Процессор пространственного звучания для наушников
В данной статье представлен усилитель для наушников с Процессором Пространственного Звучания (ППЗ). ППЗ предназначен для переключения звука из режима "Стерео" в режим "Расширенное стерео" . При переходе в режим "Расширенное стерео", немного уменьшается звук, что оберегает слух меломана.
Процессор пространственного звучания
Процессор пространственного звучания (рис.1) собран на специализированной ИМС TDA3810 [1] и предназначен для переключения звука из режима "Стерео" в режим "Расширенное стерео" при изменении управляющего сигнала U1 на входе CNTR1 (выводе 11) DA1, т.е. при установке тумблера "Управление" (на рис.1 не показан) в положение "Лучше".
Рис.1
| Напряжение питания,В | 4,5...16,5 |
| Потребляемый ток, мА, не более | 12 |
| Напряжение на выходе резистивного делителя (выводе 1), В | 5,3...6,7 |
| Входное напряжение (при Кни<0,2%), В, не менее | 2 |
| Нелинейные искажения (в полосе 40...16000 Гц при выходном напряжении 1 ВЭфф), %, не более | 0,1 |
| Типовое значение выходного напряжения шумов (невзвешенное), мкВ | 10 |
| Типовое значение коэффициента подавления пульсаций напряжения питания, дБ | 50 |
| Входное сопротивление (на выводах 2 и 17), кОм, не менее | 50 |
| Коэффициент передачи в режиме "Стерео", дБ | 0 |
| Коэффициент передачи в режиме "Расширенное стерео" (для сигнала своего канала), дБ | 1,4...3,4 |
| Коэффициент разделения каналов в режиме "Стерео", дБ, не менее | 60 |
| Входной (вытекающий) ток низкого уровня по входам управления (выводам 11 и 12), мкА, не более | 100 |
| Входное сопротивление входов управления (выводов 11 и 12), кОм, не менее | 70 |
| Ток выходов индикации (выводов 7 и 8) при нагрузке светодиодом, мА | 10...15 |
| Напряжение на выходах индикации (выводах 7 и 8) при отсутствии нагрузки, В, не более | 6 |
| Тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда, °С/Вт | 80 |
| Температура окружающей среды, °С | 0...+70 |
Микросхема TDA3810 создана для работы в каналах ЗЧ радио- и телевизионных приемников, а также в другой звуковоспроизводящей аппаратуре. Она обеспечивает три режима: "Стерео", "Расширенное стерео" и "Псевдостерео". В первом режиме оба канала процессора имеют единичный коэффициент передачи, т.е. работают повторителями напряжения. Во втором в каждый канал добавляется в противофазе сигнал из соседнего канала, что субъективно расширяет стереобэзу. Третий режим предназначен для преобразования монофонического сигнала в псевдостереофонический.
В режиме "Расширенное стерео" коэффициент передачи со входа левого канала на его выход (КLL) равен:
где R3 и R7 — сопротивления внешних резисторов, входящих во входную фильтровую цепь.
При указанных на рис.1 сопротивлениях KLL=1,32 (2,4 дБ). Коэффициент же передачи от входа левого канала до выхода правого KLR отрицателен и равен:
На высших частотах звукового сигнала, где емкостное сопротивление конденсаторов С6 и С8 значительно меньше сопротивлений резисторов R3 и R9, сигналы на выходах каналов повторяют с коэффициентом 0,66 входные. Условной частотой раздела fp, ниже которой стереобаза расширяется, можно считать значение
| Режим | CNTR1 | CNTR2 | HL1 | HL2 |
|---|---|---|---|---|
| Стерео | 0 | Любой | Выключен | Выключен |
| Расширенное стерео | 1 | 1 | Включен | Выключен |
| Псевдостерео | 1 | 0 | Выключен | Включен |
Если конденсаторы С6 и С8 не устанавливать, стереобаза будет расширяться во всей звуковой частотной полосе. Поскольку каналы построены аналогично, указанные коэффициенты справедливы и для правого канала (KRR и KRL).
