Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Połączenie modułów stereofonicznego wzmacniacza audio i stereofonicznego equalizera audio

W niniejszym artykule zostanie omówione połączenie modułów stereofonicznego wzmacniacza audio z układami LM3886 (AVT2180) i stereofonicznego equalizera audio (AVT186).
Article Image
(...) odkurzyłem z pieczołowitością montowane kiedyś kity stereofonicznego wzmacniacza audio z układami LM3886 (AVT2180) i stereofonicznego equalizera audio (AVT186). (...) Chciałbym połączyć te moduły, w związku z tym mam pytanie, prośbę o przedstawienie sposobu realizacji układu zapobiegającego stukom w głośnikach przy przełączaniu sygnałów. W czasie normalnej pracy sygnał wejściowy ze źródła ma być podawany bezpośrednio na wejście wzmacniacza mocy, natomiast w razie konieczności sygnał wejściowy ze źródła byłby podawany najpierw na equalizer, następnie z equalizera do wzmacniacza mocy. W artykule opisującym układ jest informacja, że należałoby zastosować obwód RC i przełączać sygnały na poziomie masy (niestety nie mam na ten temat wiedzy). Stąd rodzi się też moje drugie pytanie. Czy rodzaj kondensatorów zastosowanych w tym obwodzie RC będzie miał jakiś wpływ na jakość sygnałów audio, np. na dynamikę sygnału? Jeżeli tak, to jakie zastosować kondensatory? Wzmacniacz mocy zasilam napięciem symetrycznym, equalizer zasilam napięciem symetrycznym. Pozdrawiam

Taki list był cytowany w poczcie 6/2020. W grę wchodzi kilka aspektów sprawy, ale przede wszystkim problem dotyczy dwóch zagadnień:

1. Obecności kondensatorów i ich ewentualnego wpływu na właściwości urządzenia.

2. Problemu stuków podczas przełączania.

Otóż ogólnie jest zasada, żeby w torze sygnałowym umieszczać jak najmniej układów i elementów, czyli żeby jak najmniej wpływać na przetwarzany – wzmacniany sygnał audio. Nie miałoby to znaczenia, gdyby te elementy były idealne. Ale żadne elementy idealne nie są. A jeśli nie są idealne, to w rozmaity sposób i w różnym stopniu mogą zniekształcać przetwarzany sygnał. W dziedzinie audio przykłada się dużą wagę do wierności i minimalizacji zniekształceń, co zasadniczo jest słuszne, ale też łatwo popaść w przesadę.

W każdym razie problem wierności i zniekształceń dotyczy też kondensatorów sprzęgających poszczególne stopnie. Kondensatory idealne nie są, więc ogólnie biorąc, w sprzęcie wysokiej jakości należy po pierwsze stosować jak najlepsze kondensatory, po drugie należy minimalizować liczbę kondensatorów, przez które przechodzi przetwarzany, wzmacniany sygnał. Tu trzeba wspomnieć, że istnieją nieliczne rozwiązania wzmacniaczy mocy, a nawet całych torów sygnałowych, gdzie na wejściu nie ma szeregowego kondensatora (obwodu RC) i taki wzmacniacz jest stałoprądowy, z pasmem przenoszenia już od 0Hz. To już skrajność, przesada i fanaberia, która nie ma sensownego uzasadnienia.

Rys.A Wzmacniacz mocy połączony z equalizerem

Ogólnie biorąc, praktycznie każdy wzmacniacz mocy audio ma na wejściu kondensator, który oddziela, odcina składową stałą. Zgodnie z ogólną zasadą, żeby minimalizować liczbę kondensatorów w torze sygnałowym, jeżeli wcześniej w torze audio włączony jest przedwzmacniacz czy equalizer – nie należałoby niepotrzebnie mnożyć liczby łączonych w szereg kondensatorów i schemat mógłby, a wręcz powinien wyglądać jak na załączonym rysunku A. Na wyjściu wzmacniacza operacyjnego tego poprzedniego stopnia będzie występować jakieś napięcie stałe, ale kondensator C1 odetnie tę składową stałą.

Problem pojawia się, gdy wejście wzmacniacza trzeba przełączać, na przykład między przedwzmacniaczem i equalizerem. W układzie z rysunku B na wyjściu zasilanego niesymetrycznie przedwzmacniacza występuje spoczynkowe napięcie stałe +10V, a na wyjściu zasilanego symetrycznie equalizera – napięcie stałe około 0V (potencjał masy). Zmiana stanu przełącznika S oznacza wtedy zmianę średniego napięcia na kondensatorze C1 o 10V, jego gwałtowne przeładowanie i ogromny stuk w głośniku (a nawet ryzyko zepsucia głośnika).

