Простой самодельный стереоусилитель с сабвуфером (TL074, LM3875)

Принципиальная схема трехканального 2+1 аудио усилителя мощности на микросхемах TL074, LM3875, выходная мощность порядка 40 Ватт. При построении стереосистемы по трехканальной схеме, комплексный стереосигнал разделяют на две полосы, средневысокочастотную и низкочастотную.

Причем, низкочастотный канал делают общим для обоих стерео каналов и подают на отдельный низкочастотный усилитель, нагруженный на низкочастотную акустическую систему (так называемый, сабвуфер), а средне-высокочастотных каналов два - по одному на каждый стереоканал. Сигналы средне-высокочастотных каналов подают на обычный стереоусилитель, нагруженный широкополосными или средне-высокочастотными акустическими системами.

Усилитель обладает следующими техническими характеристиками:

• Номинальная выходная мощность на канал, на нагрузке 8 Ом - 40 Ватт.
• КНИ при номинальной мощности не более - 0,06%.
• КНИ при выходной мощности 1 Ватт, на нагрузке 8 От, не более - 0,02%.
• Максимальная выходная мощность на канал, на нагрузке 8 Ом - 60 Ватт.
• КНИ при максимальной выходной мощности не более - 5%.
• Общий частотный диапазон при общей неравномерности характеристики 3 Дб - 10-30000Гц.
• Отношение сигнал/шум = 80 Дб.
• Входное сопротивление - 47кОм.
• Глубина разделения НЧ и СЧ-ВЧ каналов = 24 Дб на октаву.
• Номинальное напряжение входного сигнала - 1В.

Такая схема позволяет, без ухудшения восприятия стереоэффекта и низкочастотной составляющей, оптимизировать стереосистему как по цене (хорошие низкочастотные динамики обычно дороги), так и по занимаемому в помещении пространству (одну крупную низкочастотную АС располагают внизу посредине между разнесенных двух более компактных средне-высокочастотных акустических систем).

Для качественного воспроизведения стереосигнала необходимо, чтобы было обеспечено хорошее разделение каналов, так как, попадание средне-высокочастотных составляющих в низкочастотный канал сужает зону стереоэффекта, а попадание низкочастотной составляющей в средне-высокочастотные каналы ведет к искажениям звука из-за неспособности средне-высокочастотных АС хорошо воспроизводить низкие частоты. Наилучшие результаты дают двух-трехзвенные активные фильтры на операционных усилителях.

На рисунке приводится схема УМЗЧ, у которого на входе имеется фильтр-формирователь трехполосного сигнала, сделанный на основе двухзвенных активных фильтров. Входной стереосигнал поступает на разъемы INL и INR. Каналы средне-высокочастотные сделаны на микросхемах А1 и А2 по схемам фильтров ВЧ.

На операционных усилителях А1.1 и А2.1 сделаны входные повторители. Это буферные каскады. Далее следуют по два каскада фильтров ВЧ (А1.2-А1.3 и А2.2-А2.3), настроенные на выделение полосы сигнала выше 240 Гц. Подавление низкочастотной составляющей 24 дб. на октаву. Подстроечные резисторы R15 и R16 служат для установки номинальных уровней громкости.

Для получения низкочастотного канала стереосигналы сначала поступают на микшер, выполненный на ОУ А3.1. Входное сопротивление микшера составляет 10 кОм, а выходные сопротивления операционных усилителей А1.1 и А2.1, -около 100 От. Поэтому, микшер практически не ухудшает разделения средневысокочастотных стереоканалов.

Рис. 1. Принципиальная схема трехканального усилителя мощности, стерео и сабвуфер на микросхемах TL074, LM3875.

Полученный монофонический сигнал с выхода А3.1 поступает на двухзвенный фильтр НЧ на операционных усилителях АЗ.2 и А3.3. Фильтр настроен на выделение частот ниже 240 Гц. Далее следует резистор R27 для установки уровня громкости низкочастотного канала.

Питается фильтр от двухполярного источника напряжением ±12V. Это напряжение берется с отдельного выпрямителя источника питания, который служит источником питания усилителя мощности. Напряжение источника питания фильтра может быть от ±8 до ±15V, - это может быть любой двуполярный источник, даже не стабилизированный.

Важно чтобы у него хорошо соблюдалось равенство по модулю разнополярных напряжений. Усилитель мощности выполнен на трех интегральных УМЗЧ на микросхемах А4, А5 и А6 типа LМ3875. Микросхемы включены почти по типовой схеме включения. Отличие от типовой схемы в параметрах цепей ООС.

Здесь чтобы исключить применение в ООС электролитических конденсаторов, которые являются источниками шума и искажений, решено было просто отказаться от этих конденсаторов вообще.

Ведь микросхемы LМ3875 являются по всем характеристикам мощными операционными усилителями, и наличие конденсатора в цепи ООС имеет смысл только в случае необходимости создания частото-зависимой ООС, что здесь не требуется, либо как разделительный конденсатор при питании микросхемы от однополярного источника, что здесь, при питании от двухполярного источника, так же не требуется.

Лабораторные испытания микросхемы LМ3875 при включении без конденсатора в цепи ООС и без разделительного конденсатора на входе показали отличную работоспособность такого варианта включения. Причем при этом варианте включения АЧХ становится более линейной, что особенно важно при работе по НЧ.

Коэффициент усиления каждой ИМС LМ3875 при необходимости можно подкорректировать изменением сопротивлений R19, R20 и R29, соответственно. При возникновении самовозбуждения по ВЧ параллельно этим резисторам нужно включить по конденсатору небольшой емкости (100-1000 пФ), которую подобрать экспериментально. Усилитель мощности питается нестабилизированным напряжением ±30V.

Фильтр сделан на трех микросхемах ТL074, в корпусе каждой по четыре операционных усилителя. При этом по одному ОУ остается свободным. Микросхемы можно заменить на ТL064, LМ324, LМ2902 или КМ1401УД4. Эти подходят полностью.

Можно использовать микросхему КМ1401УД2, но нужно знать, что питание на неё подается наоборот (на 11-й вывод плюс, на 4 - минус).

С успехом можно применить и другие ОУ, например, 9 штук одинарных ОУ К140УД608. При необходимости фильтр можно настроить на другую частоту раздела. Резисторы и конденсаторы можно рассчитать исходя из формулы:

где, F - частота в кГц, R - сопротивление в кОм, С - емкость в мкФ.

Причем, резисторы R9, R10, R13, R14, R23, R24, R25, R26 принимаются как R, а резисторы R7, R8, R11, R12 принимаются как 2R, конденсаторы С5, С7, С6, С8, С11, С10, С9, С12, С14, С16 принимаются как С, а конденсаторы С15 и С17 принимаются как 2С.

Конденсаторы С1-С19 должны быть на напряжение не ниже 25У. Конденсаторы С20-С26 должны быть на напряжение не ниже 63V. Микросхемы УМЗЧ А4-А6 необходимо установить на радиаторы. Желательно обеспечить принудительное охлаждение с помощью вентилятора (например, от блока питания персонального компьютера).

Попцов Г. РК-2014-11.