AVT2645.pdf

H ii i i

d − −

y (( ( (

e )) ) )

e tt t t rr r r

a tt t t

o rr r r

d ii i i

n ii i i

e rr r r

a ll l l

u łł ł ł

e tt t t rr r r

Do czego to służy?

Opisywane moduły przeznaczone są dla sze−

rokiej rzeszy miłośników audio. Wersja droż−

sza zainteresuje wyrafinowanych audiofilów,

którzy wykorzystując wzmacniacze mostko−

we zechcą sprawdzić właściwości inwertera

fazy z najlepszymi dostępnymi obecnie

wzmacniaczami operacyjnymi.

Wersja prostsza przeznaczona jest dla

wszystkich elektroników, którzy budują

wzmacniacze mostkowe i potrzebują modu−

łu, który z jednego sygnału audio zrobi dwa

o przeciwnych fazach.

W zasadzie zadanie odwrócenia fazy jest

dziecinnie proste – wystarczyłby do tego je−

den wzmacniacz operacyjny. Opisywany

układ powstał dla zaspokojenia szczególnej

potrzeby. Po opublikowaniu w EdW 6/2001

projektu Hybrydowy wzmacniacz mostkowy

pojawiła się myśl, żeby wypróbować układ

z inwerterem zbudowanym na najwyższej

klasy wzmacniaczach operacyjnych. Dodat−

kowo moduł powinien zawierać obwód cza−

sowy do opóźnionego dołączania głośników.

Po przemyśleniu problemu pojawiło się

przekonanie, że jeśli już projektować taki

moduł, to niech będzie nim uniwersalna płyt−

ka, pozwalająca zrealizować także inne, po−

krewne zadania.

Podstawowe zastosowanie to

inwerter−symetryzator, który

z jednego zrobi dwa sygnały

o przeciwnych fazach według

rysunku 1a . I odwrotnie, z sy−

gnału symetrycznego zrobi sy−

gnał niesymetryczny według ry−

sunku 1b − inaczej mówiąc cho−

dzi o wejściowy beztransformato−

rowy układ symetryzujący. Syme−

tryczne przesyłanie sygnału za−

pewnia mniejszą czułość na ze−

wnętrzne zakłócenia i jest po−

wszechnie stosowane w technice

studyjnej. W profesjonalnym

sprzęcie prawie wszystkie wejścia

i wyjścia są symetryczne. Choć

w wielu urządzeniach profesjo−

nalnych stosowane są transforma−

tory, które dodatkowo zapewniają

izolację galwaniczną, jednak nie zawsze trze−

ba oddzielać współpracujące urządzenia; naj−

częściej doskonale zda egzamin (de)symetry−

zator elektroniczny.

całkowicie wystarczy do ich prawidłowej pra−

cy. Dzięki takiemu rozwiązaniu napięcie zasi−

lające jest nie tylko dobrze stabilizowane, ale

także zawiera bardzo mało szumów. Pod tym

względem popularne stabilizatory 78xx/79xx

mają wystarczająco dobre parametry.

Staranna filtracja napięcia zasilającego jest

szczególnie ważna w układach najwyższej

klasy pracujących z małymi sygnałami, gdzie

trzeba uwzględniać wpływ szumów napięcia

zasilania i przenikania tego szumu do toru sy−

gnałowego wskutek niedoskonałego współ−

czynnika tłumienia tętnień zasilania (PSRR),

zwłaszcza przy wyższych częstotliwościach.

Wcale nie chodzi tu o stłumienie tętnień sieci

(50Hz i 100Hz), tylko właśnie niedopuszcze−

nie do przejścia wysokoczęstotliwościowych

szumów z szyn zasilania do toru sygnałowe−

go. Wpływ na to mają także właściwości za−

stosowanych wzmacniaczy operacyjnych,

a konkretnie ich współczynnika PSRR przy

dużych częstotliwościach. W opisywanym

module sygnały robocze są duże i można

Jak to działa?

Pierwszy moduł umożliwia wykorzystanie naj−

lepszych współczesnych wzmacniaczy opera−

cyjnych i przeznaczony jest dla miłośników

rozwiązań szczytowej klasy. Schemat ideowy

tej wersji pokazany jest na rysunku 2 . Ponie−

waż moduł często zasilany będzie napięciem

niestabilizowanym zasilającym wzmacniacze,

przewidziano dwie diody Zenera D1, D2, które

w razie potrzeby zmniejszą napięcie na wej−

ściach stabilizatorów U5, U7 do dopuszczalnej

wartości ±35V. Przy napięciu zasilającym po−

niżej ±35V diody te można zastąpić zworami.

