Ядром комплекса явился набор NM2043 (или готовый блок BM2043 ) (здесь и далее префиксом NM обозначен набор для сборки, включающий в себя печатную плату и полный комплект деталей с инструкцией по сборке; префикс BM обозначает уже спаянный блок). После сборки данного набора радиолюбитель получает высококачественный четырехканальный усилитель низкой частоты, выходная мощность которого может достигать 77 Вт на канал (на нагрузке 2 Ом) так пишут официальные продавцы набора . На самом деле, судя по даташиту 4 х 45Вт

Данный усилитель НЧ обладает минимальными коэффициентом нелинейных искажений и уровнем собственных шумов. Основное его назначение – установка в автомагнитоле вместо старого усилителя НЧ . Особенностью усилителя является использование полевых транзисторов в выходных каскадах микросхемы. Устройство обладает малыми габаритами, широким диапазоном питающих напряжений и сопротивлений нагрузки.

Таблица 1. Технические характеристики усилителя 

Напряжение питания: 6…18 В, типовое 14.4 В

Пиковое значение выходного тока: 4,5…5,5 А

Ток в режиме mute/stand-by: 100 мкА

Диапазон воспроизводимых частот: 20 - 75000 Гц

Коэффициент нелинейных искажений: 1 (max 10) %

Сопротивление нагрузки: 2 (номинальное 4) Ом

Выходная мощность: 4х45 (TDA7560) 

Входное сопротивление: 100 кОм

Коэффициент усиления: Au 26 дБ

Размеры печатной платы: 51х50 мм

Микросхема TDA7560, являющаяся «сердцем» усилителя, имеет защиту от короткого замыкания на выходе (в акустических системах), а также защиту от перегрева. Типовая схема включения микросхемы требует минимального количества элементов обвязки. Что особенно приятно, благодаря мостовой схеме включения не требуются выходные электролитические конденсаторы большой емкости.

Несмотря на всевозможные встроенные защиты, «сжечь» микросхему можно. Например, защиты от переполюсовки питающего напряжения нет. Поэтому, подключая питание, будьте внимательны.

Рисунок 1. Усилитель в собранном виде

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная усилителя на TDA7560

В МАСТЕР КИТ постоянно звонят и пишут пользователи с вопросом, можно ли, запараллелить выходы усилителя, получить из 4x77 Вт – 2x154 Вт? В очередной раз отвечаем – нельзя.  

Если столь высокая выходная мощность не требуется, то можно приобрести микросхему (TDA7386, pin-to-pin аналог TDA7560), имеющий максимальную выходную мощность 4x40 Вт. 

Четыре канала микросхемы позволяют реализовать звуковую акустическую схему: два фронтальных и два тыловых динамика. Однако в нашем случае в наличии оказалось лишь две акустические системы + сабвуфер (о котором будет написано ниже), поэтому использовались три выхода микросхемы: два канала работали на акустические системы, один – на сабвуфер. Один канал не использовался.

Разумеется, микросхему усилителя мощности надо сразу же установить на теплоотводящий радиатор (в комплект набора и блока радиатор не входит!). Мы использовали радиатор Р-6875 Fischer (по номенклатуре МАСТЕР КИТ). Этот универсальный ребристый анодированный радиатор широкого применения изготовлен из силумина (литье под давлением). Размеры радиатора: 46х33х75 мм, площадь поверхности 300 см², вес 160 г. Радиатор имеет канавки с нарезанной по всей длине резьбой, облегчающей монтаж как электронных компонентов к радиатору, так и самого радиатора к печатной плате (на винтах М3).

Рисунок 3. Радиатор Р-6875 (Fischer)

Радиатор обеспечивал достаточно хороший отвод тепла, и нагревался умеренно. Правда, следует заметить, что на максимальных мощностных режимах микросхема в нашем случае не испытывалась, поэтому можно предположить, что на нагрузках 2 Ом, подключенных к каждому из четырех каналов, тепловыделение заметно возрастет. Поэтому в некоторых случаях нелишне будет либо заложиться в разработке конструкции усилителя на радиатор большей площади, либо предусмотреть активный обдув радиатора, что и сделали мы.

Мы прикрепили к верхней части радиатора вентилятор (компьютерный «кулер»). Из кулера выходят три провода – два для питания (обычно красного и черного цвета) и один (желтый) – сигнал со встроенного датчика скорости вращения (этот провод мы отрезали, так как в нашем случае он не использовался).

Можно просто запитать двигатель вентилятора постоянным напряжением 12 В. Но мы решили сделать «умный» вентилятор, включающийся при повышении температуры радиатора выше установленного предела и автоматически выключающийся при охлаждении радиатора. Для реализации этой задачи как нельзя лучше подошло устройство NM4022 (или готовый блок BM4022 ) – термореле 0…150 С.

Рисунок 4. Термореле NM/BM4022

Таблица 2. Технические характеристики термореле NM4022/BM4022 (или готовый блок BM4022)

Диапазон установки температуры: 0…15 С

Максимально допустимый ток нагрузки, не менее: 6 А

Напряжение питания устройства: 9 - 12 В

Ток потребления, не более: 30 мА

Размеры печатной платы: 45х30 мм

Рисунок 5. Схема электрическая принципиальная NM4022/BM4022

Термореле выполнено на основе триггера Шмитта (VT1, VT2), что позволяет исключить ложные срабатывания. В качестве датчика используется терморезистор R13. С помощью резистора R1 устанавливается порог срабатывания триггера. Выходной каскад термореле выполнен на ключевом транзисторе VT3, нагрузкой которого служит электромагнитное реле К1. Светодиод VD1 используется для индикации срабатывания реле и облегчает настройку устройства. Термореле имеет гистерезис, то есть включение нагрузки (в нашем случае вентилятора) происходит при несколько большей температуре радиатора, чем выключение. Гистерезис позволяет избежать неприятного эффекта постоянного включения-выключения нагрузки при температуре, равной температуре срабатывания термореле. Резистор R7 задает величину гистерезиса и при необходимости его уменьшить можно уменьшением номинала этого резистора (вплоть до 0 Ом).

В принципе, для выполнения поставленной задачи – получения высококачественного мощного звука – достаточно уже одного вышеописанного усилителя. Плата усилителя не содержит регулятора громкости, однако его роль может выполнять регулятор громкости магнитолы, компьютера и т.п. устройства, линейный выход которого используется для подключения к усилителю. Однако в нашем случае хотелось регулировать кроме громкости еще и тембр звучания, поэтому решено было дополнить усилитель мощности предусилителем – темброблоком NM2112 .

Схемотехнически темброблок выполнен на специализированной микросхеме TDA1524. Это микросхема – регулятор громкости, баланса и тембра (НЧ и ВЧ) с электронным управлением каждой из этих характеристик.

Рисунок 6. Темброблок NM2112 (показано в собранном виде)

Таблица 3. Технические характеристики темброблока NM2112

Напряжение питания: 15,0 – 40,0 В

Ток потребления: <45 мА

Полоса частот: 20-20000 Гц

Напряжение шумов: 100 мкВ

Входное сопротивление: >30 кОм

Выходное сопротивление: <300 Ом

Коэффициент гармоник: 0,3 %

Размеры печатной платы: 45 х 105 мм

Рисунок 7. Схема электрическая принципиальная темброблока NM2112

С темброблоком система стала более законченной, так как появилась возможность отрегулировать наиболее приятный для слуха тембр звучания.

Кроме двух промышленных акустических систем S-30B, был изготовлен сабвуфер. Внешний вид сабвуфера с НЧ динамиком 75ГДН приведен на рис. 8.

Рисунок 8. Сабвуфер

Самым простым решением было бы подключить сабвуфер к одному из двух свободных каналов микросхемы усилителя мощности, а на вход этого канала подать сигнал R+L с выхода темброблока. Но такое решение было бы не оптимальным. Сабвуфер специально предназначен для «подчеркивания» особо низких частот, и поэтому рационально подавать на него только низкочастотную составляющую звукового сигнала. Следовательно, на вход сабвуферного канала усилителя мощности желательно подать сигнал с фильтра НЧ.

Эту задачу решено было возложить на активный фильтр НЧ – NM2115 (или готовый блок BM2115 ).

Предлагаемое устройство позволяет радиолюбителю получить простой и надежный активный фильтр НЧ для сабвуфера, обладающий малым уровнем собственного шума, малыми габаритами и энергопотреблением, широким диапазоном питающих напряжений, минимальным числом внешних пассивных элементов обвязки. Использование активного фильтра избавляет от установки громоздкого пассивного ФНЧ на выходе УМ, обладающего низким КПД. Фильтр устанавливается между линейным выходом источника сигнала и входом УМ сабвуфера.

Рисунок 9. Активный фильтр НЧ для сабвуфера NM2115/BM2115

Таблица 4. Технические характеристики NM2115/BM2115

Напряжение питания: 3…32 В

Ток потребления: 6 мА

Частота среза: 100 Гц

Усиление в полосе пропускания: 12 дБ

Размеры печатной платы: 37 х 27 мм

Фильтр (не инвертирующий, второго порядка) выполнен на сдвоенном операционном усилителе LM358 (DA1). Светодиод HL1 индицирует работу устройства, потенциометром R1 осуществляется регулировка уровня входного сигнала.

Рисунок 10. Схема электрическая принципиальная NM2115/BM2115

Осталось только одно – обеспечить все составляющие устройства питанием. Проанализировав допустимые питающие напряжения каждого из входящих в состав системы устройств, решено было остановиться на значении напряжения –12 В, как оптимального для всех устройств. Следует заметить, что максимальную выходную мощность усилитель мощности разовьет при несколько большем значении напряжения питания (около 15 В), однако задача получения максимальной выходной мощности не стояла.

Тянуть провода от лабораторного блока питания не хотелось, да и приятнее было бы получить законченную конструкцию. Поэтому решено было дополнить систему «бортовым» источником питания.

Рисунок 11. Источник питания PS-65-12

Ниже можно увидеть структурную схему и фото готового устройства.

Рисунок 12. Структурная схема готовой конструкции аудооусилителя 2.1

Рисунок 13. Готовая конструкция (фото)

Конструкция собиралась экспромтом - праздник неотвратимо наступал, отведенное на разработку время было лимитировано несколькими часами. Задача получить премию по промышленному дизайну этой разработки не ставилась. Разумеется, «с чувством, с толком, с расстановкой» можно было бы собрать на порядок более красивую, продуманную конструкцию. Не сомневаюсь, что радиолюбители, решившие повторить конструкцию, при желании смогут оформить ее лучше.

В нашем варианте в роли шасси-подложки выступил первый попавшийся под руку кусок пластика размером около 30x20 см. Печатные платы крепились к подложке саморезами. Соединительные провода пропускались в заранее сделанные отверстия в подложке под платами, и все соединения велись с обратной стороны пластиковой подложки. В результате мы избавились от путаницы проводов на лицевой стороне подложки, что пошло на пользу дизайну.

В качестве входного и выходных разъемов (под акустические системы и сабвуфер) использовались первые попавшиеся под руку контактные колодки (от отслуживших свой век музыкальных центров и т.п.).

В заключение приятно отметить, что звук данной самодельной конструкции получился достойный, на уровне HI-FI.

Разумеется, простор для радиолюбительского творчества и совершенствования данной конструкции открывается неограниченный. Например, можно дополнить получившуюся конструкцию светодиодным индикатором уровней NM2222 ; в случае использования для усиления сигналов с нескольких устройств будет весьма уместен электронный коммутатор сигналов NM2113 , – все зависит лишь от поставленных целей и фантазии радиолюбителя.

ОБСУДИТЬ НА НАШЕМ ФОРУМЕ