|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Электронный регулятор уровня
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аудиотехника Этот относительно простой регулятор уровня сигнала выполнен на дискретных
элементах. Его можно рекомендовать радиолюбителям, которые хотят ввести в свою
аппаратуру электронные регуляторы, но не могут приобрести соответствующие
микросхемы. Данный регулятор, при условии подбора элементов, позволяет получить
параметры, необходимые для применения в высококачественной аппаратуре
звуковоспроизведения.
Предлагаемый электронный регулятор уровня, в отличие от регулятора громкости,
который может быть и тон-компенсированным, выполнен по схеме сдвоенного
дифференциального каскада, в котором звуковой сигнал подается в цепи эмиттеров,
а коэффициент передачи изменяется в широких пределах посредством управления по
цепи базы транзисторов.
В микросхемах электронных регуляторов на транзисторах одной структуры (например
К525ПС1) коллекторы дифференциальных каскадов нагружены на резисторы,
подключенные к шине питания +Uпит (рис. 1). Сопротивление резисторов R3 и R4
гораздо ниже динамического сопротивления транзисторов VT1 - VT4, поэтому шумы и
пульсации с шины питания поступают на выход без ослабления. Вследствие этого
требуются источники питания с низким уровнем пульсаций.
![]() Кроме того, такая структура не позволяет получить непосредственно максимальный
размах выходного сигнала ±12 В при напряжении питания ±15 В, да и коэффициент
нелинейных искажений получается значительным. Перечисленные факторы затрудняют
применение таких устройств для регуляторов громкости в высококачественной
аппаратуре.
Если каскад выполнить по симметричной схеме (рис. 2), то помехи по цепи питания
можно значительно уменьшить. Помимо этого, здесь сигнал всегда остается
симметричным, т.е. четные гармоники ниже, чем в исходном варианте. Но
максимальный уровень выходного сигнала регулятора в таком включении транзисторов
ограничен еще больше: он составляет всего около 300 мВ. Чтобы его увеличить,
возможно, конечно, "развести" напряжение на базах транзисторов вплоть до
величины ±( |Uпит| -1 В), но это потребует заметного усложнения устройства.
![]() Проблему можно решить проще - подключением выхода регулятора к инверсному входу
охваченного обратной связью ОУ в инвертирующем включении (действующего как
преобразователь ток - напряжение). Его выходное напряжение зависит от отношения
сопротивления резистора цепи обратной связи к сопротивлению источника сигнала
(для ОУ). Максимальная же амплитуда сигнала при этом будет стандартной для
конкретного типа ОУ и составит не менее 9 В, практически без повышения уровня
гармоник.
В таком варианте регулятора полоса рабочих частот сузится до той, которую
способен обеспечить этот ОУ, но для применения в звукотехнических устройствах
имеются вполне современные ОУ с отличными параметрами.
Полная схема электронного регулятора (рис. 3) несколько сложнее функциональной.
Такой регулятор использован для управления уровнем громкости в составе усилителя
аудиокомплекса. Транзисторы VT1 - VT4 представляют собственно электронный
регулятор. Входной сигнал звуковой частоты через резисторы R4 и R5,
преобразующие входное напряжение в ток, подается в точки соединения эмиттеров
VT1, VT2 и VT3, VT4 соответственно. Базы транзисторов VT2 и VT3 соединены с
общим проводом через резистор R1, а на VT1 и VT4 подается управляющее напряжение
в пределах -50...+50 мВ, что приводит к перераспределению тока коллекторов VT1 -
VT4 либо на общий провод, либо на инверсный вход ОУ DA1. Последний усиливает его
в соотношении R10/[(R4 · R5)/(R4 + R5)] для максимального коэффициента передачи
сигнала.
![]() Для приведенной схемы коэффициент максимального усиления Кмакс= 4,4. Изменением
резисторов R4, R5 и R10 его можно сделать практически любым, допускаемым для
применяемого ОУ.
При таком построении все транзисторы регулятора работают при практически
неизменном напряжении на коллекторах, и поэтому гармонические искажения не
возникают. Основным источником искажений остается ОУ, им и определяется качество
регулятора в целом.
Примененный ОУ может быть заменен другим, с малым коэффициентом гармоник на
звуковых частотах и скорректированный для единичного усиления. В электронном
регуляторе некоторые ОУ целесообразно дополнить двумя дополнительными
транзисторами VT5, VT6 для снижения переключательных искажений выходного каскада
(перевод в режим работы в классе А при снижении выходного тока). Но это вовсе не
обязательно.
Транзисторы в регуляторе допустимо применять и другие: например, комплементарные
пары серий КТ3107 и КТ3102, КТ315 и КТ361 с любыми буквенными индексами при
условии, что их коэффициент передачи тока базы более 100 в диапазоне токов
регулирования. Если он заметно падает при уменьшении тока коллектора, то это
создает дополнительные искажения. Полевой транзистор может быть серии КП307. Все
резисторы МЛТ - 0,125, электролитические конденсаторы - К50-6 или аналогичные,
входной конденсатор - с пленочным диэлектриком (например серии К73).
В данном регуляторе напряжение на транзисторах практически постоянно, но токи
меняются значительно, и с целью уменьшения этих изменений ток смещения
дифференциальных каскадов выбран в несколько раз большим, чем входной.
Нужно также обратить внимание на необходимость установки дополнительных
резисторов R1 и R3; без них усилитель возбуждается. Возможно, что окажется
достаточно одного R1, допустимо также уменьшить их сопротивление, но не ниже 200
Ом.
Источник питания допустимо использовать с нестабилиэированным напряжением, но с
достаточно хорошим подавлением пульсаций (до порядка 0,01...0,1%).
Настройка регулятора заключается в следующем. Сначала при максимальном
коэффициенте передачи (Uyпр = +50 мB) устанавливают нулевое смещение на выходе
ОУ подбором резистора R6 (или R7). В авторском экземпляре регулятора такого
подбора не потребовалось (допустимо отклонение сопротивлений резисторов до 5 -
10%).
Несколько больше влияет на этот параметр разница в напряжении UБЭ для
транзисторов регулятора (при одинаковом токе). После проверки и, если нужно,
установки нуля на выходе ОУ при максимальном коэффициенте передачи проверяется
постоянная составляющая при уменьшении усиления на 6 дБ (Uyпp= 0), когда
отклонение достигает максимума.
В авторском варианте в каждом из каналов регулятора отклонение от нуля достигало
1...3 В. Исправить это можно либо подбором одного из транзисторов регулятора
(любого), либо введением цепи смещения в разрыв между базами пары транзисторов
(тоже любой). Можно, однако, как и автор, оставить это без дополнительной
балансировки или подбора, так как даже в худшем случае для неискаженного сигнала
остается размах сигнала до напряжения ±5 В.
От своих аналоговых собратьев регулятор отличается более низким коэффициентом
гармоник (менее 0,2 %), а от цифровых - возможностью обрабатывать входные
сигналы с напряжением, сколько угодно превышающим питающее, и отсутствием
модуляции сигнала регулирующим. Кроме того, регулировка уровня имеет плавный
характер (если управляющее напряжение изменяется без скачков). Если управляющее
напряжение создавать цифровым методом, то появится дискретность, но без
модуляции.
Автор: Л.Левицкий, г.Мытищи Московской обл.
журналы Радиокомпоненты (годовые архивы) книга Стабилизаторы с подмагничиваемыми трансформаторами. Бамдас А.М., Шапиро С.В., 1965 книга Кремниевые стабилитроны. Веденеев Г.М., Вершин В.Е., 1961 статья Микросхемы SPST: аналоговые ключи Maxim MAX4706 и MAX4707 статья УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением справочник Сервисные меню зарубежных телевизоров. Книга №14
|