В состав микросхемы входит устройство, позволяющее включать процессор мягко, без щелчка в акустических системах. Для этого между выводом 9 и общим проводом подключен конденсатор C12. Конденсаторы С1, С9, С10 и С13 — разделительные, С14 — фильтрующий по питанию (6 В).
Режим работы процессора выбирают подачей на входы управления CNTR1 и CNTR2 (выводы 11 и 12) сигналов высокого и низкого уровней в соответствии с таблицей. Эти сигналы можно подавать как со стандартных выходов микросхем ТТЛ, так и с выходов с открытым коллектором (в составе TDA3810 имеются нагрузочные резисторы). Возможна подача сигналов управления и с выходов микросхем КМОП, если их питать напряжением 2...5,5 В. Управлять процессором можно и с помощью механического переключателя, замыкая на общий провод выводы 11 и 12.
ППЗ подключается к выходам левого и правого каналов воспроизводящего устройства через разделительные конденсаторы С1 и С9. Из двух входов управления TDA3810 используется только один — CNTR1. При подаче на вход CNTR1 логического "О" устанавливается режим "Стерео", а логической "1" (реально вход "висит в воздухе") — режим "Расширенное стерео". Вход CNTR2 (вывод 12) DA1 не задействован ("висит в воздухе" и имеет уровень "1"). Своеобразная фазочастотная характеристика ППЗ создает интересную пространственную картину звука в режиме "Расширенное стерео", однако громкость звука уменьшается, что соответствует идее оберегания слуха.
В ППЗ использованы резисторы ОМЛТ, полярные конденсаторы — зарубежного производства с рабочим напряжением не менее 16 В, остальные — КМ. Светодиоды HL1, HL2 — АЛ307 или повышенной яркости свечения, например, желтые ARL-5213UYC. Микросхему TDA3810 желательно установить в 18-выводную розетку с шагом 2,5 мм. Печатная плата ППЗ (рис.2) выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 90x46 мм.
Усилитель мощности
Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) собран на микросхеме ТА8119Р (рис.3), предназначенной для работы в усилительном тракте кассетного магнитофона. Она имеет два малошумящих предварительных усилителя и два усилителя мощности с электронным регулятором громкости [2]. Коэффициент передачи оконечных усилителей при максимальной громкости равен 7. ИМС предназначена для работы на головные телефоны при напряжении питания 1,8- • -6 В и потребляет ток порядка 10 мА (максимальный выходной ток — 120 мА). Сигнал от ППЗ поступает на входы "IN L" и "IN R" УМЗЧ (выводы 5 и 12) DA1. Выходные сигналы через резисторы R4 и R5 (для левого и правого каналов соответственно) подаются на высококачественные головные телефоны, например, типа "ракушки" с импедансом 2x32 Ом.
Электронные регуляторы громкости выгодно отличаются от традиционных тем, что для обоих каналов усиления требуется всего один переменный резистор. Громкость звука регулируется потенциометром RP1. Верхний (по схеме) вывод RP1 подключен к источнику опорного напряжения — входу UST (выводу 16) DA1. Со среднего вывода RP1 регулируемое напряжение подается на резистивный делитель R2-R3. С его средней точки напряжение подается на вход (вывод 11) регулировки громкости обоих каналов DA1. Так регулируется громкость "простого" стереосигнала, если тумблер SA1 "Управление"установлен в положение "Хорошо". А если SA1 установлен в положение "Лучше" (включается режим "Расширенное стерео"), то параллельно R3 подключается дополнительный резистор R1, который уменьшает управляющее напряжение на входе регулировки громкости DA1, тем самым ступенчато уменьшая громкость звучания телефонов.
Режим "Расширенное стерео" включается благодаря снятию потенциала общего провода с левого по схеме контакта SA1. При этом на управляющем входе CNTR1 DA1 (рис.1) устанавливается "1" (вход "висит в воздухе"). Конденсатор С2 обеспечивает устранение шорохов, возникающих при вращении регулирующего громкость потенциометра RP1.
Настройки УМЗЧ обычно не требует. При применении телефонов с меньшим импедансом максимальную громкость звучания рекомендуется ограничить увеличением сопротивлений R4 и R5 (рис.3). Степень уменьшения громкости при переключении из режима "Хорошо" в режим "Лучше" можно уточнить подбором сопротивления R1 в пределах 5...18 кОм.
Печатная плата УМЗЧ (рис.4) выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита и имеет размеры 37x34 мм. В УМЗЧ использованы резисторы ОМЛТ (МЛТ). Конденсатор С2 — типа KM, K10-17, остальные — К50-35 или зарубежного производства с рабочим напряжением 10 В. Емкость С2 может составлять от 0,022 до 10 мкФ, СЗ — от 22 до 100 мкФ, а С4 — 100...220 мкФ. Микросхему УМЗЧ DA1 желательно установить в 16-выводную розетку с шагом 2,5 мм.
Питается усилитель от стабилизированного источника напряжением 12 В. Дополнительных цепей развязки по питанию и фильтров не требуется.
На всех печатных платах диаметр отверстий под микросхемы — 0,8 мм, под остальные радиокомпоненты — 0,7...1 мм, под соединительные проводники — 1...1.2 мм, под крепежные винты — 2,6...3,2 мм. Рисунки дорожек плат можно перенести на медную фольгу методом термопереноса или перевести при помощи копирки и обвести кислотостойким перманентным маркером. Подойдут специальные маркеры для подписывания компьютерных CD-дисков.
Составные части ППЗ можно использовать отдельно, например, в качестве приставки к самодельным CD-проигрывателям музыкальных дисков, включив ППЗ между линейным выходом CD-плеера и имеющимся в наличии УМЗЧ.
Нормирующий усилитель
Так как для пормальной работы ППЗ необходим сигнал не менее 2 В, то соберем Нормирующий усилитель.
Рис.5
Нормирующий усилитель (рис.5) собран на сдвоенном малошумящем ОУ КМ551УД2А и предназначен для согласования выходов левого и правого каналов с входами ППЗ, выполненного на ИМС TDA3810. НУ имеет коэффициент усиления по переменному напряжению примерно 66 (определяется отношением R2/R1 и R7/R6). Для "раскачки" ППЗ по входам требуется напряжение 2 В. Симметричность выходных сигналов (балансировка) ОУ устанавливается подстроечным резистором R3 при максимальном выходном сигнале (одновременном отсутствии ограничения "сверху" и "снизу"). Для настройки на входы НУ со звукового генератора (например, ГЗ-53) подается синусоидальный сигнал около 30 мВ эффективного значения.
Уточнить необходимый коэффициент усиления НУ можно подбором сопротивлений R2 и R7 (резисторы отрицательной обратной связи для левого и правого калалов соответственно). Емкости конденсаторов цепей коррекции ИМС С2 и С5 не критичны (во всем диапазоне частот входного сигнала от 20 Гц до 20 кГц) и могут быть от 2,2 до 10 пФ. В НУ использованы постоянные резисторы ОМЛТ, подстроенный (R3)—СПЗ-38а. Конденсаторы С1, СЗ, С7 — К50-35 или зарубежного производства, остальные — КМ. Ближайший зарубежный аналог КМ551УД2А — цА739. Печатная плата НУ (рис.6) выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита и имеет размеры 34x36 мм.
1. datasheet TDA3810
2. datasheet TA8119P
3. А.Шихатов. Автомобильные магнитолы. — Радио, 1999, №4, С.17.
4. Д.Рыбкин. Экономичный, чувствительный, стереофонический. — Радио, 1999, №4, С. 19.
5. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике.—М.: Мир, 1991.
6. А.Колдунов. Электронные регуляторы громкости. — Радиомир, 2007, №1,С47.
7. А.Ознобихин. УКВ-приемиик U1066'R". — Радиомир, 2007, №8, С.41.
8. А.Ознобихин. Проигрыватель CD-дисков. — Радиомир, №9, 2005, С.36.
работала своеобразно,- по-моему средние заваливались. а как у этой с этим?
прикольный микрик (sa1)- "и так хорошо - ещё лучше"!!!!