leoniv.diod.club

Предварительный усилитель PA-8000

Предварительный усилитель PA-8000 был разработан в далеком 1996 году и давно является морально устаревшим. Но после публикации его конструкции в журнале «Схемотехника» (№1, 1999 г., стр 12-56 и №2, 1999г., стр. 12-33) я получил большое количество писем, в которых содержались различного рода просьбы: прислать прошивку микроконтроллера, более подробно пояснить конструкцию, прислать файлы принципиальных схем и топологии печатных плат. Это подтолкнуло меня к тому, чтобы спустя столько лет более подробно описать конструкцию PA-8000.

Наверное, не нужно доказывать, что усилитель является центральным компонентом звуковоспроизводящего комплекса. Параметры усилителя оказывают влияние на качество звучания комплекса в целом, причём не важно, какой источник сигнала при этом используется: почти забытый проигрыватель виниловых дисков или катушечный магнитофон, кассетная дека или CD-плейер. В любом случае усилитель является частью звуковоспроизводящего тракта. Поэтому очень важно, чтобы усилитель был достаточно качественным и не являлся ограничивающим фактором в достижении хорошего звучания комплекса.

В последнее время миниатюризация коснулась практически всех составляющих аудиокомплекса. Получили широкое распространение миди- и минисистемы. Теоретически, уменьшение объёма лазерного проигрывателя, кассетной деки или тюнера непосредственно на качество звучания повлиять не может. Предпосылками миниатюризации стало появление миниатюрных компонентов, поверхностного монтажа. Всё большая степень интеграции микросхем и достижения микросхемотехники позволяют сейчас реализовать на одной микросхеме целый узел, который раньше содержал десятки, а то и сотни элементов. Если открыть верхнюю крышку полноразмерной (с шириной передней панели около 42 см) кассетной деки или лазерного проигрывателя, то можно увидеть, что процентов семьдесят внутреннего объёма пустует. Поэтому вполне логично, что эти аппараты всё чаще стали делать в корпусах миди- и мини- типоразмера. Однако миниатюризация не может пройти безболезненно для таких компонентов, как акустические системы и усилители. Параметры акустических систем находятся в прямой зависимости от геометрических размеров. Усилитель же представляет собой мощное устройство, которое слабо поддаётся миниатюризации. Никуда не деться, усилитель должен иметь силовой трансформатор внушительных размеров, большие электролитические конденсаторы, массивные радиаторы для охлаждения выходных транзисторов. Владельцы миди - и минисистем проигрывают в качестве звучания в основном из-за плохих усилителей и акустических систем.

Современный усилитель несёт в себе довольно много функций. Как правило, он является коммутационным центром, позволяющим выбирать источник сигнала. Система коммутации усилителя часто позволяет записывать сигнал на деку с одного источника, а прослушивать при этом сигнал с другого. Иногда усилитель позволяет коммутировать несколько акустических систем, которые находятся, например, в разных помещениях. Усилитель позволяет производить различные оперативные регулировки. Регулятор громкости (а это, пожалуй, самый часто используемый орган управления во всём звуковоспроизводящем комплексе) тоже находится в усилителе. Из-за обилия функций, возложенных на усилитель, становится очень важным вопрос удобства его эксплуатации. Давно прошли те времена, когда регулировки можно было производить только с передней панели аппарата. Сейчас практически вся звуковоспроизводящая аппаратура имеет дистанционное управление. Такой аппарат, как правило, работает под управлением встроенного микропроцессора, на который помимо функции декодирования сигналов дистанционного управления возложено ещё много других "обязанностей", что делает общение с аппаратом более комфортным для пользователя. Иногда можно услышать мнение, что дистанционное управление, вместе с другими цифровыми схемами управления и индикации, неуместно в высококачественном усилителе ввиду трудно устранимых помех. На самом деле это не так. Грамотное конструирование позволяет свести уровень помех встроенной цифровой схемы управления до уровня, лежащего ниже уровня собственных шумов аналогового тракта. По собственному опыту знаю, что с помехами со стороны процессора не возникает никаких проблем даже в кассетной деке, где с микропроцессором соседствует усилитель воспроизведения, имеющий высокую чувствительность. Гораздо больше проблем там возникает, например, с наводками со стороны силового трансформатора блока питания на магнитную головку. Сказанное выше не означает, что помехи отсутствуют в любом случае. В случае неграмотного конструирования можно получить весьма сложную обстановку в аппарате в плане помех, устранить которые будет очень сложно. Нежелательным с этой точки зрения является, например, применение в светодиодном дисплее динамической индикации.

Высококачественные усилители часто делают двухблочными. Для этого есть определенные основания. Усилитель разбивают на предварительный усилитель и усилитель мощности. Предварительный усилитель несёт все органы управления, а усилитель мощности таковых не имеет и порой содержит на передней панели одну лишь кнопку включения питания. У этих усилителей очень мало общего. Даже блоки питания желательно использовать раздельные, чтобы исключить взаимное влияние входных и мощных каскадов. Чтобы объединить эти блоки в одном корпусе, не ухудшив при этом технических характеристик, существуют определённые технические трудности. Например, большое количество разъёмов на задней панели затрудняет установить там радиаторы. Немаловажен и вопрос электромагнитной совместимости. Дело в том, что выходной ток усилителя мощности достигает десятков ампер, это вынуждает очень тщательно делать разводку общего провода, так как падение напряжения на нём может оказаться приложенным к входу усилителя и стать причиной повышенного коэффициента гармоник. Конструктивно сложно в одном корпусе разместить крупногабаритные платы усилителя мощности и большое количество малосигнальных схем. Их желательно разделить экраном, а это ни что иное, как практически два раздельных корпуса.

Ещё одной положительной чертой двухблочного усилителя является гибкость в выборе компонентов. Например, имеется предварительный усилитель с достаточным набором сервисных функций. Чтобы увеличить выходную мощность, достаточно заменить один блок - усилитель мощности. И наоборот, если имеется хороший усилитель мощности, то можно заменить только предварительный усилитель.

Вообще говоря, усилитель мощности можно использовать и без предварительного усилителя, если цель – максимально укоротить сигнальный тракт. Для этого можно подключить вход усилителя мощности (через переменный резистор в качестве регулятора громкости) к выходу лазерного проигрывателя. При этом будет обеспечена линейная АЧХ и минимальные искажения.

Предварительный усилитель также можно использовать "в одиночку". Обычно он имеет выход для подключения стереотелефонов. Нужно отметить, что даже у довольно дорогих аппаратов (лазерный проигрыватель, кассетная дека), хоть и имеется гнездо для подключения стереотелефонов, встроенный телефонный усилитель часто бывает очень низкого качества. Это проявляется в повышенном уровне шумов, высоком коэффициенте гармоник, который к тому же резко растёт при повышении уровня сигнала. Качество звучания можно заметно улучшить, используя предварительный усилитель в качестве телефонного. Более того, при этом доступны регулировки тембра и коммутация, так что при переходе от источника к источнику не потребуется переставлять штекер.

