил микросхемы в DIP корпусах на панельки, но все же лучше припаять на плату, т.к. при постоянной вибрации в автомобиле они со временем могут потерять контакт с панелькой.
Для проверки работоспособности сигнал подавался с мобильного телефона, т.е. задействовано около 30% от максимальной мощности усилителя. Для того чтобы снять больше, входной сигнал должен подаваться от автомагнитолы. Динамик от китайского сабвуфера на 50Вт сопротивлением 4 Ом. Кстати, силовые транзисторы инвертора при малой мощности не греются, поэтому рискнул запустить без радиатора.