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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Controle de volume com estágio de buffer. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tom, controles de volume Atualmente, entre muitos conhecedores da reprodução sonora de alta qualidade, a chamada “ideologia do caminho curto” encontra seus adeptos. Nesses equipamentos, o pré-amplificador não contém os controles de tom usuais, elementos de comutação extras, circuitos de volume e controle de equilíbrio e, o mais importante, contém um mínimo de componentes ativos. Devido ao fato de a tensão de saída das fontes de sinal modernas ter se tornado padrão - 2 V, é possível abandonar o pré-amplificador. No entanto, a capacidade de carga de tais fontes de sinal nem sempre é suficiente para a conexão direta de um controle de volume ou amplificador de potência de impedância relativamente baixa. Portanto, em alguns casos torna-se útil utilizar um controle de volume de alta resistência com posterior seguidor de tensão, que atua como interface entre o regulador e o filtro de entrada UMZCH. Freqüentemente, essa cascata é construída usando um amplificador operacional ORA627 caro e de alta qualidade no modo seguidor de tensão. Em um amplificador operacional com XNUMX% OOS, são criados pré-requisitos para a ocorrência de distorções dinâmicas. Realizei escuta comparativa de três repetidores de buffer: o primeiro - no amplificador operacional ORA627, o segundo - no amplificador operacional ORA637, o terceiro - nos transistores de efeito de campo, descritos no artigo. Na variante do estágio buffer usando o amplificador operacional OPA637 (este é o mesmo OPA627, ajustado apenas para um ganho de pelo menos cinco), seu ganho é KU=5. Esta opção apresentou, na opinião do autor, um som mais transparente que o OPA627, devido à limitação da profundidade de feedback e à expansão da largura de banda do ganho in-loop em um amplificador menos corrigido que no OPA627. A terceira opção é um buffer baseado em um transistor de efeito de campo de baixo ruído, caracterizado por alta linearidade. Este dispositivo foi obtido como resultado de uma simplificação do amplificador de fone de ouvido proposto pelo autor em um dos fóruns há vários anos e tem se mostrado bem. Subjetivamente, tal buffer acaba sendo o mais “transparente”, sem qualquer turbidez perceptível ou cores específicas no som. O tipo de transistor repetidor, seu modo de operação foram cuidadosamente selecionados, o que possibilitou a obtenção de distorções não lineares muito pequenas. Devido ao fato de o transistor utilizado ser um transistor de efeito de campo de micro-ondas com característica de transferência linear e possuir pequenas capacitâncias intereletrodos, as distorções não lineares de tal seguidor em todas as frequências de áudio audíveis permanecem muito pequenas. O estágio de buffer usado aqui é projetado principalmente para UMZCH com uma resistência de entrada de pelo menos 10 kOhm, enquanto o THD nas frequências de 1 e 10 kHz a uma tensão de 2 V é de cerca de 0,002%. O nível de ruído intrínseco da cascata não foi medido de forma confiável pelo autor devido à falta de um voltímetro com valores de raiz quadrada média verdadeira. Mas quando o repetidor foi conectado a um analisador de espectro (baseado no programa SpectraLab e na placa de som ESI Juli@), praticamente não houve mudança na parte inferior do espectro e o nível de ruído permaneceu muito baixo. O ruído de cintilação, característico dos transistores de efeito de campo de porta isolada, revelou-se imperceptível. O diagrama da unidade de controle de volume é mostrado na fig. 1.
O sinal sonoro de entrada vai para um resistor variável de controle de volume de alta qualidade R1.1 (R1.2 - para outro canal). Aqui, o uso de um resistor de resistência relativamente alta foi ditado pelo fato de ser uma carga para a fonte de sinal conectada ao bloco descrito. O estágio de saída dos modernos CD-DVD players, toca-fitas e placas de som, via de regra, é um amplificador operacional integrado, cuja distorção é tanto menor quanto maior a resistência da carga. Outro fator importante: mesmo em modelos relativamente caros de CD-DVD players, sintonizadores, placas de som de computador, existem capacitores de óxido separadores nas saídas e, via de regra, eles não possuem tensão de polarização. Normalmente, para tais fins, os capacitores de óxido são escolhidos para uma tensão de 63-100 V e uma capacitância relativamente baixa (valor típico - 4,7 microfarads). Neste caso, a não linearidade do capacitor de isolamento se manifestará tanto mais forte quanto menor for a resistência de entrada do próximo estágio. A necessidade de coordenar o nó regulador, tanto com a fonte do sinal quanto com o subsequente UMZCH com OOS paralelo, pode ser mostrada no exemplo da placa de som ESI Juli@. Assim que esta placa ficou disponível no mercado russo, li comentários em fóruns de rádios amadores, onde escreveram que quando o UMZCH foi conectado às saídas desbalanceadas da placa, os graves eram "líquidos" e não naturais. Quando a carga foi conectada a saídas balanceadas “acopladas em CC”, este efeito não foi observado. Acontece que capacitores de tântalo de baixa capacidade estão instalados nas saídas não balanceadas da placa. Portanto, com uma impedância de entrada do UMZCH de 10 kOhm, que é comum para um amplificador de banda larga com feedback paralelo, havia falta de graves e algum som não natural na região dos graves. Quando o UMZCH é conectado através da unidade de controle de volume descrita com uma impedância de entrada de 100 kOhm, o efeito acima não é mais perceptível. Voltemos à descrição do nó regulador. Do motor do resistor variável R1.1, o sinal vai para a porta do repetidor de streaming VT1, carregado com uma fonte de corrente, que é feita em um transistor VT2 do mesmo tipo. Um transistor bipolar tradicional não deve ser usado aqui devido ao fato de sua capacitância de coletor não linear ser maior que a do 2P902; a linearidade da resistência de saída também é inferior a ela. Da saída do repetidor de fluxo, o sinal através de um conjunto de capacitores de acoplamento C3-C7 entra na carga. Para obter graves profundos e naturais, a frequência de corte do HPF formada pelo acoplamento de capacitores com resistência de entrada UMZCH (10 kOhm) foi escolhida muito baixa - 0,95 Hz. Como a prática tem mostrado, frequências de corte mais altas causam uma sensação de graves "líquidos", desprovidos de "fundação" - apesar do fato de que, logicamente, uma frequência de corte de 10 Hz deveria ser mais que suficiente. A alimentação do aparelho é feita de acordo com o esquema tradicional e não possui particularidades; é aconselhável usar estabilizadores integrados proprietários (µA7815UC, µA7915UC), pois o nível de ruído de outros microcircuitos pode não ser normalizado. A energia é fornecida por um transformador abaixador de rede com enrolamentos para uma tensão de 2x18 V e uma corrente de carga de pelo menos 150 mA. Estruturalmente, o controle de volume é feito em uma placa de circuito impresso em fibra de vidro folheada nas duas faces, seu desenho com a disposição dos elementos é mostrado na fig. 2.
A numeração dos elementos do segundo canal começa a partir da segunda centena (C101, VT101, etc.), a entrada e a saída do segundo canal do bloco são roteadas para os pinos 3 dos conectores XS1 e XS2. A abundância de capacitores de bloqueio, bem como a topologia de RF específica da placa (em alguns locais, é usada conexão paralela de camadas de folha - por exemplo, nas fontes VT1, VT2, e também entre a fonte VT1 e o dreno do VT2) é ditado pelo fato de que os transistores 2P902A são muito propensos à autoexcitação em frequências na faixa DMV. As porcas devem ser aparafusadas nos parafusos do corpo VT1, VT2 até que a parte roscada seja preenchida, elas desempenharão a função de dissipador de calor (embora os transistores aqueçam levemente mesmo sem porcas). A placa é fixada no painel frontal do amplificador por meio de dois cantos metálicos localizados nas laterais. Na versão do autor, a placa de controle de volume foi embutida na própria caixa do UMZCH e, para minimizar possíveis interferências de seus circuitos de alta corrente, foi colocada em uma tela metálica (caixa retangular) feita de folha-de-flandres, que também é fixada com duas pernas ao painel frontal do UMZCH com parafusos. Os fios de sinal e o fio de alimentação passam através de furos na parede traseira da caixa de blindagem. O autor considerou inadequado apresentar um caso separado para tal controle de volume. No controle de volume é possível permitir a substituição de algumas peças: o transistor 2P902A (VT1, VT2) - para KP902A, VS546 (VT3) - para KT3102AM, diodos 1N4004 (VD1-VD4) - para KD209A. Os chips 7815 (DA1) e 7915 (DA2) podem ser substituídos por seus equivalentes próximos. Os chips dos estabilizadores de tensão DA1, DA2 são instalados nos dissipadores de calor HS-315 que se tornaram populares entre os rádios amadores (vendidos no Chip iDip). Resistor variável duplo (R1.1 e R1.2) - ALPS-RK27, adquirido sob encomenda na SYMMETRON e DODEKA. C1, C2 - capacitores cerâmicos domésticos KT-1, KD-2, K10-7V com TKE M47 e MZZ. Todos os resistores utilizados no projeto são de filme metálico de precisão importado (MF - Metal Film) com potência de 0,25 W. Na ausência destes, podem ser utilizados análogos nacionais de C2-29 (ao contrário deles, os importados possuem chumbo sem óxido), metal-dielétrico C2-23, MLT (listados em ordem decrescente de preferência). Capacitores C19, C20 - K50-35 ou importados da Jamicon ou Samsung; C25, C26 - K50-35 ou similares importados; C8, C9, C12, C13 - EPCOS B32529-C105K para 63 V. Eles podem ser substituídos por capacitores cerâmicos de menor capacidade (pelo menos 0,047 uF), por exemplo, K10-7, KD-1, KM-5. Capacitores C3-C7 - EPCOS B32529-C5335 para 50 V com capacidade de 3,3 uF ± 5%; é impossível encontrar um substituto doméstico completo aqui, porque os capacitores Epcos Staked MKT usados têm não apenas um acabamento muito alto, mas também uma relação entre capacitância e dimensões sem precedentes, ou seja, esses capacitores são os mais compactos. Os capacitores Epcos são vendidos por empresas conhecidas pelos rádios amadores. Capacitores C10, C11, C14-C16, C21-C24 - K10-7V com capacidade de 0,068 uF a 40 V. Conectores XS1-XS3 - blocos de terminais DINKLE-DT126VP. Concluindo, é útil dar algumas recomendações sobre a instalação dos transistores KP902. Esses dispositivos são extremamente "suaves", não suportam ultrapassar a tensão permitida: em uma tensão dreno-fonte superior a 50 V, esse transistor rompe; perigoso para ele e eletricidade estática. Mas a principal insidiosidade reside no fato de que nesses dispositivos é possível “abrir a veneziana”; neste caso, o transistor permanece operacional, mas o vazamento no circuito da porta e o ruído aumentam. Para evitar problemas, a instalação dos dispositivos deve ser realizada utilizando uma estação de solda antiestática ou desligar o ferro de soldar durante a soldagem e usar uma pulseira antiestática. Caso contrário, como a prática tem mostrado, a falha dos transistores é quase garantida. Portanto, ao comprar o KP902A, você precisa estar atento às condições de armazenamento desses dispositivos; nas lojas geralmente são vendidos embalados em papel alumínio. Após a montagem da placa, é útil verificar o funcionamento do transistor VT1; para fazer isso, você precisa colocar os controles R1 na posição de volume máximo e conectar um milivoltímetro DC de alta resistência à entrada. Se uma pequena tensão constante estiver presente no resistor R1, isso indica que o VT1 tem uma “porta quebrada”. Autor: Ya. Tokarev, Moscou; Publicação: cxem.net
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