Вашему вниманию предлагается предварительный усилитель с микропроцессорной системой управления, который получил название PA-8000. В данной статье основное внимание уделяется не отдельным частям сигнального тракта усилителя, как это делается обычно, а усилителю как законченному устройству. Основное внимание уделено системе управления, пользовательским функциям, дизайну. В то же время отдельные узлы усилителей, такие как предусилитель-корректор, регулятор громкости и тембра, нормирующий усилитель были неоднократно описаны в литературе. Не составляет труда в предлагаемом усилителе заменить аналоговую электронику более качественной и современной. В данной конструкции схема предусилителя-корректора и микрофонного усилителя заимствованы из [1], схема регулятора тембра и буферных каскадов – из [2]. Поскольку параметры звукового тракта практически полностью определяются этими узлами, в данной статье они не приводятся.

Усилитель выполнен в корпусе формата MIDI, его габаритные размеры 348x74x274 мм. Передняя панель усилителя изображена на рис. 1, задняя панель - на рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид передней панели усилителя.

Рис. 2. Внешний вид задней панели усилителя.

PA-8000 имеет два селектора входов. Один селектор используется для выбора источника сигнала для прослушивания (LISTEN), а другой – для выбора источника сигнала для записи (RECORD). Схема коммутации устроена таким образом, что входное сопротивление не зависит от того, выбран ли данный вход для прослушивания, записи, того и другого сразу, или не выбран вовсе. Управление селектором входов осуществляется с помощью двух галетных переключателей.

В качестве коммутационных элементов использованы электромагнитные реле, что обеспечивает очень низкое проникновение с отключенного источника и очень низкие искажения.

Контакты переключателей не используются для непосредственного управления реле. Положение переключателей считывается микропроцессором и выполняется программная процедура переключения. Переключение входов происходит в следующей последовательности: включается режим «MUTE», отключается текущий вход, подключается новый вход, отключается режим «MUTE». Такая последовательность предотвращает щелчки при переключении.

Включение входа происходит только в том случае, если переключатель остается в одном и том же положении некоторое время. Это предотвращает включение промежуточных входов в процессе переключения.

Переключатель «LISTEN» оборудован электродвигателем, что позволяет управлять им с пульта дистанционного управления (рис. 5). Всего PA-8000 имеет восемь входов:

  • MIC - микрофонный вход, имеющий встроенный предусилитель с чувствительностью 1 mV
  • PHONO - вход магнитного звукоснимателя с подвижным магнитом (MM)
  • TV/AUX - вход TV-тюнера или дополнительный
  • TUNER - вход тюнера
  • TAPE 2 - вход деки 2
  • TAPE 1 - вход деки 1
  • CD - вход проигрывателя компакт-дисков
  • DAT - вход R-DAT (или MD, DVD)

Рис. 3. Расположение органов управления на передней панели.

1 - Кнопка полного отключения питания; 2 - Индикатор включения дежурного питания;
3 - Кнопка включения дежурного режима; 4 - Селектор входов для прослушивания;
5 - Селектор входов для перезаписи; 6 - Регулятор тембра низших частот;
7 - Регулятор тембра высших частот; 8 - Кнопка отключения регуляторов тембра;
9 - Индикаторы отключения регуляторов тембра; 10 - Приемник дистанционного управления;
11 - Кнопка включения режима «MUTE»; 12 - Кнопка переключения стереорежимов;
13 - 7-полосный спектроанализатор; 14 - Индикатор режима «MUTE»;
15 - Индикаторы стереорежимов; 16 - Индикатор «SWAP»;
17 - Индикатор включения входа «DAT»; 18 - Гнездо стереотелефонов;
19 - Регулятор стереобаланса; 20 - Регулятор громкости.

Рис. 4. Расположение разъемов на задней панели.

1 - Вход микрофона; 2 - Вход магнитного звукоснимателя (MM);
3 - Вход TV/дополнительный; 4 - Вход тюнера;
5 - Вход деки 2; 6 - Вход деки 1;
7 - Вход проигрывателя компакт-дисков; 8 - Вход R-DAT (или MD, DVD);
9 - Выход для перезаписи на деку 2; 10 - Выход для перезаписи на деку 1;
11 - Выход на усилитель мощности; 12 - Разъем сетевого питания.

Рис. 5. Пульт дистанционного управления:

1,2,3 - Кнопки управления усилителем мощности;
4 - Кнопка отключения дисплея;
5 - Кнопка переключения стереорежимов «STEREO», «REV. STEREO», «MONO L», «MONO R», «MONO L+R»;
6 - Кнопка включения дежурного режима;
7 - Кнопка выбора входа проигрывателя компакт-дисков;
8 - Кнопка выбора входа деки 1;
9 - Кнопка выбора входа деки 2;
10 - Кнопка выбора входа тюнера;
11 - Кнопка выбора входа TV/дополнительный;
2 - Кнопка выбора входа магнитного звукоснимателя;
13 - Кнопка выбора входа микрофона;
14 - Кнопка выбора входа цифрового магнитофона;
15 - Кнопка автоматического поиска входа, на котором присутствует сигнал;
16 - Кнопка уменьшения уровня громкости;
17 - Кнопка увеличения уровня громкости;
18 - Кнопка включения режима «MUTE»;
19 - Кнопка включения режима свопирования входов;
20 - Кнопка восстановления прежнего порядка входов;
21 - Кнопка выключения регуляторов тембра;
22 - Кнопка включения/выключения режима автоматического перехода в дежурный режим (Auto StandBy). Включение сопровождается одним звуковым сигналом, выключение - двумя;
23 - Кнопка включения режима обучения командам дистанционного управления другой аппаратуры, программно эта функция пока не поддерживается.

Пульт имеет восемь кнопок, с помощью которых возможен прямой выбор любого входа для прослушивания. При этом ручка переключателя входов усилителя устанавливается электродвигателем в соответствующее положение. На пульте имеется восемь кнопок выбора входов, в то время как переключатель входов на передней панели имеет семь положений. Поэтому вход «DAT» можно включить только с пульта. Выбор источников для записи используется сравнительно редко, поэтому пульт дистанционного управления такой функции не имеет.

Для удобства подключения источников логическая связь между входными разъемами и положениями переключателей не является жесткой. Любому положению переключателя можно поставить в соответствие любой вход. Конфигурация сохраняется в энергонезависимой памяти. Надписи у разъемов и у переключателей соответствуют конфигурации “по умолчанию”. Благодаря технологии свопирования, можно производить подключение источников к входным разъемам в любм порядке (исключение составляют лишь входы с предусилителями: MIC и PHONO). Затем можно задать необходимое соответствие. Для этого нужно:

  1. Включить один из источников сигнала (например, CD).
  2. Переключая входы, "найти" сигнал источника.
  3. Нажать кнопку «SWAP» на пульте, при этом на дисплее начнет мигать надпись «SWAP».
  4. Включить вход, который должен соответствовать данному источнику (например, CD). При этом надпись «SWAP» начинает гореть постоянно, индицируя, что данный вход и тот вход, на котором был первоначально обнаружен сигнал, поменялись местами. Новая конфигурация сразу запоминается в энергонезависимой памяти.

Конфигурацию "по умолчанию" можно восстановить нажатием кнопки «UNSWAP».

PA-8000 имеет функцию автоматического поиска входного сигнала. Эта функция позволяет автоматически найти и включить вход, на который поступает сигнал источника. Активизировать ее можно нажатием кнопки «AIDENT» на пульте. При этом усилитель начинает последовательно переключать входы, пока сигнал не будет обнаружен. После чего найденный вход остается включенным. Если сигнала нет ни на одном из входов, усилитель осуществляет 10 циклов сканирования и поиск прекращается.

Предварительные усилители обычно имеют специальный выход, сигнал с которого используется для записи на магнитофонную деку. Такой выход обычно называют мониторным. PA-8000 имеет два мониторных выхода, сигналы с которых можно подать на две деки для записи. При попытке записи с деки на ту же деку соответствующий мониторный выход автоматически отключается. Иначе вход усилителя деки окажется замкнутым на его же выход, при этом возможно появление возбуждения. Номинальный уровень сигнала на мониторных выходах равен 775 mV. Режим «MUTE» на мониторные выходы не действует. Часто в предварительных усилителях имеется кнопка "контроль сквозного канала", которая включает сигнал с выхода воспроизведения деки. Поскольку PA-8000 имеет раздельные селекторы входов, контроль сквозного канала производится просто выбором с помощью переключателя «LISTEN» той же деки, на которую ведётся запись.

В высококачественных предварительных усилителях регулятор тембра часто делают отключаемым. PA-8000 имеет отключаемый двухполосный регулятор тембра с глубиной регулировки ?10 dB. Такая глубина регулировки для высококачественного усилителя является вполне достаточной. Включение/выключение регулятора производится с помощью кнопки «EQ.BP», которая есть как на пульте, так и на передней панели. При отключении регулятора загораются два светодиода в середине шкалы регуляторов, символизируя линейную АЧХ. Состояние выключателя регулятора запоминается в энергонезависимой памяти и восстанавливается при включении усилителя.

Спектроанализатор не является необходимой частью усилителя. Более того, большое число пользователей являются его противниками. Тем не менее, PA-8000 имеет встроенный 7-полосный спектроанализатор. При желании его можно выключить с помощью кнопки «DISP» на пульте. Спектр отображается на дисплее с помощью светодиодных линеек, каждая из которых состоит из девяти светодиодов. Для исключения помех на аналоговые цепи динамическая индикация не используется. Центральные частоты полос спектроанализатора отображаются внизу дисплея с помощью подсвечиваемых трафаретов. На спектроанализатор сигнал поступает с выхода регулятора тембра, поэтому его положение влияет на показания.

Очень важным при прслушивании стереопрограмм является соблюдение правильности подключения стереоканалов. Когда входы подключаются с помощью разъёмов типа RCA, очень легко перепутать стереоканалы. Чтобы не создавать неудобств в этом случае, усилитель должен иметь возможность менять стереоканалы местами. Кроме того, иногда усилителю приходится работать с монофоническим источником сигнала (например, телевизор, диктофон, магнитофон с раритетными монофоническими записями и т. д.). Поэтому должна быть возможность распределить монофонический сигнал на два канала.

PA-8000 имеет исключительно гибкую систему коммутации стереоканалов. Всего он может работать в пяти различных режимах:

  1. Обычное стерео. На дисплее этот режим не индицируется.
  2. REVERSE - каналы меняются местами. На дисплее горит «REV».
  3. MONO L - сигнал левого канала поступает на два стереоканала. На дисплее горит «MONO L».
  4. MONO R - сигнал правого канала поступает на два стереоканала. На дисплее горит «MONO R».
  5. MONO L+R - сигналы правого и левого каналов суммируются. На дисплее горит «MONO L R».

Переключение режимов производится с помощью кнопки «MODE», которая есть как на пульте, так и на передней панели. Состояние переключателя запоминается в энергонезависимой памяти и восстанавливается при включении усилителя.

Часто требуется оперативно на некоторое время снизить громкость. Пользоваться в таких ситуациях регулятором громкости очень неудобно. Поэтому для этой цели обычно вводят специальный режим «MUTE». Этот режим работает в разных аппаратах по-разному: иногда это полное выключение звука, а иногда только приглушение, чаще всего, на 20 dB. В PA-8000 режим «MUTE» сделан двухступенчатым. Управление режимом «MUTE» осуществляют с помощью кнопки «MUTE», которая есть как на пульте, так и на передней панели. Одно нажатие кнопки вызывает уменьшение громкости на 20 dB. При этом на дисплее начинает мигать надпись «MUTE». Двойное нажатие отключает звук полностью, на дисплее при этом надпись «MUTE» горит всё время.

При включении и выключении усилителя режим «MUTE» включается автоматически, что предотвращает щелчки, вызванные переходными процессами. Режим «MUTE» включается также в момент переключения входов.

Наличие режима «STANDBY» стало стандартным во всей современной аппаратуре. Удобство этого режима заключается в том, что включение и выключение аппаратуры можно производить с пульта дистанционного управления. Потребляемая мощность в режиме «STANDBY» настолько мала, что полным отключением аппаратуры от сети можно и не пользоваться. В некоторых современных зарубежных аппаратах такой выключатель попросту отсутствует. Естественно, режим «STANDBY» есть и у PA-8000. В этом режиме питание подается только на микропроцессор. При этом энергопотребление резко снижено, и усилитель может находиться в таком режиме сколь угодно долго. Перевести усилитель в режим «STANDBY» можно нажатием соответствующей кнопки на пульте или на передней панели. Снова включить усилитель можно еще одним нажатием кнопки «STANDBY» или нажатием любой другой кнопки управления. В режиме «STANDBY» дисплей выключается и горит только светодиод «POWER».

PA-8000 имеет режим автоматического отключения в том случае, если входной сигнал отсутствует более пяти минут и в это время не используются никакие кнопки управления. При автоматическом отключении усилитель переходит в режим «STANDBY». Функцию автоматического отключения можно включить или выключить с помощью кнопки «ASB» («Auto StandBy») на пульте. При выключении функции раздаются два звуковых сигнала, а при включении – один. Состояние функции запоминается в энергонезависимой памяти.

Закончив рассмотрение сервисных функций, коснемся общей концепции построения сигнального тракта усилителя.

В высококачественных предварительных усилителях зарубежного производства часто можно встретить операционные усилители, собранные на дискретных компонентах. Основная причина такого решения – более широкий динамический диапазон и более широкая полоса по сравнению с интегральными ОУ. Сверху динамический диапазон обычно ограничен напряжением питания, снизу – шумами. Современные интегральные ОУ достаточно малошумящие, а при напряжении питания ±15 В можно получить достаточный динамический диапазон, если правильно распределить усиление между каскадами. Поэтому при современном уровне развития интегральных ОУ, применение усилителей на дискретных элементах вряд ли оправдано.

Для достижения максимально возможного динамического диапазона очень важно правильно распределить усиление между каскадами. С одной стороны, номинальный сигнал в тракте усилителя должен быть как можно ниже для получения хорошей перегрузочной способности. С другой стороны – он должен быть как можно выше для достижения максимального отношения сигнал – шум. Несмотря на то, что в каскадах предварительного усилителя сигнал испытывает усиление, при неправильном конструировании усилителя может перегрузиться не выходной каскад, а входной или какой-либо промежуточный каскад. Предпосылкой для этого является наличие в тракте регулятора громкости. Действительно, если на вход усилителя поступает слишком сильный сигнал, то установкой ручки регулятора громкости в положение вблизи минимума, можно получить на выходе сигнал номинального уровня. Но каскады усиления, установленные перед регулятором громкости, будут перегружены. В высококачественных предварительных усилителях иностранного производства встречаются различные решения этой проблемы. Например, в предварительном усилителе CX-1 фирмы «YAMAHA» в качестве регулятора громкости применён счетверённый блок переменных резисторов. Это сделано для того, чтобы равномернее распределить ослабление сигнала регулятором между каскадами усилителя. В некоторых усилителях фирмы «MARANTZ» и «TECHNICS» дополнительные секции регулятора громкости включены в цепь обратной связи усилительного каскада.

