Všechny audio signály jsou svedeny do tohoto předzesilovače a teprve poté přivedeny k centrálnímu výkonovému zesilovači s reproduktorovými soustavami. Pro volbu jednotlivých kanálů, byly použity stejnosměrně ovládané přepínače vstupů s tranzistory FET.
Z předešlého textu vyplívá, že vstupní zesilovače jsou jedním z nejkritičtějších obvodů celého zesilovače. Mnohdy musí zpracovat signály o malé amplitudě a přitom vstupní odpor zesilovače musí být velký, aby nezatěžoval zdroj signálu a nedocházelo tak ke zkreslování NF signálu. Vlastní šum zesilovače musí být tím menší, čím je nižší úroveň vstupního signálu. Dnes se sice potřeba zesilování velmi malých úrovní signálu omezila pouze na signály s mikrofonů a stále méně používaných gramofonových magneto-dynamických přenosek, avšak stoupl počet úrovní linkových signálů. Zpravidla se používají úrovně 300mVEF; 707mVEF; 1,0VEF a 1,5VEF.
Konstrukce tak jak je navržena, obsahuje deset stereofonních vstupních ultra-nízkošumových linkových zesilovačů se vstupní citlivostí, kterou lze dodatečně konfigurovat propojením jednotlivých switchů jumpery a nastavit tak úroveň na požadovanou úroveň nízkofrekvenčního signálu. Předzesilovač dále obsahuje jeden stereofonní vstup pro dynamický mikrofon a jeden vstup pro magneto-dynamickou gramofonovou přenosku. Celkově tedy NF předzesilovač obsahuje 12 vstupů.
V dnešní době se již prakticky nevyplatí použití tranzistorů ve vstupních obvodech zesilovačů, především z důvodu náročnosti oživování, proto jsou v konstrukci použity ultra nízkošumové operační zesilovače typu NE5534AN, které lze nahradit pro opravdu náročné posluchače obvody typu OP07CP (OP27GP). Zmiňované operační zesilovače jsou uloženy v pouzdru DIL8. V žádném případě nedoporučuji OZ typu TL071 a další levné operační zesilovače, celkové parametry předzesilovače jako je zkreslení a především odstup signálu od šumů se přesunou o jinou úroveň kvality. Například při použití obvodu TL071, jsem naměřil úroveň odstupu signálu od šumu s hodnotou 67dB, když jsem použil OZ NE5534AN při zachování zapojení, byla naměřená hodnota 86dB, což je velice výrazný rozdíl 19dB.
Linkové vstupy IN1 až IN10 jsou zcela identické a mají shodnou vstupní impedanci přibližně 100kΩ. Jsou obsazeny ultra nízkošumovými zesilovači typu NE5534AN zapojenými jako oddělovače s přenosem 1. Protože předzesilovače a přepínače vstupů vyžadují úroveň NF signálu s hodnotou 300mVEF a jmenovitá vstupní citlivost 707mVEF, je za operačním zesilovačem umístěn odporový dělič vytvořený kombinací rezistorů, pro snížení amplitudy signálu.
Stereofonní vstup zesilovače pro dynamický mikrofon IN11, je osazen ultra nízkošumovým operačním zesilovačem NE5534AN v neinvertujícím zapojení. Protože stereofonní mikrofony jsou spíše jen výjimkou, lze pro mikrofon použít jen jeden kanál, nebo oba kanály zapojit paralelně.
Dynamický mikrofon má vstupní úroveň pohybující se v rozmezí 1 – 5mV (typicky 3mV), a v konstrukci předzesilovače potřebujeme úroveň 300mV, je zesílení operačního zesilovače nastaveno na hodnotu 100 se vstupní impedancí přibližně 47kΩ. RC člen R201 a C102 (R210 a C108) slouží jako filtr typu dolní propust a zabraňuje pronikaní vysokých kmitočtů do zesilovače.
Vstup zesilovače pro magnetodynamickou gramofonovou přenosku IN12 je osazen opět operačním zesilovačem NE5534AN, protože přenosová charakteristika magnetodynamické přenosky nemá lineární průběh, je zesilovač vybaven korekčním filtrem RIAA pro úpravu zesílení v závislosti na kmitočtu signálu. Vstupní impedance zesilovače je 47kΩ a citlivost cca. 2,5mV.
Každý vstup je vybaven dvojicí FET tranzistorů (pro každý kanál jeden tranzistor) pro přepínaní signálu stejnosměrným napětím. Kladné řídící napětí se přivádí na vstupy FET tranzistoru (pin G). Rezistory zapojené k elektrodě G FET tranzistoru, přes které je přivedeno záporné napětí na řídící elektrodu G tranzistoru FET, udržují tranzistory zavřené a sepnutá je vždy jen ten vstup, na jehož ovládacím vstupu se nachází kladné napájecí napětí.
Konstrukce NF předzesilovače je napájena symetrickým napětím ±12V, při kterém je proudový odběr z každé větve přibližně 120mA. Napájecímu zdroji musíme věnovat pozornost především v symetrii napájení a kvalitě odrušení, filtrace a zvlnění napájecího napětí. Od těchto parametrů se podstatně odvine kvalita celé konstrukce nízkofrekvenčního zesilovače. Není vhodné šetřit na napájecím zdroji, když v zapojení jednotlivých vstupních nízkofrekvenčních obvodu požíváme špičkové operační zesilovače typu NE5534AN.
Při pečlivém a kvalitním připojení vstupních konektorů, lze dosáhnout odstup signálu od šumu lepší než 84dB. Linkové vstupy lze použít pro většinu nízkofrekvenčních zařízení vybavených linkovým vstupem signálu, jako jsou přehrávače CD/DVD, radiopřijímače, videorekordéry, televizory, apod.
Popis zapojení – Linkový vstup
Nízkofrekvenční signál je přiveden na dvojitou CINCH zásuvku v provedení do DPS (CIN22 2Z P). Pro stejnosměrné oddělení je v cestě audio-signálu zařazen polyesterový kondezátor typu MKS2 s kapacitou 470nF. Signál je přiveden na neinvertující vstup (pin3) operačního zesilovače NE5534AN. Operační zesilovač je zapojen jako oddělovač se zesílením 1. Napájení obvodu je symetrické (±12V). Napájecí vstupy (pin4, pin7) jsou blokovány keramickými kondenzátory 100nF. V cestě napájecího napětí jsou zařazeny rezistory 22Ω, které plní oddělovací funkci a společně s keramickým kondenzátorem tvoří RC články pro lepší odrušení a filtrovatelnost napájecího napětí.
S výstupu (pin6) operačního zesilovače NE5534AN je signál veden na odporový dělič, kterým nastavíme úroveň signálu. Změnu citlivosti nastavíme změnou propojení jumperů, konfigurovat lze ve čtyřech úrovních (popis IN1, levý kanál; SW1 – 300mVEF; SW2/SW5 – 707mVEF; SW3/SW5 – 1,0VEF; SW4/SW5 – 1,5VEF). Za odporovým děličem je zařazen polyesterový kondezátor typu MKS2 s kapacitou 470nF pro stejnosměrné oddělení výstupu OZ (NE5534AN).
Následuje přepínač s V-MOS tranzistory ovládaný stejnosměrným napětím, tento přepínač je vytvořen FET tranzistory typu BS107 (V-MOS). Přivedením kladného napětí na elektrodu G tranzistoru BS107 dojde k aktivaci vstupu. Dále je také na elektrodu G přes rezistor 100kΩ přivedeno záporné napětí, které zajistí spolehlivé uzavření neaktivních FET tranzistorů. Za přepínačem se nachází oddělovací polyesterový kondezátor typu MKS2 s kapacitou 470nF, který zamezí pronikání stejnosměrných napětí dále do výstupu zesilovače. Nízkofrekvenční signál je vyveden na dvojici CINCH konektorů v provedení do DPS (CIN22 2Z P).
Předešlý text popisuje první vstupní linkový kanál IN1, zbylých devět kanálu je konstrukčně shodných, proto se jim nebudu dále popisem věnovat. Všech deset kanálu je za výstupním oddělovacím polyesterovým kondezátorem MKS2 s kapacitou 470nF spojeno na společný CINCH výstup (CIN22 2Z P), jak je vidět na schématu linkového vstupního obvodu.
Schéma zapojení - linkový vstup
Popis zapojení – Mikrofonní vstup
Zapojení obvodu je zcela shodné se zapojením linkových vstupů. Změna je v zesílení operačního zesilovače NE5534AN, zesílení je nastaveno na 100, protože vstupní úroveň signálu (napětí) je 3mV a požadované výstupní napětí má hodnotu 300mV. Dále oproti linkovému zesilovači je ve vstupním obvodu zařazen RC článek R201 a C102 (R210, C108) pro zamezení pronikaní vysokofrekvenčního rušení.
Zesílení operačního zesilovače NE5534AN je určeno dvojicí rezistorů ve zpětné vazbě OZ R203, R206 (R212, R215). Se zvolenými hodnotami rezistorů je hodnota zesílení nastavena na hodnotu 100.
Schéma zapojení - mikrofonní vstup
Popis zapojení – Magnetodynamická přenoska
Opět celé zapojení je shodné s linkovým vstupem. Změna je pouze v zesílení OZ a zpětné vazbě, která je tvořena rezistory a kondenzátory ve vhodném zapojení, volbou hodnot těchto součástek je optimální nastavení frekvenčního přenosu a zesílení na dané frekvenci signálu, tím je dosaženo přenosové charakteristiky RIAA.
Vstupní impedance tohoto vstupu má hodnotu 47kΩ. Vstupní napětí má hodnotu 2,5 až 3,0mV, proto je zvoleno zesílení OZ na hodnotu 100.
Schéma zapojení - vstup pro magnetodynamickou přenosku
Popis zapojení – Přepínač / Indikace vstupu
Protože jsou vstupy jednotlivých kanálu ovládány stejnosměrným napětím, je potřeba pomocí spínačů tuto volbu provést. V této konstrukci jsem se rozhodl pro použití dvanácti-polohového otočného přepínače typu CK1049. Otočným přepínačem je volba kanálu naprosto jednoduchá a intuitivní. Zvolený kanál je indikován příslušnou LED s popisem.
Pomocí otočného přepínače je přiváděno stejnosměrné napětí k vybranému vstupu (FET tranzistoru). Abychom věděli, který vstup je aktivní je paralelně ke každému pólu přepínače připojena přes omezovací rezistor 5kΩ nízkopříkonová zelená LED.
Jelikož je otočný přepínač umístěna na čelním panelu společně s indikačními LED diodami, jsou tyto prvky umístěny na samostatné desce plošných spojů, která je propojena plochým kabelem s ostatními DPS (NF vstupy a napájecí zdroj).
U mé konstrukce jsem se rozhodl pro následující popis jednotlivých vstupů: IN1-DVD; IN2-VHS; IN3-SAT; IN4-TV; IN5-CD; IN6-TUNER; IN7-MD/MP3; IN8-TAPE1; IN9-TAPE2; IN10-PC; IN11-MIC; IN12-RIAA.
Schéma zpojení - přepínač / indikace vstupu
Popis zapojení – Napájecí zdroj
Nízkofrekvenční předzesilovač je napájen symetrickým napětím ±12V, proudový odběr předzesilovače a pomocných obvodů je z každé napájecí větve přibližně 120mA. Napájecímu zdroji musíme věnovat pozornost především v symetrii napájení a kvalitě odrušení, filtrace a zvlnění napájecího napětí. Od těchto parametrů se podstatně odvine kvalita celé konstrukce nízkofrekvenčního předzesilovače.
Síťové napětí 230V je přivedeno na dvojitou svorkovnici CZM5/2 do DPS, odkud je dále vedeno přes ochrannou tavnou pojistku 100mA do síťového transformátoru. Transformátor je v zalitém provedení s pájecími piny do DPS o výkonu 8,5VA. Následuje můstkový usměrňovač složený s jednotlivých usměrňovacích diod 1N4007, který je navíc doplněn o sériově zařazený rezistor s hodnotou 22Ω ke každé diodě, pro zvýšení vnitřního odporu usměrňovače a tím snížení strmosti spínaní jednotlivých usměrňovacích diod. Pro omezení pronikání parazitního rušení přes usměrňovač má každá dioda paralelně přiřazení polyesterový kondenzátor 22nF. Celkově se tedy komplikované zapojení usměrňovacího můstku výrazně podílí na filtraci a odrušení výstupního napájecího napětí.
Následuje filtrační kapacita 2200µF s elektrolytickým kondenzátorem. Pro zvýšení účinnosti filtrace a odstranění zvlnění napájecího napětí je v obvodu zdroje zařazen násobič kapacity s tranzistorem. Obvod násobiče kapacity využívá zesílení hFE tranzistoru, zesílení určuje násobek kapacity zapojené v bázi tranzistoru, v tomto případě (hFE=290; C=47µF 13,5mF).
V obvodu zdroje je dále zapojena dvojice monolitických stabilizátorů řady 78xx a 79xx v doporučeném katalogovém zapojení. Vstup a výstup stabilizátorů je blokován keramickými kondenzátory 100nF.
Pro spolehlivou funkci stabilizace a funkce obvodu je nutné zajistit minimální proudový odběr z každé napájecí větve, který je zajištěn indikační LED zelené barvy. Na výstupech jsou zapojeny filtrační tantalové kondenzátory 22µF. Výstupní napájecí napětí je vyvedeno na trojitou svorkovnici do DPS (CZM5/3).
Zdroj je umístěn na samotné desce plošných spojů, aby nedocházelo k pronikání rušení do signálových obvodů a zároveň z důvodu bezpečnosti a oddělení síťové části od nízkofrekvenčních obvodů. Zároveň doporučuji desku zdroje umístit ve skříňce přístroje co nejdále od nízkofrekvenčních obvodů, i když je ve zdroji použitý malý transformátor s výkonem 8,5W a není využit na 100% výkon, může magnetické pole transformátoru naindukovat do vstupních obvodů síťový brum (50Hz).
Stabilizátory nevyžadují žádné chlazení, na obvodech vzniká tepelná ztráta max. 0,6W, kdo by chtěl opravdu spolehlivé napájení, může umístit tyto stabilizátory na malý křidélkový chladič.
Schéma zapojení - napájecí zdroj
Blokové schéma
Seznam součástek
Linkové vstupy (1. vstup)*
| R1,R8,R9,R11, R18, R19 | 100KΩ/R0207 |
| R2,R3,R12,R13 | 22Ω/R0207 |
| R7,R17 | 1k0Ω/R0207 |
| R10,R20 | 1M0Ω/R0207 |
| R4,R14 | 2k4Ω/R0207 |
| R5,R15 | 3k3Ω/R0207 |
| R6,R16 | 5k1Ω/R0207 |
| C1,C4,C5,C6, C9,C10 | 470nF/MKS2 |
| C2,C3,C7,C8 | 100nF/TK ker. |
| IO1,IO2 | NE5534AN |
| T1,T2 | BS107 |
| DIL1,DIL2 | PAT08 DIL PR |
| CONN1, CONN3 | CINN22-2Z-P |
| SW1-10 | JUMPER 2,54 |
* popis je uveden pro první kanál, pro zbylých devět linkových vstupů jsou hodnoty součástek shodné
Mikrofonní vstup
| R201,R210 | 1k0Ω/R0207 |
| R202,R211 | 47kΩ/R0207 |
| R203,R212 | 10kΩ/R0207 |
| R204,R205,R213,R214 | 22Ω/R0207 |
| R206,R209,R215,R218 | 1M0Ω/R0207 |
| R207,R208,R216,R217 | 100KΩ/R0207 |
| C101,C105-C107, C111, C112 | 470nF/MKS2 |
| C102,C108 | 10nF/MKS2 |
| C103,C104,C109,C110 | 100nF/TK ker. |
| IO21,IO22 | NE5534AN |
| T21,T22 | BS107 |
| DIL21,DIL22 | PAT08 DIL PR |
| CONN11, CONN13 | CINN22-2Z-P |
Magnetodynamický vstup
| R219, R231 | 47kΩ/R0207 |
| R220, R230, R232, R240 | 1M0Ω/R0207 |
| R223, R233 | 390Ω/R0207 |
| R224, R225, R234, R235 | 22Ω/R0207 |
| R226, R236 | 200kΩ/R0207 |
| R227, R237 | 20kΩ/R0207 |
| R228, R229, R238, R239 | 100KΩ/R0207 |
| C113, C120 | 220nF/MKS2 |
| C118, C119, C125, C126 | 470nF/MKS2 |
| C116, C123 | 15nF/MKS2 |
| C117, C124 | 3,3nF/MKS2 |
| IO23, IO24 | NE5534AN |
| T23, T24 | BS107 |
| DIL23, DIL24 | PAT08 DIL PR |
| CONN12, CONN13 | CINN22-2Z-P |
Přepínač / Indikace vstupů
| R241-R252 | 5k0Ω/R0207 |
| Q1-Q12 | LED L53LGD |
| SP1 | CK1049 |
| CONN14 | PSH02-02P |
| CONN15,CONN16 | PSH02-06P |
Napájecí zdroj
| R253,R253,R253,R253 | 22Ω/R0207 |
| R257,R260 | 1k0Ω/R0207 |
| R258,R259 | 150Ω/R0207 |
| R261,R262 | 5k0Ω/R0207 |
| C127,C128,C129,C130 | 22nF/MKS2 |
| C131,C132 | 2200µF/25V |
| C133,C134 | 47µF/25V |
| C135-C138, C141,C142 | 100nF/TK ker. |
| C139,C140 | 220µF/25V |
| C143,C144 | 22µF/25V |
| D1,D2,D3,D4 | 1N4007 |
| T25 | BC546B |
| T26 | BC556B |
| IO25 | 7812 |
| IO26 | 7912 |
| Q13,Q14 | LED L53LGD |
| TR1 | ZTR48/16 |
| CONN19 | CZM5/2 |
| CONN20 | CZM5/3 |
Michal Slánský
Michal.Slansky@ seznam.cz
Michal.Slansky@ seznam.cz
Download & Odkazy
- Domovská stránka autora - http://michal.slansky.sweb.cz/
Komentáře
Dotaz
Dobrý den prosím Vás odkaz na staženi veskere dokumentace na tento predzesilovac a prepinac vstupu nefunguje bylo by mozné poslat dokumentaci a desky treba eagle nebo pdf na email adresu dekuj Škarda roman.skarda@seznam.cz