Каталог радиолюбительских схем

Низкий уровень собственных шумов ИМС К548УН1А позволяет разрабатывать на ее основе усилители воспроизведения (УВ) для кассетных и катушечных магнитофонов довольно высокого качества [1]. Схемы таких устройств уже публиковались в журнале [2]. Однако целесообразно рассмотреть особенности их проектирования еще раз, на примере УВ для кассетных магнитофонов, где проблема обеспечения высокого отношения сигнал/шум стоит' наиболее остро.

Прежде всего необходимо отметить, что уровень шума УВ определяется не только собственными шумами усилителя и воспроизводящей головки, но и шумами пассивных элементов — резисторов и конденсаторов. Опыт показывает, что именно недооценка вклада пассивных элементов в общий уровень шумов УВ не позволяет получить оптимальных результатов.

Шумы резисторов зависят от типа и номинального сопротивления, поэтому (при прочих равных условиях) нужно стремиться использовать малошумящие резисторы с минимально возможными (с точки зрения обеспечения режима и необходимой АЧХ) сопротивлениями. Хороших результатов можно достичь при использовании резисторов С2-29в, С1-4..С2-33, МЛТ.

Оксидные конденсаторы, особенно те из них, у которых значительны токи утечки, также способны существенно увеличить шумы УВ. Следует, по возможности, избегать применения оксидных конденсаторов в качестве разделительных на входе УВ, используя для этой цели керамические или пленочные конденсаторы с возможно большей удельной емкостью (КМ-6Б, К10-17, К10-47, К73-9, К73-17 и т. п.). В крайнем случае можно использовать оксидные конденсаторы с малыми токами утечки (К53-1А, K53-18, К53-16, К52-18 и т. п.).

В типовых УВ необходимые для формирования АЧХ постоянные времени обычно задают цепью, состоящей из двух резисторов и конденсатора. Требования, предъявляемые к сопротивлениям этих резисторов, несколько противоречивы. С одной стороны, для снижения общею уровня шума их желательно выбирать относительно небольшими (не более 100...200 кОм), с другой — они определяют не только форму АЧХ, но и коэффициент передачи УВ, и может оказаться, что для получения заданного коэффициента усиления сопротивление резисторов необходимо увеличить.

В усилителе, схема которого показана на рис. 1, частотно-зависимый делитель в цепи ООС несколько видоизменен, что позволило заметно снизить шумовой вклад этих резисторов. Рассмотрим, как в этом усилителе формируются необходимые постоянные времени. В области высших частот реактивное сопротивление конденсатора С4 значительно меньше эквивалентного сопротивления цепи R5—R7, и постоянная времени определяется в основном номиналами резистора R3 и конденсатора С4: t1=R3C4. (Для t1 =120 мкс расчетное значение сопротивления резистора R3 — примерно 26 кОм; при экспериментальной проверке для получения стандартной АЧХ его пришлось увеличить до 30 кОм). На низших частотах проводимостью конденсатора С4 можно пренебречь, так как она существенно меньше эквивалентной проводимости цепи R5--R7. Коэффициент передачи цепи ООС на этих частотах определяется двумя делителями: R6R7 и R3R5R2. Низкочастотная постоянная времени в этом случае зависит от сопротивлений резисторов R3, R5, R6, R7, емкости конденсатора С4 и приближенно может быть вычислена по формуле t2=(R6+R7) (R3+ R5)C4/R7. Такое построение цепи ООС позволяет использовать резисторы с относительно небольшими сопротивлениями.

Дополнительная коррекция АЧХ на высших частотах осуществляется за счет резонанса во входной цепи УВ. Добротность контура, образованного индуктивностью воспроизводящей головки и конденсатором С1, можно регулировать изменением сопротивления резистора R1.

Разделительный конденсатор С2 (1... 2,2 мкФ) — керамический, что позволило практически полностью исключить шумовую компоненту, вызванную протеканием во входной цепи УВ тока утечки этого конденсатора. Для уменьшения низкочастотных фликкер-шумов УВ его емкость желательно увеличить примерно на порядок, но оксидные

конденсаторы по причинам, изложенным выше, применять нецелесообразно, а малогабаритные конденсаторы требуемой емкости других типов пока не выпускаются. Впрочем, в силу особенностей человеческого слуха, низкочастотный шум раздражает слушателя значительно меньше, чем высокочастотный. В некоторых случаях (при использовании оксидных конденсаторов невысокого качества) для уменьшения

уровня шумов конденсатор СЗ полезно шунтировать керамическим, емкостью 0,1...1 мкФ.

В рассмотренном УВ наиболее целесообразно использовать ИМС К548УН1А с “аномальным” поведением, шумы которых в симметричном (дифференциальном) включении меньше, чем в несимметричном [1]. Для большинства же микросхем предпочтительным является несимметричное включение, позволяющее достичь минимального уровня шумов. Вариант схемы УВ с таким включением ИМС изображен на рис. 2.

Можно несколько улучшить характеристики УВ, если выполнить его двухкаскадным. Наибольший интерес представляет вариант такого УВ с пассивным формированием АЧХ (рис. 3), при котором частотно-зависимый делитель вынесен из контура ООС (это благоприятно сказывается как на общем уровне шумов УВ, так и на уменьшении различного рода искажений).

Оба каскада этого усилителя идентичны и выполнены по схеме с несимметричным включением ИМС К548УН1А, коэффициент передачи каждого из них — около 100. Необходимая АЧХ формируется цепью R4R5C6, дополнительная коррекция в области высших частот создается резонансной входной цепью. Постоянная времени t1 = R5C6. Ход АЧХ в области низших частот (t2) определяется в основном входным сопротивлением второго каскада (Rвх2). сопротивлением резистора R4 и емкостью конденсатора C6: t2=C6(RBх||R4)=R4C6. Конденсаторы С4 и С10 корректируют АЧХ ИМС К548УН1А, резистор R10 уменьшает коммутационные помехи, связанные с перезарядкой конденсатора С11.

При экспериментальной проверке описанных вариантов УВ получены следуюшие значения взвешенного (по кривой МЭК-А) отношения сигнал/шум (в порядке их рассмотрения): —58, - 60 и —61 дБ.

Печатные платы УВ изготовлены из фолыированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертежи плат и расположение деталей на них (также в порядке рассмотрения УВ) приведены на рис. 4—6.

Платы рассчитаны на установку резисторов С2-33 или МЛТ мощностью 0,25 Вт, конденсаторов К.М-66

(С6 в УВ по схеме на рис. 3 -- К10-17), оксидных конденсаторов К53-18. Возможно применение радиодеталей других типов, но рисунок печатных плат в этом случае возможно придется изменить. Для уменьшения наводок УВ желательно экранировать.

Налаживание описанных устройств несложно. В первую очередь необходимо установить режим ИМС по постоянному току подбором резисторов R7 (рис. 1), R3 (рис. 2) и R2, R7 (рис. 3). Затем подбором конденсатора С1 (рис. 1, 2) или С2 (рис. 3) настраивают входную цепь на частоту примерно 14 кГц (на схемах указана емкость конденсаторов для воспроизводящей головки индуктивностью 140 мГн). В заключение проверяют форму АЧХ. При использовании элементов, формирующих АЧХ, с допускаемым отклонением от номиналов не более ±5 % дополнительной регулировки не требуется. Коэффициенты усиления УВ при необходимости корректируют подбором резисторов R2 (рис. 1 и 2) и Rl, R6 (рис. 3).

В заключение хотелось бы отметить, что для нормальной работы ИМС напряжение питания не должно опускаться ниже 9 В. В ряде носимых магнитофонов именно таково номинальное напряжение питания, но УВ на ИМС К548УН1А можно установить и в них, если использовать для их питания “вольтодобавку” (рис. 7).

Для этого последовательно с основной батареей питания (GB1) включают дополнительную (GB2) напряжением 3...4,5 В. Выключатель питания Q1, связанный с клавишей “Рабочий ход”, в этом случае включают в общий провод. Дополнительную батарею шунтируют диодом VD1. Благодаря ему, при “свежей” основной батарее или при питании от сетевого источника (когда напряжение превышает 9 В) можно не устанавливать дополнительную батарею GB2 (основную GB1 в этом случае необходимо отключать). Диод VD1 следует выбирать из условия возможно меньшего прямого падения напряжения при токе 10 мА. Этому требованию вполне отвечают германиевые диоды Д310, Д7А — Д7Ж.

Ю. СОЛНЦЕВ

г. Москва

ЛИТЕРАТУРА

1 Солнцев Ю. Шумовые свойства ИМС К548УН1.- Радио. 1985, № 5. с. 46, 47.
2. Бурмистров Ю., Шадров А. Применение микросхемы К548УН1. Радио, 1981, № 9, с. 34—35.

РАДИО № 10, 1985 г., с. 41