Одной из проблем, которая мешает оптимальному построению тракта усилителя, является большое разнообразие выходных уровней сигналов у разных источников. Раньше для бытовой аппаратуры номинальным уровнем сигнала на линейном выходе считался уровень 250 мВ. В профессиональной аппаратуре принят уровень 775 мВ. На практике для бытовой аппаратуры уровень выходного сигнала может лежать в очень широких пределах. Самый маленький уровень, вплоть до 150 мВ, имеют тюнеры и радиоприёмники. Магнитофоны и магнитофонные деки имеют на линейном выходе более высокий сигнал, примерно от 250 мВ до 775 мВ. Лазерные проигрыватели имеют самый большой уровень на линейном выходе – около 2 В (все значения среднеквадратические). Предварительный усилитель, естественно, обязан работать с любым из этих источников сигнала. Не остаётся ничего другого, как ориентироваться на самый "слабый" источник и делать чувствительность усилителя порядка 150 – 250 мВ. Так сделано и в большинстве промышленных усилителей. Эксплуатировать такие усилители приходится при положениях регулятора громкости, близких к минимальному. А это уменьшает перегрузочную способность и нарушает правильную работу системы тонокомпенсации. Кроме того, из-за того, что разные источники имеют разные выходные уровни, при переключении входов изменяется громкость звучания. Это вынуждает при каждом переключении входов корректировать громкость регулятором, что весьма неудобно и ведет к преждевременному износу регулятора.

Выходом из сложившегося положения является нормировка сигнала на входе усилителя. PA-8000 имеет на всех входах пассивные регуляторы уровня, с помощью которых уровни сигналов приводятся к одному значению, равному 250 mV. Это значение определяет максимальную чувствительность входов, которая достаточна для работы со всеми современными источниками сигнала. Подстроечные резисторы нормировки входных сигналов расположены на задней панели под соответствующими входными разъемами. Для всех источников с помощью этих резисторов нужно установить одинаковые значения уровня сигнала, пользуясь, например, показаниями спектроанализатора.

Теперь вернёмся к вопросу о распределении усиления в тракте усилителя (рис. 4).

Рис. 6. Распределение усиления в тракте усилителя.

После нормировки сигнал поступает на входной буферный усилитель с коэффициентом усиления 10 dB, который доводит уровень до 775 mV. Этот уровень является номинальным для регулятора тембра, который обеспечивает глубину регулировки АЧХ ?10 dB и имеет единичный коэффициент передачи в режиме линейной АЧХ. За регулятором тембра следует пассивная схема регулировки громкости и стереобаланса, а за ней - выходной усилитель с коэффициентом усиления 8 dB, который доводит уровень сигнала до 1250 mV, что достаточно для работы любого усилителя мощности. Такое построение тракта исключает возможность перегрузки выходного усилителя даже при максимальном подъеме АЧХ регулятором тембра.

Рассмотрим более подробно принципиальную схему усилителя (схема приведена в файле PA-8000_sch_h.pdf). С входных разъёмов J1-J12 (лист схемы «INPUT SELECTOR RELAYS») сигнал поступает на подстроечные резисторы R1-R8 нормировки уровня. Исключение составляет микрофонный вход и вход магнитного звукоснимателя. Для этих входов сигнал на подстроечные резисторы поступает не с разъемов, а с предусилителей.

С движков подстроечных резисторов нормированный сигнал поступает на релейный коммутатор K1-K16. Использованы реле типа РЭС-60. Коммутатор выполнен таким образом, чтобы входное сопротивление не зависело от того, используется ли данный вход для прослушивания, записи, или и для того и другого одновременно. Это необходимо для того, чтобы уровень сигнала на выходе подстроечных резисторов оставался постоянным. Для обеспечения постоянства входного сопротивления использованы реле с переключающими контактами. Если вход не подключен к буферному усилителю, то через нормально замкнутые контакты реле подключается резистор, который имитирует входное сопротивление усилителя. Всего имеется 32 таких резистора (R9-R40).

С выхода релейного коммутатора сигналы для прослушивания и для записи поступают на два совершенно идентичных буферных усилителя (лист схемы «INPUT SELECTOR AMPS»), выполненных на ОУ DA6 (запись) и DA7 (прослушивание). ОУ включены по схеме неинвертирующих усилителей. Делители обратной связи задают коэффициент усиления +10 dB. В делителях применены прецизионные резисторы, что обеспечивает идентичные коэффициенты усиления в стереоканалах.

С выхода буферного усилителя RECORD сигнал поступает на коммутатор мониторных выходов, который выполнен на реле K17, K18 (лист «INPUT SELECTOR RELAYS»). Этот коммутатор позволяет индивидуально включать или выключать мониторные выходы, что необходимо для предотвращения попытки записи с деки на саму себя (это может привести к самовозбуждению системы).

PA-8000 имеет два входа со встроенными предусилителями. Это микрофонный вход (MIC) и вход магнитного звукоснимателя (PHONO). Микрофонный предусилитель имеет чувствительность 1 мВ и линейную АЧХ. Предусилитель магнитного звукоснимателя имеет чувствительность 5 мВ и стандартную АЧХ RIAA. Микрофонный предусилитель построен на малошумящих транзисторах VT1, VT2 и ОУ DA1, DA2 (лист схемы «INPUT SELECTOR AMPS»). Предусилитель магнитного звукоснимателя построен на малошумящих транзисторах VT3, VT4 и ОУ DA3, DA4. Элементы R25R28R29, R39R42,R43, C13C14, C22C23 участвуют в формировании АЧХ, поэтому отклонение от номинала не должно превышать 1% для резисторов и 5% для конденсаторов. На выходе предусилителя-корректора включен активный ФВЧ Баттерворта второго порядка, реализованный на ОУ DA5. Этот ФВЧ предназначен для подавления рокота и инфранизкочастотных составляющих, которые могут возникать при проигрывании в результате коробления грампластинок.

Рис. 7. Селектор входов представляет собой отдельный экранированный блок.

Подстроечные резисторы нормировки уровней, реле коммутации, буферные каскады и предусилители размещены в отдельном экранированном блоке – селекторе входов. В этом блоке находятся три платы. На одной из них собраны MIC и PHONO предусилители, а также буферные усилители LISTEN и RECORD. На другой установлены реле. Третья плата – коммутационная, на ней установлены разъемы. На задней панели селектора входов установлены входные разъемы, а внутри экранированного блока на уголке установлены подстроечные резисторы. В качестве входного разъема микрофона применен разъем 1/4 inch с выключателем, который замыкает вход предусилителя на землю, когда штекер микрофона не вставлен. Это сделано с целью уменьшения уровня шумов на выходе предусилителя, когда он не используется. Назначение межблочных разъемов селектора входов следующее: (лист схемы «INPUT SELECTOR RELAYS»): MON1 и MON2 – выходы на мониторные гнезда; SOUT – выход селектора входов; SPOW – питание ±15V; MONR – управление реле мониторных выходов; RECR – управление реле селектора входов RECORD; LISR – управление реле селектора входов LISTEN.

С выхода усилителя LISTEN сигнал поступает на плату буферного усилителя и усилителя стереотелефонов (лист схемы «BUFFER AND PHONES AMPLIFIERS»). Далее сигнал через разъём TIN сигнал поступает на вход регулятора тембров. С выхода регулятора тембров сигнал поступает на разъём TOUT. Для отключения (обхода, BYPASS) регулятора тембров использовано реле K5. Реле позволяет подключить к регуляторам громкости и стереобаланса сигнал непосредственно с разъёма BIN, или сигнал, прошедший регуляторы тембра с разъёма TOUT. Одновременно через разъём SOUT сигнал подаётся на спектроанализатор. Поэтому при включенных регуляторах тембра их положение влияет на показания спектроанализатора. Спектроанализатор можно подключить и до регулятора тембров, для этого на плате буферного усилителя предусмотрен специальный разъем, помеченный как NOT USED.

Известно, что шумы, создаваемые переменными резисторами при регулировке, значительно растут, если в цепи движка протекает ток. Для предотвращения попадания постоянной составляющей на регулятор громкости включены разделительные конденсаторы C19...C22. Для предотвращения щелчков при включении/выключении регулятора тембров, конденсаторы поддерживаются заряженными до напряжения смещения усилителей. Это обеспечивается резисторами R37...R40. Перед регуляторами громкости и стереобаланса включен коммутатор стереорежимов, который выполнен на реле K2...K4. Через разъем VCIN сигнал поступает на регулятор стереобаланса, который выполнен на одиночном переменном резисторе R44 группы А. Пределы регулировки стереобаланса задаются резисторами R43R45. В данном усилителе эти пределы выбраны небольшими, так как высококачественные источники сигнала обычно имеют очень небольшую ошибку стереобаланса. К регулятору стереобаланса дополнительно подключены цепи, которые обеспечивают режим ослабления уровня на 20 dB. Каждая цепь состоит из резистора и контактной группы реле. Реле показано на листе схемы «PROCESSOR MAIN PART». В качестве регулятора громкости применен блок резисторов R46R47 (группа В) с электроприводом.

Рис. 8. В качестве регулятора громкости применен стандартный блок переменных резисторов с электроприводом.

С выхода регулятора громкости сигнал через разъем VCOUT поступает на вход буферного усилителя. Буферный усилитель выполнен на ОУ U3. Коэффициент усиления +8 dB задан делителем обратной связи R26R27 (R31R32). В делителе использованы прецизионные резисторы. С выхода ОУ сигнал через разделительный конденсатор C15 (C18) и ограничительные резисторы поступает на разъем BOUT, а далее - на выходные разъемы усилителя, расположенные на задней стенке корпуса. В выходной цепи включено реле режима "MUTE" K1. Оно через нормально-замкнутые контакты закорачивает выход буферного усилителя на землю, пока обмотка не запитана. Такая реализация режима MUTE обеспечивает наименьшие щелчки при включении и выключении питания. Выходной ток ОУ ограничивается резисторами R29 (R34). Резисторы R48 (R49) ограничивают ток в ситуации, когда на выход усилителя случайно подано какое-то напряжение. Сигнал с выхода ОУ U3 поступает также на вход телефонного усилителя.

Телефонный усилитель представляет собой ОУ U1 (U2), умощненный комплементарным эмиттерным повторителем VT1VT2 (VT3VT4). Коэффициент усиления задан делителем R2R3 (R14R15) и равен +15 dB. Ток покоя эмиттерного повторителя задан цепочкой R5R6VD1VD2 (R17R18VD3VD4) и равен примерно 10 mA. Выходной ток ограничен резистором R12 (R24).

Рис. 9. Под регулятором громкости расположена плата буферного и телефонного усилителя.

Плата буферного усилителя установлена возле передней панели, прямо в нее впаян разъем стереотелефонов. Назначение межблочных разъемов платы следующее: BIN – вход буферного усилителя; BCNT – управление реле; SOUT – выход на фильтры спектроанализатора; VCOUT – выход регулятора громкости; BOUT – выход буферного усилителя на выходные гнезда; TOUT – выход регулятора тембра; TIN – вход регулятора тембра; VCIN – вход регулятора громкости; BPOW – питание ±15V.

Схема регуляторов тембра (лист схемы «TONE CONTROLLER») заимствована из [2], но с некоторыми изменениями. В оригинальной схеме регулятор тембра НЧ был связан по постоянному току с входами ОУ. При регулировке изменялось сопротивление между входами ОУ и землёй, и, как следствие, изменялось напряжение смещения на выходе ОУ. Это вызывало инфронизкочастотные всплески на выходе усилителя во время регулировки тембра НЧ. Для предотвращения этого эффекта в схему введены разделительные конденсаторы C3C4 (C11C12). Потенциал на входах ОУ по постоянному току зафиксирован с помощью резисторов R3R4 (R15R16). Для того чтобы устранить постоянную составляющую тока через регулятор тембра НЧ, вызванную напряжением смещения ОУ, введён ещё один разделительный конденсатор C2 (C10). Технические характеристики регулятора тембра, а также рекомендации по изменению пределов регулировки приведены в [2]. На рис. 10 показана АЧХ регулятора тембра, измеренная при крайних положениях регуляторов.

Рис. 10. Измеренная АЧХ регулятора тембра.

Конструктивно регулятор тембров выполнен на отдельной печатной плате, которая установлена возле передней панели. На плате с помощью уголка закреплены переменные резисторы. Назначение внешних разъемов платы следующее: TOUT – выход регулятора тембра; TIN – вход регулятора тембра; TPOW – питание ±15V.

Рис. 11. Плата регулятора тембра.

Управление усилителем осуществляет микроконтроллер AT89C51 фирмы Atmel. Для того, чтобы снизить энергопотребление в дежурном режиме, блок процессора разбит на две части: дежурную (лист схемы «PROCESSOR STAND BY PART») и основную (лист схемы «PROCESSOR MAIN PART»). Дежурная часть процессора содержит микроконтроллер U1, регистр-защелку адреса U2, микросхему энергонезависимой памяти U3 и шинные формирователи U4, U5. Когда усилитель переходит в дежурный режим (STANDBY), остается включенным лишь один источник питания – DUTY +5В, который питает дежурную часть процессора. В этом режиме шинные формирователи U4, U5 выключаются, отключая от шины обесточенные внешние устройства. Для долговременного хранения параметров использована микросхема энергонезависимой памяти U3 типа 24C04. Протокол шины I2C реализован программно. Дистанционное управление на ИК-лучах использует код RC-5, что позволило применить стандартный пульт. Фотоприемник применен интегральный, тип - SFH506. Он содержит фотодиод, избирательный усилитель с АРУ и формирователь. На выходе фотоприемник формирует стандартные ТТЛ-уровни, которые поступают на вход прерывания микроконтроллера INT0. Декодирование кода RC-5 осуществляется программно. Назначение портов микроконтроллера приведено в таблице:

Порт
Активный уровень
Назначение
INT0
0
вход декодера дистанционного управления (RC-5)
INT1
-
не используется
T0
0
выход включения шинных формирователей
T1
0
выход включения выходов внешних регистров
P1.0
-
вход считывания состояния компаратора АЦП
P1.1
0
выход включения источников питания
P1.2
-
вход считывания состояния датчика положения галетного переключателя LISTEN
P1.3
0
выход сигнала управления биппером
P1.4
-
вход считывания вывода подвижного контакта галетного переключателя LISTEN
P1.5
-
вход считывания вывода подвижного контакта галетного переключателя RECORD
P1.6
-
вход линии возврата 0 кнопок управления
P1.7
-
вход линии возврата 1 кнопок управления
TXD
0
выход сигнала SCL шины I2C
RXD
0
вход/выход сигнала SDA шины I2C

Конструктивно блок дежурной части процессора выполнен на отдельной плате. Назначение межблочных разъемов платы следующее: DATA – шина данных на основную часть процессора; ADDR – шина адреса на основную часть процессора; PAN – разъем, через который подключается фотоприемник системы дистанционного управления; BPR – питание звукового излучателя; RET – линии возврата кнопок управления на передней панели; REC – вывод подвижного контакта галетного переключателя RECORD; LIS – вывод подвижного контакта галетного переключателя LISTEN; S – выход управления биппером; SW – вход датчика положения переключателя; PPOW – питание +5V основное, +5V дежурное и сигнал STANDBY.

Рис. 12. Плата дежурной части процессора.

Плата основной части процессора (лист схемы «PROCESSOR MAIN PART») содержит дешифратор адреса U1 и регистры U2...U6, являющиеся расширением портов вывода микроконтроллера. Выводы разрешения выходов регистров OC объединены и управляются специальным сигналом, что сделано для выключения всех исполнительных устройств на время действия сигнала "сброс" микроконтроллера и на время инициализации.

Рис. 13. Плата основной части процессора.

Регистр U2 служит для управления линиями сканирования кнопок управления S0, S1 и линиями сканирования состояния галетных переключателей L0-L2, R0-R2. Линии сканирования состояния галетных переключателей поступают на дешифраторы (КФ1533ИД7 в корпусах SOIC), которые смонтированы на небольших платах, включенных в разрыве проводов, идущих на переключатели. Сделано это для минимизации количества контактов разъемов и количества проводов, соединяющих основную часть процессора и переключатели.

Регистр U3 служит для управления аналоговым коммутатором платы фильтров спектроанализатора и драйверами двигателей. Разряд D0 этого регистра используется для управления реле «-20 dB».

Регистр U4 служит для управления ЦАП, на котором построен АЦП последовательного приближения. АЦП используется для измерения уровня сигнала в полосах спектроанализатора. В качестве ЦАП применена микросхема КР572ПА1А в 8-разрядном включении. Стабилитрон VD1 является опорным источником ЦАП. Алгоритм последовательного приближения реализован программно. Выходное напряжение ЦАП сравнивается с входным напряжением АЦП с помощью компаратора U11. Резисторы R3 и R2 вводят небольшой гистерезис. C1 уменьшает дребезг компаратора на фронтах. Из тех же соображений номинал нагрузочного резистора R4 выбран относительно большим. Получаемый с АЦП 8-разрядный код затем перекодируется по логарифмической таблице и отображается в виде столбиков на светодиодном дисплее. Инвертирующий вход компаратора является входом АЦП, на него подается напряжение с блока фильтров спектроанализатора.

Регистр U5 служит для управления реле платы буферного усилителя и светодиодами «EQ. BYPASS». Кроме того, этот регистр формирует сигналы LE (Listen Enable) и RE (Record Enable), которые разрешают включение реле селектора входов. Эти сигналы нужны для реализации коммутации по принципу «break before make». Для непосредственного управления реле служат мощные логические элементы с открытым коллектором U12 типа К155ЛП9.

Регистр U6 служит для управления реле селектора входов. Выходные сигналы регистра поступают на дешифраторы U7, U8, далее на буферные элементы U13-U15. Сигналы разрешения поступают на дешифраторы с регистра U5. Для управления реле MON1 и MON2 дешифратор не используется.

Конструктивно основная часть процессора выполнена на отдельной плате. Назначение межблочных разъемов платы следующее: DATA – шина данных с дежурной части процессора; ADDR – шина адреса с дежурной части процессора; SL – линии сканирования кнопок управления; LCNT – на дешифратор сканирования переключателя LISTEN; RCNT – на дешифратор сканирования переключателя RECORD; MCNT – управление драйверами двигателей; FCNT – управление аналоговым коммутатором фильтров; LL – светодиоды, смонтированные в ручке переключателя LISTEN; RL – светодиоды, смонтированные в ручке переключателя RECORD; AIN – вход АЦП, сигнал поступает с выхода аналогового коммутатора фильтров; CMP – выход компаратора, поступает на порт P1.0 процессора; EL – светодиоды EQ. BYPASS; VL – светодиоды, смонтированные в ручке регулятора громкости; BCNT – управление реле буферного усилителя; DDATA – шина данных на светодиодный дисплей; DADDR – шина адреса на светодиодный дисплей; LISR – управление реле селектора входов LISTEN; RECR – управление реле селектора входов RECORD; MONR – управление реле селектора входов MONITOR; MPOW – питание +5V, ?15V и +12V(питание реле).

Усилитель имеет встроенный 7-полосный спектроанализатор. Выделение частотных полос и получение напряжений, которые пропорциональны квазипиковым уровням сигналов в этих полосах производится аппаратно в аналоговом виде. Долее эти напряжения преобразуются в цифровой вид с помощью 8-разрядного АЦП, на входе которого установлен мультиплексор. Все дальнейшие преобразования происходят программно.

Аналоговая часть спектроанализатора (лист схемы «FILTERS») содержит буферный усилитель на ОУ DA1 и набор из семи полосовых активных фильтров. Полосовые фильтры имеют центральные частоты 17000Hz, 7000Hz, 3000Hz, 1000Hz, 375Hz, 150Hz и 60Hz. Для того чтобы исключить "провалы" на индицируемом спектре, АЧХ фильтров сделаны сильно перекрывающимися. Выходные сигналы полосовых фильтров подвергаются двухполупериодному выпрямлению и сглаживанию, затем через аналоговый коммутатор U1 поступают на вход АЦП. Полосовые фильтры вместе с детекторами выполнены на микросхемах К157ДА1. Выпрямленное напряжение сглаживается, затем поступает на вход аналогового коммутатора, который позволяет по очереди подключать каждый сигнал на вход АЦП.

Рис. 14. Измеренные АЧХ фильтров спектроанализатора.

Конструктивно блок фильтров спектроанализатора выполнен на отдельной плате, которая расположена под платой основной части процессора (поэтому ее фотографии нет). Назначение межблочныхразъемов платы следующее: SOUT – сюда поступает сигнал с буферного усилителя; AIN – входной сигнал АЦП; FCNT – управление аналоговым коммутатором; FPOW – питание ±15V.

Светодиодный дисплей спектроанализатора (лист схемы «LED DISPLAY») состоит из семи столбиков по 9 светодиодов. Нижние светодиоды столбиков включены все время, пока дисплей включен (они индицируют уровень -оо dB). Еще по одному светодиоду на каждый столбик используется для подсветки трафаретов, на которых находятся надписи центральных частот полос спектроанализатора. Трафареты напечатаны на струйном принтере на специальной прозрачной пленке. Для равномерной засветки под трафареты помещен слой матовой пленки, которая используется для печати на лазерных принтерах. Кроме того, конструкция дисплея такова, что под каждым трафаретом образована полость, стенки которой хорошо рассеивают свет (белый полистирол). Вспомогательные светодиоды питаются через транзисторный ключ VT1VT2, что позволяет их отключать в режиме DISPLAY OFF. Еще семь светодиодов используются для подсветки трафаретов со специальными надписями: MUTE, REV, MONO, L, R, SW, DAT.

Рис. 15. Рисунок дисплея спектроанализатора.

Для каждого светодиода используется отдельный выход регистра, динамическая индикация не используется. Это исключило наличие больших импульсных токов и помех от них. Светодиоды питаются непосредственно втекающим выходным током регистров. Резисторами установлено значение рабочего тока светодиодов около 10мА. Нагрузочной способности регистров U1-U8 типа 74ALS574 вполне достаточно, хотя для уменьшения количества выделяемого на корпусах регистров тепла желательно применить регистры с большей нагрузочной способностью, например, 74AC574. Сигналы записи данных в регистры формируются дешифратором U9, который подключен к шине адреса.

Рис. 16. Дисплей спектроанализатора представляет собой "бутерброд" из двух плат.

Конструктивно светодиодный дисплей выполнен на двух платах. Платы закреплены параллельно передней панели напротив окна, которое закрыто дымчатым оргстеклом. Сразу за стеклом расположена пластмассовая маска дисплея, в которой для каждого светодиода и для каждого трафарета сделан вырез. В столбиках применены прямоугольные светодиоды фирмы HEWLETT-PACKARD, для подсветки трафаретов (как и во всех других местах усилителя) – круглые светодиоды диаметром 3 мм фирмы KINGBRIGHT. На одной плате дисплея размещены светодиоды и ограничительные резисторы. Для повышения плотности монтажа применены SMD резисторы типоразмера 1206. На другой плате размещены микросхемы регистров и дешифратор. Между собой платы соединены жгутом проводов МГТФ. Назначение межблочных разъемов плат следующее: DDATA – шина данных; DADDR – шина адреса; DPOW – питание +5V.

Рядом с дисплеем с обратной стороны передней панели установлена плата (лист схемы «FACE PANEL AND SWITCHES»), на которой расположены кнопки управления «MODE» (SB2), «MUTE» (SB3), «EQ. BYPASS» (SB4), два светодиода «EQ. BYPASS» (VD2VD3) и фотоприемник дистанционного управления U1. К этой же плате подключена и кнопка «STANDBY» (SB1), расположенная вместе со светодиодом «POWER» (VD1) на небольшой плате в левой части панели. Светодиоды «EQ. BYPASS» размещены в середине шкал регуляторов тембра. Включение этих светодиодов символизирует среднее положение регуляторов. Фотоприемник дистанционного управления находится напротив окна, которое закрыто дымчатым оргстеклом. В качестве фотоприемника U1 используется микросхема SFH506 фирмы SIEMENS. В ручках переключателей и регулятора громкости установлено по три последовательно соединенных светодиода, которые подсвечивают рассеиватель в виде полоски из молочного оргстекла.

Нажатие кнопок управления сопровождается звуковым сигналом. Для генерации звуковых сигналов используется специальная схема, собранная на небольшой плате. В качестве излучателя использован пъезокерамический звонок типа ЗП-25. Программное формирование звука не используется, микропроцессору достаточно лишь сформировать одиночный импульс, который запускает одновибратор на U1A, который, в свою очередь, разрешает работу генератора на U1B. Излучатель включен между парафазными выходами триггера, что повышает громкость звукового сигнала. Назначение межблочных разъемов платы следующее: BPR – питание +5V; S – сигнал управления звуком; PLED – питание светодиода POWER, которое транзитом проходит через эту плату.

Галетные переключатели LISTEN и RECORD имеют 7 положений и 1 направление. На контактах переключателей смонтированы диоды VD1-VD14, провода с которых идут на дешифраторы U2, U3.

Переключатель LISTEN оборудован электроприводом. Электродвигатель через пассиковую передачу, червячный редуктор и фрикционную муфту связан с валом переключателя. Дополнительно, на валу переключателя установлен датчик положения, контакты которого замкнуты только тогда, когда переключатель находится строго в положении фиксации. В качестве датчика положения применена еще одна галета, повернутая на половину шага переключателя. Использован тот факт, что точно посередине между двумя положениями соседние контакты галеты замыкаются. Поскольку концевой выключатель замыкается точно в момент прохода положения фиксации, а двигатель нельзя мгновенно остановить, программа производит кратковременное реверсирование двигателя.

Рис. 17. Конструкция привода переключателя входов.

В редукторе привода переключателя использованы детали от обычного кассетного плейера: большой шкив – это ведущий узел плейера, подшипник ведущего вала выпилен из шасси плейера и закреплен на кронштейне, который согнут из листовой стали. Сверху на ведущий вал через латунную трубку напрессован червяк, взяый из счетчика расхода магнитной ленты катушечного магнитофона. В зацеплении с червяком находится шестерня, которая свободно вращается на валу переключателя. Шестерня с помощью пружины прижата к шкиву, который жестко установлен на валу. К шкиву приклеено фетровое кольцо. Пружина находится между двумя латунными чашками и в определенной степени сжата. Степень ее сжатия определяется размером втулки, которая находится между чашками. Таким образом, шестерня и шкив образуют муфту скольжения, которая с точностью до некоторого момента механически изолирует червячный редуктор от вала переключателя. Благодаря этому механизм не препятствует ручному переключению и является устойчивым к любым действиям пользователя.

Драйверы двигателей переключателя и регулятора громкости (лист схемы «MOTOR DRIVERS») выполнены по мостовой схеме на мощных ОУ DA1-DA4 типа К157УД1. Применение ОУ дает преимущества: простое управление от уровней ТТЛ; возможность регулировки скорости двигателя; наличие динамического торможения двигателя. Динамическое торможение осуществляется за счет наличия обратной связи. После снятия управляющего сигнала драйвер поддерживает на двигателе нулевое напряжение, что эквивалентно короткому замыканию выводов двигателя. Эффективность динамического торможения хорошо заметна как на приводе регулятора громкости, так и на приводе переключателя. Кроме того, на приводе переключателя в некоторых случаях для торможения используется реверсирование. Блок питания (лист схемы «POWER SECTION») построен на основе микросхем интегральных стабилизаторов DA1-DA5 и обеспечивает следующие выходные напряжения:

  • +5В для питания цифровой части
  • ±15В для питания аналоговой части
  • +12В для питания реле и двигателей части
  • +5В дежурное (DUTY)

Все источники (кроме +5V дежур.) могут быть отключены сигналом STANDBY, который поступает с порта P1.1 процессора. Для этого на входе стабилизаторов имеются транзисторные ключи VT1-VT10. Включение источников производится низким логическим уровнем, так как во время действия сигнала RESET порты процессора находятся в состоянии логической единицы.

Рис. 17. Источник питания: экранированный трансформатор, плата, стабилизаторы на радиаторе.

Микросхемы стабилизаторов размещены на ребристом радиаторе с площадью поверхности около 300 см2 (рис. 17). Первичная обмотка трансформатора подключена к сетевому разъему через небольшую плату, на которой расположен предохранитель и выключатель. Плата расположена вблизи от трансформатора, а выключатель связан с кнопкой POWER пластмассовым толкателем. Плата для безопасности закрыта сверху оргстеклянной крышкой. Сетевой трансформатор помещен в экран из стали толщиной 1.5 мм. Обмоточные данные трансформатора приведены на схеме.

Пульт дистанционного управления (лист схемы «REMOTE CONTROL UNIT») сделан на основе стандартного пульта от телевизора HORIZONT. Для пульта изготовлена специальная этикетка на самоклеющейся пленке по технологии (изображение этикетки можно найти в файле PA-8000_rc.cdr). Для того чтобы пульт усилителя не влиял на телевизор, номер системы изменен с 00H на 0AH. Для этого вывод Z0 микросхемы U1 отключен от вывода DR0, а вместо этого вывод Z1 подключен к DR2.

Конструктивно усилитель выполнен в корпусе, который изготовлен из листового полистирола толщиной 2.5мм. Основой корпуса усилителя является шасси шириной 342 мм и глубиной 268 мм, которое одновременно служит нижней стенкой корпуса. Для увеличения жесткости шасси имеет коробчатую конструкцию. Короб образуют пластмассовые передняя и задняя панели, закрепленные на шасси и связанные поперечными ребрами. Для склейки полистироловых деталей использовался клей, представляющий собой стружку полистирола, растворенную в тетрагидрофуране. На шасси на пластмассовых стойках закреплены все блоки и печатные платы. Стойки представляют собой кубики, выпиленные из толстого листового полистирола, в которых сделано отверстие с резьбой M3 и которые приклеены к шасси. Еще лучше для крепления плат использовать саморезы, тогда в стойках нужны просто отверстия без резьбы. Более подробно компоновку усилителя можно помиотреть на рис. 18.

Рис. 18. Компоновка усилителя.

Передняя панель тоже имеет коробчатую конструкцию. Она имеет ширину 348 мм, высоту 68 мм и глубину 15 мм. Надписи на панель нанесены с помощью переводных шрифтов. Панель склеена из деталей, изготовленных из черного листового полистирола. Для дисплея, ручек и кнопок в панели проделаны отверстия. Наибольшие проблемы были с ручками регулятора громкости и переключателей. Дизайн требовал круглых ручек большого диаметра. Их изготовление в домашних условиях вызвало затруднение. К счастью, поиск подходящего материала все же завершился успехом: в одном из магазинов был обнаружен косметический крем "Нежность" в полистироловых баночках, крышки от которых идеально подошли для ручек. В крышки вклеены другие ручки, малого диаметра, но имеющие посадочные места под валы переключателей и регулятора. Надфилем в каждой ручке сделан пропил шириной 1.5 мм, в который вставлена полоска молочного оргстекла. Сзади эта полоска подсвечивается тремя светодиодами, которые установлены внутри ручки. Молочное оргстекло является хорошим рассеивателем, в результате полоска светится абсолютно равномерно.

Все кнопки самодельные, изготовлены из черного полистирола. Передней поверхности каждой кнопки с помощью надфиля придана сферическая форма, затем кнопка отполирована. Кнопки подвешены на упругих полосках из тонкого полистирола, которые приклеены сзади к передней панели. Напротив кнопок установлена плата, в которую впаяны микропереключатели. Напротив светодиодов в передней панели проделаны отверстия диаметром 2 мм, в которые установлены рассеиватели - цилиндрики из молочного оргстекла. Цилиндрики изготовлены с помощью надфиля из листового оргстекла. Передний торец рассеивателя находится на одном уровне с поверхностью панели. Светодиоды подсвечивают противоположный торец рассеивателя. Благодаря рассеивателям, угол обзора таких индикаторов приближается к 180 градусам и обеспечивается высокая равномерность свечения. Фотоприемник дистанционного управления находится напротив окна, которое закрыто дымчатым оргстеклом. В качестве ручек для регулятора тембра использованы стандартные ручки от телевизора "HORIZONT".

Задняя панель склеена из черного листового полистирола. Надписи выполнены в виде этикеток на самоклеющейся пленке. Верхняя крышка усилителя имеет П-образную форму и склеена из листового полистирола (можно взять материал любого цвета, так как черный полистирол самый дефицитный). Ее поверхность покрыта самоклеющейся пленкой ORACAL черного цвета с матовой поверхностью.

Рис. 19. Собранный усилитель.

Настройка усилителя заключается в установке тока покоя телефонного усилителя на уровне 10 мА с помощью резисторов R5R6 (R17R18). Ток покоя контролируют по падению напряжения на резисторах R10R11 (R22R23). Затем необходимо установить желаемую скорость вращения приводов регулятора громкости и переключателя входов с помощью подстроечных резисторов R2, R13.

Следует сказать несколько слов о возможных усовершенствованиях усилителя. В первую очередь это относится к элементной базе. Усилитель разрабатывался на доступных в то время и дешевых компонентах. Сейчас имеются компоненты, применение которых может улучшить параметры усилителя или упростить его конструкцию. В сигнальном тракте используются ОУ К157УД2 и К157УД3, которые хоть и весьма неплохие, но уже являются устаревшими. Представляется возможной их замена на более качественные (но и более дорогие) ОУ, например, NE5532, OPA2134, LM833, NJM4580 и подобные. В схеме управления для расширения портов микроконтроллера используются параллельные регистры. Это требует организации громоздкой параллельной шины. Удобнее применить сдвиговые регистры с встроенной защелкой типа 74HC595, которые загружаются через последовательную шину SPI, или расширители шины I2C типа PCF8574. АЦП спектроанализатора также сделан максимально дешевым, зато он получился громоздким. Можно применить интегральный 8-ми канальный АЦП с последовательной шиной, например, AD7888 от Analog Devices. Еще лучше заменить микроконтроллер более современным со встроенным АЦП, например, ATmega8. Или взять еще более мощный контроллер, например, семейства STM32 и реализовать спектроанализатор программно, применив быстрое преобразование Фурье. Для управления реле удобно применять драйверы ULN2003, которые имеют встроенные защитные диоды и способны коммутировать ток до 500 mA. Еще лучше применить умощненную версию регистра 74HC595 типа TPIC6С595. Изменений можно внести очень много, но будет ли это воплощено в жизнь, пока сказать не могу. Так или иначе, вот уже больше 20 лет этот усилитель радует своим звуком, совершенно нет оснований что-то менять.

References:
  1. Н. Сухов. Проектирование малошумящих усилителей звуковой частоты. Радиоежегодник 1986, Москва, издательство ДОСААФ СССР, 1986, стр. 40 – 54.
  2. Н.Сухов. Регулятор громкости и тембра. Радио, №10, 1990 г., стр. 58 - 61.
Downloads:
pa-8000_sch_h.pdf (273 kB) - принципиальная схема усилителя в формате pdf.
pa-8000_sch.pdf (278 kB) - схема с другим форматированием в формате pdf.
pa-8000_pcb.zip (1568 kB) - рисунки печатных плат (на миллиметровке и в PCAD 4.5).
pa-8000_source.zip (17 kB) - архив с исходным текстом пролграммы (ASM MCS-51).
Ридико Леонид Иванович www.leoniv.diod.club e-mail: wubblick@yahoo.com