Rys.B Przełączanie pomiędzy equalizerem a przedwzmacniaczem

Aby tego uniknąć, koniecznie trzeba dodać kondensator separujący wg rysunku C, przynajmniej w przedwzmacniaczu, gdzie m a m y duże napięcie stałe na wyjściu. Oprócz tego kondensatora C2 z reguły dodany jest rezystor R2 (47k...470k), który ma za zadanie rozładować C2 w spoczynku. Bez tego rezystora R2 problem może nie zostać usunięty. A czy taki obwód RC trzeba dodawać na wyjściu zasilanego symetrycznie equalizera? To zależy.

Teoretycznie w przedwzmacniaczu/equalizerze, przy zasilaniu symetrycznym, na wyjściu wzmacniacza operacyjnego stałe napięcie powinno być równe zeru (potencjał masy). Jednak w praktyce z uwagi na napięcia niezrównoważenia i inne czynniki, spoczynkowe napięcie stałe na wyjściu zwykle nie jest dokładnie równe zeru. Jeśli według rysunku B przełączamy między wyjściami dwóch urządzeń, gdzie różnica spoczynkowych napięć stałych jest malutka – stuk wynikający ze skoku napięcia stałego będzie niewielki – być może do zaakceptowania.

Rys.C Kondensator separujący w przedwzmacniaczu

I tak może być u Autora pytania: jeśli na wyjściach przełączanych przedwzmacniaczy/equalizerów, zasilanych napięciem symetrycznym, występuje napięcie stałe bliskie zeru, to może nie trzeba stosować obwodów RC na ich wyjściach (rysunek C). Ale zawsze pewniejsze jest zastosowanie takich obwodów wyjściowych jak na rysunku C na wszystkich wyjściach przedwzmacniaczy/equalizerów. A jaką pojemność powinny mieć takie kondensatory wyjściowe (C2)? Co najmniej taką samą, a lepiej ze 2...3 razy większą, niż ma C1 we wzmacniaczu mocy, przy czym częstotliwość filtru górnoprzepustowego R2C2 powinna być niższa niż 20Hz (optymalnie 5...10Hz).

Czy obecność takich kondensatorów (C2) w zauważalny sposób wpłynie na dźwięk?

Prawdopodobnie nie, ale każdy kondensator jest niedoskonały. Na pewno w roli kondensatorów sprzęgających (C1, C2) nie należy stosować żadnych kondensatorów ceramicznych! Kondensatory ceramiczne o dużej pojemności powyżej 1nF w ogóle nie nadają się do roli sprzęgających z uwagi na ich fatalne niektóre właściwości. Słabe parametry mają „elektrolity aluminiowe”, lepsze są „elektrolity tantalowe”, jeszcze lepsze – kondensatory foliowe. A spośród foliowych za najlepsze uważane są polipropylenowe (PP).

W wielu mniej ambitnych urządzeniach w torze audio jako sprzęgające na wejściach i wyjściach (C1, C2) pracują... aluminiowe elektrolity (uwaga na biegunowość, ważna w sytuacji z rysunku C).

Zdecydowanie lepiej w roli C1, C2 zastosować foliowe, choćby popularne i tanie poliestrowe MKT, dostępne o pojemnościach do 1uF, 2,2uF, a nawet 4,7uF. W wysokiej klasy sprzęcie audio stosuje się kondensatory sprzęgające polipropylenowe (PP, MKP).

W sumie w dziedzinie audio panuje wiele mitów oraz dziwnych i fałszywych wyobrażeń. Niewątpliwie w omawianej kwestii warto wyrobić sobie własne zdanie, testując na słuch różne wersje (różne kondensatory sprzęgające).

Tematyka materiału: wzmacniacz audio, equalizer audio
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich sierpień 2020
Udostępnij
Czytelnia kategorie
AI-Sztuczna Inteligencja
Aparatura
Arduino
Artykuły
Audio
Automatyka
Ciekawostki
CNC
DIY
Druk 3d
Elektromechanika Fotowoltaika
FPGA-CPLD-SPLD
GPS
IC-układy scalone
Interfejsy
IoT
Konkursy
Książki
Lasery
LED/LCD/OLED
Mechatronika
Mikrokontrolery (MCV,μC)
Moc Moduły
Narzędzia
Optoelektronika
PCB/Montaż Podstawy elektroniki
Podzespoły bierne
Półprzewodniki Pomiary i testy
Porady
Projektowanie
Raspberry Pi
Retro
RF
Robotyka
SBC-SIP-SoC-CoM
Sensory Silniki i serwo
Software
Sterowanie
Transformatory
Tranzystory
Wyświetlacze
Wywiady
Wzmacniacze Zasilanie
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
sierpień 2020
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo