Мультимедиа и активные колонки
Причины, по которым происходит «медленное, но уверенное» вытеснение устоявшихся десятилетиями HI-FI комплексов в составе «отдельный блок УМЗЧ + акустический кабель + пассивные АС» пришедшими из мира мультимедиа, активными АС, можно назвать следующие.
1. Идеальный звуковой тракт в HI-FI понимании: между усилителем и динамиком уже нет ни длинных дорогостоящих кабелей с их набившими оскомину распределенными реактивностями и микрофонным эффектом, ни множества лишних холодных контактов (окисленных разъемов) с их детектирующими свойствами.
2. Существует реальная возможность осуществления принципа мультиампинга, исключающего негативные линейные и нелинейные взаимовлияния динамиков («каждому динамику – свой УМЗЧ»; например, для трехполосных АС это т.н. триампинг) с активными кроссоверами (разделительными полосовыми RC-фильтрами вплоть до 4-го порядка и даже выше в отличие от типичных пассивных кроссоверов 1-го или 2-го порядка на крупногабаритных катушках без сердечников и пленочных конденсаторах) на современной элементно-схемной базе с высокой крутизной спада за пределами своей полосы и практически идеальным фазовым согласованием на граничных частотах.
3. Экономия места активными АС – можете ли вы представить себе в жилой комнате конструкцию стереотриампинговой аудиосистемы с отдельной тумбой усилителей и парочкой «удавов» из дюжины толстых акустических кабелей общим диаметром с кулак, ползущих к пассивным АС? Да и для простейшей аудиосистемы начинающего радиолюбителя активная АС тоже удачный конструктив: не придется ломать голову, из чего делать корпус УМЗЧ и как его декорировать.
В предлагаемой публикации представлена схема и конструкция УМЗЧ, которая специально разрабатывалась под «активные АС», но также с успехом может быть выполнена и отдельным блоком.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Класс усилителя – АВ;
Начальный ток выходного каскада – 100 мА;
Уровень входного сигнала – 580 мВ (действующее);
Выходная мощность номинальная (4 Ом) – 40 Вт;
Рабочая полоса частот – 20…20000 Гц;
Время задержки подключения АС – 5 сек;
TDH при номинальной выходной мощности (40 Вт) на частотах:
1 кГц – 0,02%;
20 кГц – 0,08%
Работа схемы
В двухтактном выходном каскаде применены mosfet-транзисторы (комплементарная пара) неплохо себя зарекомендовавших для звукового тракта (несмотря на изначальное предназначение для работы в импульсных схемах) IRF540/IRF9540.
Начальный ток стока полевого транзистора при повышении температуры кристалла снижается (а не повышается, как у биполярного), единственным элементом подстройки начального тока транзисторов выходного каскада (VT12, VT13) является подстроечный резистор R21.
Предвыходной каскад представляет собой усилитель напряжения на транзисторе VT10 по схеме с ОЭ, подключенный к входному каскаду через эмиттерный повторитель на транзисторе VT9, и нагруженный на генератор тока на транзисторе VT11.
Для транзисторов VT10 и VT11 также требуются небольшие пластинчатые радиаторы.
Входной каскад построен как дифференциальный усилитель – транзисторы VT3, VT8, нагруженные с целью максимизации коэффициента усиления на токовое зеркало VT4, VT6. Цепи эмиттеров дифференциального каскада питаются генератором тока на транзисторах VT5, VT7.
Резисторы R18 и R16 с конденсатором С5 формируют цепь общей ООС, задающей коэффициент усиления 23 (или около 28 дБ).
Резисторы R10, R14 создают небольшую местную ООС в эмиттерах транзисторов входного каскада, которая позволяет предотвратить динамические интермодуляционные искажения.
Радиочастотный ФНЧ R2C2 и инфразвуковой ФВЧ С1R6 защищают вход усилителя от возможных помех вне звукового диапазона.
На электромагнитном реле К1 реализована схема таймера подключения АС, который благодаря относительно медленному заряду конденсатора С3 через резистор R3 обеспечивает задержку отпирания транзисторных ключей VT1, VT2, и тем самым подключающих динамик к выходу УМЗЧ после окончания переходных процессов при включении питания.
На следующих двух рисунках приведена схема блока питания для данного УМЗЧ и чертёж печатной платы.