Схему предварительного усилителя на микросхеме NE5532 собираем своими руками

При проектировании предварительных усилителей часто применяется микросхема операционного усилителя (ОУ) NE5532, которая зарекомендовала себя с положительной стороны в этом качестве. Рассмотрим две схемы на основе NE5532, которые предлагают определенные функциональные возможности, отсутствующие в стандартных решениях.

Предварительный усилитель с устранением постоянной составляющей

Постоянная составляющая аудиосигнала обычно является нежелательным явлением. Самый простой метод устранения – включить конденсатор в сигнальном кабеле. По мнению некоторых, такое решение ухудшает качество звука, в том числе из-за вносимого конденсатором фазового сдвига и шума. Описываемый предусилитель не содержит конденсаторов в тракте звукового сигнала и тем самым обещает высококачественное звучание. Более того, схема исключает постоянную составляющую на выходе устройства.

Как работает высококачественный предусилитель

Рассматриваемая схема представляет собой предварительный стереоусилитель звука с коэффициентом усиления +(6…3) дБ. Она обеспечивает нулевой уровень постоянной составляющей выходного напряжения, даже если такое присутствует во входном сигнале.

Принципиальная схема показана на картинке ниже. Она состоит из двух одинаковых блоков, поэтому будем обсуждать только один из них. Усиление напряжения реализовано с помощью операционного усилителя US1А. В его обвязке присутствуют элементы, которые делают его усилителем напряжения с широкой полосой пропускания.

В нашем случае использовалась микросхема операционного усилителя (ОУ) NE5532. Однако противопоказаний к использованию другого сдвоенного операционного усилителя с такой же распиновкой нет.

Резистор R1 подключает неинвертирующий вход к общему проводу в случае, если источник сигнала не подключен. Без него выходное напряжение может достичь неизвестного значения, что, в свою очередь, может привести к повреждению усилителя или динамиков. Резистор R2 ограничивает ток транзистора входного каскада операционного усилителя.

Цепь отрицательной обратной связи состоит из резисторов R3 и R5 и, возможно, R4. Подключение R4 параллельно R5 увеличивает усиление примерно на 6 дБ. Без перемычки усиление составляет примерно 3 дБ. Конденсатор С1 ограничивает частотную характеристику примерно до 320 кГц, что эффективно снижает шумовое напряжение на выходе и повышает стабильность усилителя, при этом не внося слышимого ограничения полосы пропускания и фазовых сдвигов в полосе звучания.

Входы усилителя US1A имеют разное сопротивление. В нормальных условиях такая работа неприемлема, поскольку некомпенсированные входные токи создают на выходе постоянную составляющую неизвестной величины. Дополнительная схема, содержащая усилитель US2, предотвращает этот эффект.

Выходное напряжение усредняется с помощью цепи, состоящей из резистора R6 и конденсатора С2. Постоянная времени этой цепочки равна 220 мс, поэтому частота среза такого фильтра составляет примерно 700 мГц. Акустический диапазон начинается с частоты примерно 20 Гц, поэтому сигналы в этом диапазоне не пройдут через данный фильтр. Напряжение на С2 должно быть практически постоянным, со средним значением, равным нулю.

Усилитель US2 типа OP07 представляет собой операционный усилитель с очень небольшим (около 75 мВ) смещением входного напряжения. Его задача — сравнить потенциал общего провода с напряжением, подаваемым на конденсатор С2, и управлять его выходом таким образом, чтобы компенсировать эту разницу.

Этот выход подключен к нижним по схеме выводам резисторов R4/R5, которые в нормальных условиях соединены с общим проводом. Потенциал выхода US2 меняется очень медленно, поэтому для быстро меняющегося аудиосигнала его можно рассматривать как общий провод. Замыкает цепь для составляющей постоянного тока в контуре связи ОУ US2 схема, содержащая операционный усилитель US1A.

Конденсатор С3 (вместе с резистором R7) ограничивает полосу пропускания схемы компенсации постоянного тока для предотвращения резких изменений напряжения на выходе, когда потенциалы обоих входов близки друг к другу. В то же время это не ограничивает коэффициент усиления постоянной составляющей.

Принцип работы этой схемы прост: при отклонении среднего значения выходного напряжения от нуля усилитель US2 воздействует на ток, протекающий через R4/R5, до такой степени, что эта постоянная составляющая падает до нуля. Равные значения R6 и R7 гарантируют отсутствие проблем с некомпенсированными входными токами этого усилителя.

В правильно работающей схеме постоянная составляющая выходного напряжения должна составлять не более 75 мВ. На фоне переменного сигнала, амплитуда которого обычно составляет сотни милливольт, его можно считать полностью исключенным.

Резистор R8 включен последовательно с выходным разъемом. Практика показала, что подключение длинного экранированного кабеля непосредственно с выхода операционного усилителя может вызвать его возбуждение. Резистор столь малого номинала не окажет негативного влияния на АЧХ и в то же время не позволит проявиться упомянутому неприятному эффекту.

Сборка и настройка модуля на микросхеме NE5532

Расположение элементов на печатной плате представлена ​​на картинке выше. Ее размеры составляют 68×54 мм. Все микросхемы питаются симметричным напряжением. Цепи их питания фильтруются конденсаторами емкостью 100 нФ. В данном случае используются навесные элементы, поэтому сборка данного модуля не должна вызвать затруднений даже у начинающих.

Рекомендуется использовать панельки для интегральных схем. Сборку следует производить в обычном порядке – от самых нижних элементов к самым высоким.

Правильно собранное устройство не требует каких-либо дополнительных пусковых мероприятий и сразу готово к работе. Меняя перемычки JP1/JP2, можно установить коэффициент усиления напряжения. Более того, можно изменить номиналы резисторов R4/R5 и R12/R13, чтобы добиться другого значения усиления. Помните, что в этой схеме невозможно добиться нулевого коэффициента усиления, поскольку это приведет к разрыву цепи обратной связи для микросхемы OP07.

Как показали измерения, при питании ±12 В компенсация корректно работает с постоянной составляющей входного напряжения в диапазоне –5В…+5В с заданным коэффициентом усиления 6 дБ. При коэффициенте усиления 3 дБ этот диапазон сужается примерно до –3В…+3 В. Причиной такого сужения является большее сопротивление, через которое ОУ ОР07 управляет цепью, содержащей инвертирующий вход усилителя US1.

Это следует иметь в виду при замене резисторов в цепи обратной связи. Напряжение питания предварительного усилителя определяется используемыми в ней ОУ. В нашем примере оно не должно превышать ±18 В.

Стоит отметить, что схема отделяет постоянную составляющую от сигнала путем ее фильтрации. По этой причине компенсация может быть неэффективной в течение приблизительно 2 секунд после подачи сигнала, поскольку схемы фильтра должны достичь устойчивого состояния.

Перечень элементов принципиальной схемы

Сводный перечень компонентов модуля упростит его сборку своими руками:

  • R1, R9 — 1 мОм;
  • R2, R3, R10, R11 — 3,3 кОм;
  • R4, R12 — 5,6 кОм;
  • R5, R13 — 8,2 кОм;
  • R6, R7, R14, R15 — 100 кОм;
  • R8, R16 — 100 Ом;
  • C1, C4 — 150 пФ;
  • C2, C3, C5, C6 — 2,2 мкФ/ 63 В;
  • C7…C9, C11…C13 — 100 нФ/ 63 В;
  • C10, C14 — 220 мкФ/25 В
  • US1 — NE5532 (DIP8, описание в тексте);
  • US2, US3 — OP07 (DIP8, описание в тексте);
  • J1…J3 — ARK3 / 5 мм;
  • JP1, JP2 — разъем;
  • три панельки DIP8;
  • две перемычки 2,54 мм.

Схема простого предусилителя с управлением по напряжению

Данная схема будет полезна везде, где есть необходимость регулировки амплитуды аудиосигнала, но использование классического потенциометра нецелесообразно или даже невозможно. Она может использоваться в сложном оборудовании или в многоканальных системах, благодаря возможности одновременной настройки большого количества модулей.

Принципиальная схема предварительного усилителя низкой частоты представлена ​​на рисунке ниже. Конденсатор С5 отсекает постоянную составляющую сигнала, поступающего на вход, и в то же время резистором R1 устанавливает его потенциал равным 0 В. Затем он поступает на вход операционного усилителя US1А, работающий по схеме неинвертирующего усилителя, в котором роль одного резистора выполняет транзистор Т1.

В данном случае использовано свойство полевых транзисторов менять сопротивление канала в зависимости от напряжения на затворе. Увеличение напряжения на затворе приводит к падению сопротивления канала, что обеспечивает увеличение коэффициента усиления схемы в целом и наоборот.

Резистор R3 обеспечивает поляризацию затвора Т1, создавая на нем напряжение отрицательной полярности, а напряжение управления положительной полярности посредством резистора R4 приводит к увеличению его потенциала. С6 фильтрует напряжение, питающее затвор. Операционный усилитель US1B действует как повторитель напряжения, уменьшая выходное сопротивление, а конденсатор С7 удаляет любую составляющую постоянного тока, которая может появиться на выходе. Изменяя номинал R2, можно изменить коэффициент усиления схемы.

На картинке выше представлен график зависимости коэффициента усиления модуля от управляющего напряжения. Характеристика снята при питании ±12 В на частоте 1 кГц.

Простое устройство вполне по силам начинающему радиолюбителю. Расположение компонентов на печатной плате предусилителя представлена ​​на рисунке выше. Он питается симметричным напряжением ±12 В с хорошей фильтрацией. Потребление тока составляет примерно 10 мА. Имеет смысл использовать панельку для микросхемы.

Перечень элементов:

  • R1, R2 — 100 кОм
  • R3, R4 — 15 кОм
  • C1, C2, C5, C6 — 220 нФ/50 В
  • C3, C4 — 220 мкФ/25 В
  • C7 — 47 мкФ/25 В
  • T1 — BF245C
  • US1 — NE5532
  • J1, J3, J4 — 2-х контактный разъем;
  • J2 — 3-х контактный разъем
  • панелька DIP8.
Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Своими руками: от поделок в саду до строительства дома
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: