Предварительный усилитель фильтр для сабвуфера. Предварительный усилитель для сабвуфера

29.01.2024

Представленный самодельный усилитель работает в стандарте 2+1 (стерео + сабвуфер). Он изготовлен на основе популярной (и главное дешёвой) микросхемы , что дает выходную мощность около 30 Вт на канал с сопротивлением нагрузки АС 4 Ома и питании +/-22В. Схема подходит для работы с любым стандартным источником аудио сигнала: mp3-плеер, смартфон или компьютер, так как оснащена предусилителем с регулировками тембра. Сигнал на сабвуфер формируется через низкочастотный активный фильтр второго порядка. Составляющие сигнала выше 200 Гц обрезаются, после чего сигнал поступает на усилитель мощности НЧ. Схема может питаться напряжением не более +/-25 В.

Схема усилителя аудио системы 2.1

Входной сигнал подается на разъем InP - правый канал, и левый канал на InL, проходя через фильтр высоких частот, состоящий из C1 (1uF) и R1 (100k). Значения этих элементов обеспечивают частоту среза этого фильтра на уровне порядка 1,5 Гц, что эффективно вырезает постоянную составляющую и слишком низкие частоты. Далее сигнал попадает на усилитель ОУ U3A (NE5532), а элементы R6 (10k) и R11 (4,7 k) обеспечивают усиление сигнала на уровне порядка 1,5 (1+4,7 k/10k). Конденсатор С6 предотвращает возбуждение, в то время как C2 (1uF) развязывает предварительный усилитель U3A от системы регулировки частот, построенной на операционном усилителе U4A (NE5532).

Работа темброблока

Регулировка частот построена классическим образом, элементы, вносящие изменения в характеристики сигнала, находятся в петле отрицательной обратной связи микросхемы U4A. На сопротивлении X1 состоят конденсаторы C17 (4,7 nF), C20 (33nF) и резистор R7 (10k), "половина" потенциометров P1A (100k), P2A (100k) и элементов R8 (10k) и R13 (3,3 к). Сопротивление X2 представляет собой конденсаторы C18 (4,7 nF), C21 (33nF), резистор R9 (10k), "половина" потенциометров P1A, P2A и элементов R8 и R13. Помочь понять может рисунок далее:

Когда любой из ползунков потенциометров P1A или P2A будут переведены со своего среднего положения - это приведет к изменению значения X1 и X2, а, следовательно и значение усиления становится отлично от -1 и начинает зависеть от частоты. Обратите внимание то, что значения X1 и X2 всегда зависят от частоты, поэтому фиксируется только в случае X1=X2.

Потенциометр P1A отвечает за регулировку низких частот. Для высоких частот сигнала конденсаторы C20 и C21 являются проводниками, так что регулировка с помощью потенциометра не дает никакого эффекта для этих частот. Потенциометр P2A позволяет регулировать высокие частоты, а благодаря конденсаторам C17 и C18 он не влияет на регулировку баса. Для низких частот конденсаторы C17 и C18 представляют собой размыкание из-за чего потенциометр отключается от схемы и его влияние на регулирование становится незначительным.

Сигнал с выхода темброблока поступает через R12 (4,7 k) на потенциометр для регулировки громкости P3A (100k) и далее еще на ОУ U5A (NE5532). Элементы R14 (15k) и R15 (33k) задают усиление около -2 (-33k/15k). С выхода U5A сигнал через фильтр R17 (100Р), C3 (1uF) и R4 (100k) попадает на вход усилителя мощности УМЗЧ.

Граничную частоту фильтра для сабвуфера можно рассчитать с помощью программ или изменяя значения элементов экспериментально.

Второй канал предусилителя работает аналогично, пассивные элементы в нем, возникающие обозначены дополнительно буквой "а", а потенциометры и операционные усилители имеют маркировку "Б".

Дополнительным модулем является сумматор и активный фильтр низких частот, изготовленный с помощью операционного усилителя U6 (NE5532). Выделенный в этой части цепи сигнала используется после соответствующего усиления для раскачки сабвуфера. Сигнал с обоих выходов предусилителя попадает через C22-C23 (220nF) и R2-R3 (100k) на вход U6A. Потенциометр P4 (220k) позволяет регулировать усиление по отношению к главному регулятору громкости P3. P4, R2 и R3 вместе с U6A образуют усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в диапазоне 0-2,2. Второй операционный усилитель (U6B) - это активный фильтр низких частот. Значения элементов подобраны так, что система работает как фильтр Баттерворта второго порядка с граничной частоты в районе 200 Гц. Сигнал с выхода фильтра через цепь C24 (220nF), R5 (100k) попадает на вход усилителя мощности.

Блок питания УНЧ

Весь усилитель питается двухполярным напряжением в пределах 17-25 В. Напряжение питания для операционных усилителей формируется с помощью стабилизаторов U1 (78L15/L12), U2 (79L15/L12) и фильтруют с помощью емкостей C4-C5 (100uF) и C7-C8 (47uF). Кроме того, питание каждого из четырех операционных усилителей сглаживается с помощью конденсаторов C9-C16 (100nF).

Работа узла УМЗЧ

Усилитель мощности построен на базе популярной микросхемы U7 (TDA2050). Это наверное самый распространённый аудио усилитель, работающий в классе AB. При общих гармонических искажениях на уровне 0,5% он позволяет достичь мощности порядка 30 Вт. Конденсатор C8 (1uF) отсекает постоянную составляющую сигнала и в то же время представляет собой фильтр высоких частот на входе. R20 (22k) определяет сопротивление на входе усилителя мощности.

Цепь обратной связи - резисторы R21 (680R) и R22 (22k), изменение их соотношения приводит к изменению усиления, причем снижение R22 или увеличение R21 вызывает уменьшение усиления. В даташите микросхемы TDA2050 производитель рекомендует чтоб оно было больше 24 дб. Конденсатор C29 (22uF) отсекает постоянную составляющую на входе усилителя. Резистор R19 (2,2 Ома) и конденсатор C32 (470nF) предотвращает самовозбуждение усилителя. Питание УМЗЧ фильтруют конденсаторы С26-C27 (2200uF) и C30-C31 (100nF). Остальные два канала работают аналогично.

Сборка

Схема паяется на общей печатной плате. В первую очередь надо впаивать все перемычки. Дальше можно приступить к пайке резисторов. Все они мощностью 0.25 Вт. Далее закрепите панельки под операционные усилители. В самом конце размещайте на плате стабилизаторы напряжения, электролитические конденсаторы и потенциометры. При установке потенциометров следует обратить внимание на то, чтобы они были на одной линии - из эстетических соображений. Металлические корпуса потенциометров необходимо подключить на массу с помощью проводов. Это вызывает экранирование корпусов переменников, снижая помехи и фон переменного тока при прикосновении к ручкам потенциометров.

Все три TDA2050 могут быть посажены на общий радиатор, на котором будет потенциал отрицательной шины питания. Чтобы избежать этого, примените изоляционные шайбы. Вы должны быть осторожны, чтобы не замкнуть радиатор на металлический корпус массы усилителя.

Схему усилителя лучше питать от трансформатора мощностью около 100 Вт и напряжением 2x16 В, выпрямителя и двух конденсаторов, фильтрующих напряжение переменки.

Запуск и настройка схемы

При первом запуске не вставляйте в панельки операционные усилители и после включения питания проверьте, что на каждой панельке имеются правильные напряжения питания. Потом уже можно всунуть их по местам. Потенциометр громкости должен быть закручен на минимум (до упора влево), а на вход надо подать сигнал с mp3-плеера или компьютера. Усилитель хорошо работает как с динамиками (колонками акустических систем) с сопротивлением 4, так и 8 Ом.

В роли выходных усилителей мощности работают микросхемы TDA2050, TDA2030 или TDA2040, обеспечивая выходную мощность, соответственно 14, 20 или 30 Ватт на канал. Не обязательно все микросхемы усилители должны быть одинаковые. Вы можете установить те что слабее в роли УНЧ стерео, а более мощный усилитель оставить для сабвуфера.

Стабилизаторы напряжения U1 и U2 обеспечивают симметричное двухполярное напряжение на уровне +/-15 В. Можно с успехом применить стабилизаторы на напряжение 12 В или даже 9 В. Это не вызовет изменений в работе предусилителя. Такая процедура будет необходима в случае, если мы хотим питать усилитель меньшим напряжением, чем +/- 18 В. Стабилизаторы 7815 и 7915 могут не хотеть нормально работать с малым падением напряжения. Скачать файлы печатных плат

Обсудить статью СТЕРЕО УСИЛИТЕЛЬ С САБВУФЕРОМ И ФНЧ

Усилитель для сабвуфера на TL074 и TDA7294.

Данная схема усилителя для сабвуфера на микросхемах TL074, на которой собран фильтр, и TDA7294 в оконечном каскаде, была найдена на одном из турецких сайтов, по крайней мере переводчик Google так определил язык текста статьи. На нагрузку 8 Ом при питающем напряжении ±35 Вольт усилитель выдаст 70 Ватт мощности. Основные параметры TDA7294 смотрите на изображении ниже:

Принципиальная схема усилителя для сабвуфера:

Исходник платы, вид PCB формата:

Исходник платы, расположение элементов:

Используя вышеприведенные снимки нами была нарисована печатная плата в программе Sprint Layout, LAY6 формат платы выглядит следующим образом:

Фото-вид платы усилителя LAY6 формата:

Плата расчитана на изготовление из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Размер 98 х 56 мм.

Ниже показан снимок печатной платы усилителя для сабвуфера в сборе:

Скачать схему усилителя для саба на TL074 + TDA7294 можно по прямой ссылке с нашего сайта, котоая появится по центру этой же страницы после клика по любой строке рекламного блока ниже кроме строки “Оплаченная реклама”. Размер файла – 0,9 Mb.

Фото моего блока, блок сделан по второму варианту платы

Устройство предназначено для формирования сигнала, подаваемого на оконечный усилитель мощности сабвуфера. Схема устройства не нова и является версией упоминаемых здесь: и .

Схема и её работа

См. схему в полном качестве в архиве Splan

Устройство содержит сумматор (левый+правый), фильтр инфранизких частот (SUBSONIC), перестраиваемый фильтр низких частот (ФНЧ), регулятор фазы и уровня выходного сигнала.
Поскольку сабвуфер должен воспроизводить НЧ-составляющие из обоих стереоканалов, на входе стоит сумматор, который суммирует сигналы обоих каналов в один единственный. После этого сигнал фильтруется, отрезаются частоты ниже чем 16Гц и выше чем 300Гц. Потом регулируемый фильтр НЧ с перестройкой от 35Гц до 150Гц. И на выходе плавный регулятор фазы для лучшего согласования сабвуфера с акустикой и регулятор громкости.

--
Спасибо за внимание!

▼ 🕗 07/08/11 ⚖️ 104,72 Kb ⇣ 305 Здравствуй, читатель!

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

▼ 🕗 24/08/11 ⚖️ 7,64 Kb ⇣ 325 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

Чтобы собрать усилитель для сабвуфера своими руками правильно, нужно запастись свободным временем и терпением. Больших затрат средств не потребуется. В первую очередь нужно приобрести усилитель мощности, выполненный на интегральной микросхеме. Далее, мы разберем, как собрать усилитель для сабвуфера своими руками на основе микросхемы TDA1562Q.

Ниже представлена принципиальная схема усилителя.

Данная схема, кроме усилителя мощности, имеет предусилитель, выполненный на сдвоенной микросхеме операционного усилителя, который так же играет роль фильтра частот.

При питании от автомобильного аккумулятора максимальная выходная мощность усилителя составит порядка 50 Вт, что вполне достаточно что бы «раскачать» средний сабвуфер.

Необходимое оборудование и компоненты

Итак, кроме вышеуказанной микросхемы нам понадобятся:

операционный усилитель TL 072 (можно заменить на микросхемы TL 062, TL 082 или 4558);
резисторы мощностью 0,25-0,5 Вт;
электролитические конденсаторы (новые!);
конденсаторы неполярные — плёночные;
изолированные провода;
термопаста;
радиатор с площадью рассеивания не меньше 600 см²;
лист одностороннего текстолита.

Конечно, мы не обойдемся без паяльника, припоя и некоторого умения со всем этим обращаться.

Монтаж

Основная плата усилителя

Схема печатной платы усилителя приведена ниже.

Печатную плату можно изготовить путем травления текстолита с медной подложкой раствором хлорного железа. Рисунок дорожек контактов проще перенести на плату с глянцевого листа бумаги, на котором этот рисунок напечатан с помощью лазерного принтера. Нюансы этого способа легко можно найти в интернете на соответствующих сайтах по электротехнике.

Пайку деталей производим аккуратно, удаляя излишки флюса. Особенно это касается микросхем. Микросхему операционного усилителя можно установить через восьмиконтактную панель.

Помните: перегрев полупроводниковых элементов, может привести к выходу их из строя!

Катушки индуктивности L1 и L2 в выходном фильтре усилителя, изготовляются из медной эмалированной проволоки диаметром 1 мм, путем накручивания на цилиндрический сердечник диаметром 5 мм. Количество витков катушки — 20.

Микросхему усилителя устанавливают на теплоотвод. Он должен быть площадью более 600 см². Роль радиатора может выполнить шасси авто.

После монтажа всех элементов подсоединяют провода.

Блок стабилизации и коммуникации питания

В вышеописанной схеме мы использовали самую простую схему питания усилителя через аккумулятор, однако для более стабильной работы усилителя можно подключить его через стабилизатор. Данное устройство можно собрать самому (схему на любой вкус в интернет можно найти очень легко), но самый простой способ — это использовать готовый блок стабилизации от старого усилителя или купить новый.

Кроме того, блок стабилизации позволяет сэкономить заряд аккумулятора автомобиля.

Предотвращению разрядки способствует реле с отдельной клеммой REM, работающую под напряжением в 12 В. Клемма устанавливается на выходе автомагнитолы, благодаря чему сабвуфер начинает работать вместе с музыкальным устройством.

Для контроль работы усилителя можно установить светодиод в схему питания устройства.

Окончательная сборка устройства

После монтажа платы, проводим окончательную сборку усилителя и помещаем его в корпус. Корпус можно изготовить самостоятельно из обычной фанеры с помощью лобзика. На фанере вычерчивается схема по нужным размерам, вырезается лобзиком и закрепляется герметиком.

Так же корпус можно приобрести в магазине или использовать алюминиевый короб, который одновременно будет выполянть роль радиатора.

Размещая все детали в корпусе, нужно обеспечить в нем свободную циркуляцию воздуха для лучшего охлаждения деталей.

Корпус усилителя необходимо надежно закрепить в салоне автомобиля.

Перед установкой важно убедиться в правильности полярности питания, иначе аппарат сразу сгорит.

Как сделать усилитель для сабвуфера мы разобрались, осталось проверить его работоспособность. Это можно сделать в домашних условиях, но ни в коем случае нельзя пренебрегать правилами безопасности, иначе можно получить удар током или испортить устройство. Тестирование проходит следующим образом: усилитель запитывают через аккумулятор и подключают колонку с сопротивлением в 20 Ом. На усилитель подается нагрузка и проверяется мощность.

Для подключения сабвуфера к источнику сигнала мало одного УНЧ. Нужен еще блок который обработает сигнал перед тем как он будет усилен УНЧ. Если источник сигнала не содержит отдельного низкочастотного линейного выхода на сабвуфер LFE (Low Frequency Effect), то сперва нужно выделить сабвуферный сигнал при помощи сумматора.

Затем сигнал должен быть усилен до нужного уровня.

Далее нужно обрезать сигнал снизу при помощи Сабсоника – устройства, предназначенного срезать инфранизкие частоты ниже 20Гц, особо вредные для динамика, тем более, что там уже ничего не слышно, зато амплитуда диффузора на этих частотах максимальна и возникает большой риск удара катушки динамика и выхода последнего из строя.

После этого сигнал следует обрезать сверху от 125-150Гц при помощи ФНЧ. Для согласования сабвуфера с остальными колонками понадобится последний узел – регулятор фазы.

Ниже приведена схема предварительного усилетеля для сабвуфера, он выполнен он на 4х ОУ: на 1м ОУ собран предварительный усилитель для усиления входного сигнала, на 2м ОУ – сабсоник 2 порядка с частотой среза 17 Гц, на 3м ОУ – ФНЧ с частотой среза 150 Гц и на 4м ОУ – фазовращатель.

Устройство наладки не требует. Коэффициент усиления можно регулировать сопротивлениями R5 и R4:

Питание осуществляется от интегральных стабилизаторов положительного и отрицательного напряжения 7815 и 7915. Если у Вас имеется стабилизированный источник двухполярного питания на 15В, то их можно исключить вместе с конденсаторами С10, С11, С14, С15.

Емкости С11, С13, С15, С17, С18, С19 – фильтры по питанию, в схеме имеют минимальную емкость 0,1 мкФ, но по возможности их можно увеличить до 0,22-0,47мкФ. С18, С19 – фильтры по питанию ОУ и должны располагаться в непосредственной близости от микросхемы (в случае если вы будете использовать свою разводку платы).

Если устройство будет находиться на расстоянии до 70мм от блока питания, то конденсаторы С10 и С14 можно исключить, используя в их качестве фильтр блока питания.

Для устойчивой работы кренов 7815 и 7915, минимальная емкость С14 и С15 – 10мкФ. Для устойчивой работы ОУ минимальная емкость С12 и С16 – 47мкФ.

В схеме используются такие переменные резисторы: Р1 – сдвоенный группы А (линейный), а Р2 и Р3 - группы В (обратно-логарифмические). Сопротивление регулятора уровня сигнала Р3 зависит от входного сопротивления последующего за ним каскада, в нашем случае усилителя мощности. Сопротивление регулятора Р3 должно удовлетворять условию:

R вых. источника сигнала < R регулятора < R входн. усилителя

На практике, входное сопротивление усилителей лежит в пределах 22к-200к, в большинстве случаев входное сопротивление усилителей составляет 100к.

Печатная плата устройства: