Zaloguj się
Wszystkie
27 lutego 2025
64
W elektroakustyce dźwięk pochodzi z przetworników, wzmacniaczy, procesorów sygnałowych i generatorów. Wszystkie one są zasilane z zasilacza. Ten blok jest zbyt często traktowany przez projektantów po macoszemu. Uważam, że musimy się zająć tematem zasilacza audio wysokiej jakości.
Niniejszym przedstawiam porządny zasilacz, zaprojektowany specjalnie dla wokodera analogowego z przedwzmacniaczem mikrofonowym, jednak nadaje się on również do mikserów, syntezatorów i innych systemów, gdzie może być ponad 40 wzmacniaczy operacyjnych i w których prąd zasilania jest wyższy niż zwykle (>250 mA). Wziąłem też pod uwagę, że często potrzebne jest wyjście +48 V dla mikrofonów z zasilaniem „fantom”.
Rzecz jasna będziemy musieli zapewnić jak najniższy poziom tętnień i szumów. Nie zapominajmy, że niskie szumy to dla zasilaczy audio wymaganie numer jeden.
Opisywany zasilacz dostarcza napięcia ±15 V/750 mA oraz +48 V/80 mA. Zapewnia też wyjście zasilania stałoprądowego dla diod LED umieszczonych na panelu przednim oraz sterownik przekaźnika układu zapobiegania stukom w głośniku przy włączaniu. Wyprowadzono również linie niestabilizowanego zasilania ±21 V, do wykorzystania przez małe wzmacniacze mocy z głośniczkami.
Pomysł na projekt zasilacza zrodził się, gdy na śmietniku znalazłem pulpit mikserski. Nigdzie nie natrafiłem na potrzebny do niego gotowy zasilacz z wielobiegunowym złączem zasilającym. Tu dygresja – stosujcie zawsze do wejść urządzeń złącza męskie, a do wyjść – żeńskie. Wracając do zasilaczy: gotowe tego typu kosztują na eBayu ponad 1000 złotych (używane!), co było dla mnie szokujące. Stwierdziłem, że sensownie będzie taki zasilacz zaprojektować i zbudować samodzielnie.
Zasilanie „fantom”
W BBC używano specjalnie wykonanego transformatora toroidalnego, dostarczanego przez Canford Audio, z oddzielnym uzwojeniem dla bloku zasilania 48 V. Unikam stosowania drogich części wykonywanych na zamówienie, więc odpowiednie napięcie wytwarzam w układzie zasilanym standardowym transformatorem 15/0/15 V.
Szumy
Głównym źródłem tętnień elektrycznych w zasilaczach są zakłócenia powodowane przez prądy z prostownika ładujące kondensatory. Prądy te wywołują spadki napięć w połączeniach masy i w liniach zasilania. Można tego zjawiska łatwo uniknąć, jeśli zrealizujemy prawidłowe połączenie typu „gwiazda”: doprowadzimy wyjście prostownika bezpośrednio do zacisków kondensatora wygładzającego i bezpośrednio z tych zacisków pobierzemy zasilanie do stabilizatora. Istotne jest, aby unikać prowadzenia linii ładujących kondensatory i zasilających pozostałą elektronikę tym samym fragmentem ścieżki na płytce drukowanej, ponieważ skończona rezystancja miedzi na płytce doprowadzi do nałożenia się impulsów ładowania kondensatora na napięcie wyjściowe. Mike Grindle, projektant płytki, dołożył wszelkich starań, aby ją pod tym względem zoptymalizować. Zwróć uwagę na układ ścieżek „w karo” w obszarze głównych kondensatorów wygładzających (C7 i C8). Ścieżki wysokoprądowe są tak szerokie, jak to możliwe.
Mało znany i uwzględniany jest fakt, że kondensatory odsprzęgające na wyjściu stabilizatora, mające zmniejszać tętnienia, mogą paradoksalnie je zwiększać z powodu rezonansu z impedancją wyjściową stabilizatora. Stabilizatory, podobnie jak wszystkie układy wzmacniaczy z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, mają impedancję wyjściową, która rośnie wraz z częstotliwością – stanowią więc jakby indukcyjność. Jest to skutek spadku wzmocnienia w otwartej pętli z częstotliwością. W przypadku regulowanych stabilizatorów z serii LM3xx indukcyjność jest rzędu 40 μH. Podobne efekty – „dzwonienie” – powodują kondensatory tłumiące, włączane równolegle do diod prostownika. Jak na ironię, użycie wysokiej jakości kondensatorów o niskich stratach pogłębia te problemy, natomiast w przypadku stosowania tanich kondensatorów o wysokim ESR (równoważna rezystancja szeregowa) „dzwonienie” zwykle nie występuje. Nie jest jednak dobrą praktyką zdawanie się na taką czy inną wartość parametru pasożytniczego. Znacznie lepszym środkiem jest dołączenie w szereg z kondensatorem określonego rezystora tłumiącego – zwykle 0,6 Ω...10 Ω.
Opis układu
Omówię każdy blok zasilacza, analizując różne aspekty projektu.
Transformator
Dla uzyskania napięć stałych ±15 V, służących do zasilania wzmacniaczy operacyjnych, wystarczający jest transformator mający dwa uzwojenia po 15 V napięcia zmiennego, z odczepem pośrodku (15–0–15 V). Jeśli wymagane jest wyższe napięcie, transformator można zmienić na dający 18–0–18 V lub 20–0–20 V. Najlepszymi transformatorami do zasilania urządzeń audio są hermetyczne, magnetycznie ekranowane toroidy z ekranem między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.
W Wielkiej Brytanii ich producentem jest Avel Lindberg. Czasami trafiają na rynek pod marką RS. Chętnie kupuję je na bazarach z elektroniką, gdzie czasem pojawiają się po kilka funtów. Wydają się być niezniszczalne, więc odzyskuję je również ze sprzętu złomowanego. Ich niski poziom zakłóceń doceniają chyba tylko audiofile, więc krótkofalowcy biorą za nie niewielkie pieniądze. Ekran transformatora musi być dołączony do uziemienia sieci 230 V; tylko wtedy zakłócenia radiowe zostaną skutecznie stłumione. Na płytce drukowanej znajduje się zacisk do zrealizowania tego połączenia. Jeśli jest użyty transformator bez ekranu, zadanie tłumienia zakłóceń radiowych spełniają – niemal równie skutecznie – kondensatory C5 i C6 między uzwojeniami wtórnymi a uziemieniem. Muszą one mieć małe wartości (<10 nF), w przeciwnym razie będą powodować tętnienia o charakterze impulsowym.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