Stabilizacja jest dwustopniowa. Najpierw

z niestabilizowanego, tętniącego przebiegu

wytwarzane jest napięcie symetryczne ±18V.

Mogłoby ono posłużyć wprost do zasilania

wzmacniaczy operacyjnych modułu, jednak

napięcie to może zawierać minimalne tętnie−

nia i zakłócenia. Aby definitywnie się ich po−

zbyć, wprowadzono dodatkowe stabilizatory

U4, U6. Różnica napięć na wejściach i wyj−

ściach tych stabilizatorów, wynosząca 3V,

Rys. 1

Rys. 2 Wersja Hi−End

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

wykorzystać różne typy wzmacniaczy opera−

cyjnych. Nawet gdyby ich współczynnik

PSRR był słaby, dzięki rozbudowanym obwo−

dom zasilania nie pogorszy to jakości sygnału.

Z obwodami zasilania współpracuje kost−

ka U3. Ten wzmacniacz operacyjny objęty

pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego (R6,

R13, R14) pełni rolę układu opóźniającego.

Czas opóźnienia wyznaczony jest przez po−

jemność C1 i rezystancję PR2, R12. Tranzy−

story T1 i T2 zostają otwarte kilkana−

ście...kilkadziesiąt sekund po włączeniu na−

pięć zasilania. Do jednego z punktów U,

W można podpiąć przekaźnik(−i) dołączający

głośniki do wyjścia wzmacniacza. Dioda D3

jest potrzebna do szybkiego rozładowania C1

po wyłączeniu zasilania. Rysunek 3 pokazu−

je przykłady dołączenia przekaźników.

kondensatorów w torze sygnału. Ponieważ ca−

ły układ jest w pełni symetryczny, nie ma po−

trzeby stosowania takich kondensatorów. Gdy−

by okazały się potrzebne, można je włączyć na

wejściach. Będą to oczywiście kondensatory

foliowe MKT, a nie żadne „elektrolity”.

dołączyć równolegle do R3 i R5 kondensato−

ry 3pF (C8, C9), co skutecznie usunęło skłon−

ność do samowzbudzenia i dało płaską cha−

rakterystykę, przy czym szybkość zmian na−

pięcia nie pogorszyła się i wynosiła, zgodnie

z katalogiem, 20V/

s. Z rezystorami o warto−

0,5% (takie akurat były

pod ręką) tendencji do samowzbu−

dzenia praktycznie nie było, nie−

mniej aby uzyskać idealnie płaską

charakterystykę, pojemność C8

i C9 trzeba zwiększyć do 10...15pF.

Można sprawdzić właściwości

z innymi typami układów scalo−

nych U1, U2. Różnorodne wzmac−

niacze operacyjne firmy Analog Devices do−

stępne są u krajowych dystrybutorów, m.in.

w poznańskiej firmie Alfine ( www.alfi−

ne.com.pl ). Przeprowadzono też próby z bar−

dzo szybką kostką AD817. Dała ona rewela−

cyjną szybkość narastania napięcia, nieco po−

nad 180V/

ści 1,82k

Rys. 4

da znakomitą częstotliwość graniczną poniżej

5Hz. Właśnie ze względu na możli−

wość dodania kondensatorów wej−

ściowych, być może zajdzie potrze−

ba zastosowania rezystorów o dużej

wartości (np. 46,4kΩ ). Jeśli kon−

densatorów wejściowych nie będzie

i nie ma innych powodów, warto

zdecydowanie zmniejszyć wartość

rezystorów do wartości 1k

już pojemność 1

s. Czy jest ona naprawdę po−

trzebna, audiofile mogą sprawdzić osobiście

(ani cyfrowe, ani analogowe źródła nie dadzą

sygnału o takiej stromości zboczy). Tu

z rezystorami 1,82k

dla uzyskania do−

kładnie płaskiej charakterystyki trzeba

było dodać kondensatory 3pF, które zli−

kwidowały niewielkie podbicie w zakre−

sie megahercowym.

Oczywiście kondensatory te nie są wyma−

gane, bo wpływają na przebieg charaktery−

styki w zakresie częstotliwości wielokrotnie

większych od akustycznych, a i to w niewiel−

kim stopniu. Jednak w układzie dla zaawan−

sowanych audiofilów taka dbałość o szcze−

góły na pewno nie zaszkodzi.

Próby laboratoryjne wykazały, iż nie są

wymagane dodatkowe kondensatory filtrują−

ce obwody zasilania wzmacniaczy operacyj−

nych, umieszczone tuż przy kostkach.

Jeśli ktoś chce, może przylutować takie

kondensatory od strony druku (między masą

a szynami zasilania).

Ponieważ taki uniwersalny układ zainte−

resuje nie tylko audiofilów, przewidziano

Zmniejszy to też nieco szumy, ale

przy poziomach sygnału rzędu po−

jedynczych woltów szumy rezystorów nie

mają znaczenia.

Moduł został sprawdzony „na przyrzą−

dach” zarówno w roli symetryzatora, jak i de−

symetryzatora z różnymi typami układów

scalonych. Przede wszystkim z Rolls−Roy−

ce’m – kostką AD797 Analog Devices. Pod−

czas testów okazało się, że trzeba zastosować

dodatkowe kondensatory kompensujące (co

zresztą jest zgodne z uwagami z karty katalo−

gowej). W symetryzatorze z kostką AD797

...3k

Rys. 3

Właściwy układ symetryzująco−desyme−

tryzujący zawiera dwa identyczne kanały (L −

lewy, R − prawy), gdzie pracują cztery

wzmacniacze operacyjne U1, U2 i sieć jedna−

kowych rezystorów – ich wartość może wy−

nosić 1kΩ ...50kΩ . Numeracja elementów

w obu kanałach jest identyczna. Każdy kanał

ma aż cztery wejścia (punkty A, B, C, D)

i dwa wyjścia (punkty E, F). Nigdy wszystkie

nie będą wykorzystane i nigdy nie będą mon−

towane wszystkie rezystory i potencjometry .

Rysunek 4 pokazuje elementy inwertera−sy−

metryzatora i desymetryzatora. W układzie de−

symetryzatora przewidziano potencjometry

montażowe, umożliwiające dokładne zrówno−

ważenie układu (o wartości około 30...100 razy

mniejszej od użytej wartości rezystorów R).

W większości przypadków nie będą one mon−

towane, a ich wyprowadzenia trzeba zewrzeć –

z powodzeniem wystarczy zastosowanie pre−

cyzyjnych rezystorów o tolerancji 1%, ewen−

tualnie dodatkowo dobranych parami (R1,R2;

R2,R10; R8,R5; R9,R11) za pomocą cyfrowe−

go miernika. W wersjach najprostszych moduł

pozwoli zrealizować aż cztery niezależne to−

ry. Oprócz funkcji inwertera do wzmacniacza

mostkowego, układ może realizować funkcję

symetrycznego wyjścia i wejścia, zastępując

kosztowne układy z transformatorami. Jeśli

obciążenie miałoby wtedy charakter pojem−

nościowy (np. długie kable), należy spraw−

dzić czy układ nie ma skłonności do oscyla−

cji − warto na tak obciążonych wyjściach

wzmacniaczy operacyjnych umieścić dodat−

kowe rezystory szeregowe (100

rezystorami

, by usu−

nąć silną skłon−

ność do samow−

zbudzenia, trzeba

było koniecznie

Rys. 5

W module nie przewidziano wejściowych

kondensatorów separujących. Puryści unikają

...1k

Rys. 6 Wersja uproszczona

Lipiec 2002

Elektronika dla Wszystkich

Jak pokazuje rysunek 5 , przy wartości re−

zystorów równej 46,4k

46,4k

drugą wersję modułu z popularnymi i tanimi

wzmacniaczami operacyjnymi NE5532,

przeznaczonymi właśnie do układów audio

lub innymi podwójnymi wzmacniaczami.

Schemat takiej uproszczonej wersji pokaza−

ny jest na rysunku 6 . Dwa kanały audio są

identyczne, jak na rysunku 2. Różnica w sto−

sunku do wersji Hi−Endowej polega tylko na

uproszczeniu obwodów zasilania. Zamiast

dwóch stopni stabilizacji, występuje tylko je−

den, a w układzie opóźniającym zastosowano

dodatkowe dławiki, które jak pokazały testy,

mogą być zastąpione zworami. Testy te wyka−

zały również, iż z kostkami NE5532 i rezysto−

rami R o wartościach z zakresu 1kΩ ...4kΩ nie

są potrzebne kondensatory kompensujące.

Układ wypróbowano także z kostkami

LM833, które są bardzo podobne do układów

NE5532. Nie zaleca się natomiast stosowania

bardzo popularnych kostek TL072, choć od

biedy mogłyby być wykorzystane. Znacznie

lepsze wyniki osiąga się z niemniej popularny−

mi i również bardzo tanimi układami NE5532.

byle miały parami jednakowe wartości, naj−

lepiej z dokładnością lepszą niż 1% . Ko−

niecznie trzeba tu zastosować precyzyjne re−

zystory o tolerancji co najmniej 1%. Z kost−

ką AD797 właściwa pojemność C8, C9 wy−

nosi 15pF, z kostką AD817 – 2,7...3,9pF.

Jeśli ktoś zastosuje jeszcze inne wzmac−

niacze operacyjne, zechce uzyskać na wyj−

ściach jak najlepszy przebieg prostokątny

bez zwisów i przerzutów, może z pomocą

oscyloskopu i generatora przebiegów prosto−

kątnych dobrać kondensatory C8, C9;

w większości przypadków nie będą one

konieczne.

Fotografia 1 pokazuje symetryzator do

wzmacniacza mostkowego z kostkami

AD817 i AD797. Kondensatory kompensują−

ce C8 i C9 (2x3pF i 2x15pF) zostały w tym

prototypie dolutowane od strony ścieżek do

rezystorów R3 i R5, które mają po 1,82kΩ .

Na fotografii 2 pokazana jest wersja z jed−

nym kanałem, bez układu czasowego.

Wersję uproszczoną z rysunku 6 można

zmontować na płytce drukowanej pokazanej

na rysunku 8 . Zalecany zakres wartości R to

1...4k

jeden kanał pełni rolę symetrycznego wyj−

ścia, drugi – wejścia.

Ryszard Ronikier

t. . .

Montaż i uruchomienie

Moduł w wersji Hi−End można zmontować

na płytce pokazanej na rysunku 7 . Nigdy nie

będą montowane wszystkie elementy (jak

w prototypie na fotografii wstępnej). Zależ−

nie od przeznaczenia, należy zmontować ele−

menty według rysunku 4, nie zapominając

o zworach Z1, Z2. Najczęściej rezystory

oznaczone R mogą mieć wartość 1kΩ

(1% lub lepiej); tylko przy więk−

szych rezystancjach R (10k

) trzeba

sprawdzić odpowiedź impulsową i w razie

wystąpienia przerzutów dodać niewielkie

kondensatory równolegle do R3, R5. W de−

symetryzatorze w miejsce potencjometrów

trzeba wlutować zwory. Fotografia 3 poka−

zuje model z kostkami NE5532, w którym

...50k

t . . .

...3kΩ

Wykaz elementów:

Moduł wejściowy Hi−End wg rys 2:

R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ

R1−R5,R8−R11,R1R−R5R,R8R−R11R . . . . . . . . . . . .1, 47k

Rys. 7 Schemat montażowy (do rys. 2)

Rys. 8 Schemat montażowy (do rys. 6)

1% − 9szt.

(1k ΩΩ .. ..47k 1%) patrz tekst

R6,R13,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

R7,R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k ΩΩ

PR1,PR3,PR1R,PR3R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .* patrz tekst

PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M ΩΩ mini

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/25V tantalowy

C2,C4,C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V

C3,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/50V

C8−C11,C8R−C11R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .* patrz tekst

D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 1W – patrz tekst

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547

U1,U2,U1R,U2R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AD797

U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µA741

U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7815

U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7818

U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7915

U7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7918

Moduł wejściowy z kostkami NE5532 wg rys. 6

R1−R5,R8−R11,R1R−R5R,R8R−R11R . . . . . . . . . . . . . .1, 47k ΩΩ

1% − 9szt.

..47k 1%) patrz tekst

R6,R13,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k ΩΩ

R7,R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k

(1k

ΩΩ ..

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/25V tantalowy

C2,C4,C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V

C3,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/50V

D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 1W – patrz tekst

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547

U1,U1R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE5532

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7815

U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µA741 lub podobny

U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7915

L1,L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .zwora lub 100µH

Płytki drukowane są dostępne w sieci handlowej AVT

jako:

AVT−2645/1 − HiEnd−owy (de)symetryzator audio,

AVT−2645/2 − Uniwersalny moduł symetryczny

Elektronika dla Wszystkich

Lipiec 2002

R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ

PR1,PR3,PR1R,PR3R

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .* (0,01...0,03*R) patrz tekst

PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: