Wzmacniacz do aktywnej kolumny głośnikowej.pdf

2360

Wzmacniacz

do aktywnej

kolumny głośnikowej

Do czego to służy?

Nie tak dawno, w artykule opisującym

budowę wzmacniacza do „kina domowe−

go”, pozwoliłem sobie wyrazić opinię, że

budowa kolumn głośnikowych w warun−

kach amatorskich jest przedsięwzięciem

skazanym z góry na niepowodzenie. Rze−

czywiście, takie jest moje zdanie, ale ... nie

zgadzam się z nim! A właściwie w dalszym

ciągu utrzymuję, że budowa klasycznego

zespołu głośnikowego, wyposażonego

w bierne filtry kierujące dźwięki o właści−

wych częstotliwościach do odpowiednich

głośników jest dla nas zbyt trudna. Wykona−

nie w warunkach amatorskich dławików

o odpowiednich, bardzo wysokich parame−

trach jest z pewnością mało realne. Zdoby−

cie kondensatorów bipolarnych o dużych

pojemnościach także nie należy do łatwych

zadań, a i obliczenie parametrów zwrotnic

może niejednego amatora (zawodowca też!)

przyprawić o ból głowy. Co zatem należy

zrobić, jeżeli jakieś zadanie jest niewyko−

nalne? To proste, należy „obejść bokiem”

trudności i zastosować równoważne rozwią−

zanie alternatywne. Takim rozwiązaniem

jest zbudowanie głośnikowej zwrotnicy ak−

tywnej, a właściwie całego zespołu wzmac−

niaczy zasilających głośnik nisko−, średnio−

i wysokotonowy w kolumnie. Wykonanie

takiego układu nie przekracza z pewnością

możliwości nawet niezbyt zaawansowanego

konstruktora. Nie bez znaczenia jest też

fakt, że koszt elementów potrzebnych do

budowy zwrotnicy aktywnej jest nieporów−

nywalnie niższy, niż koszt zakupu odpowie−

dniej jakości kondensatorów i dławików

niezbędnych do wykonania biernej zwrotni−

cy głośnikowej. Ponadto w porównaniu ze

zwrotnicami biernymi filtry aktywne mają

jeszcze inne zalety, jak na przykład pomijal−

nie małe straty mocy i brak jakichkolwiek

problemów z przesunięciem fazowym sy−

gnału. W przypadku wymiany głośnika na

inny, dopasowanie charakterystyki filtru do

parametrów głośnika sprowadza się zwykle

do wymiany kilku kondensatorków, a nie

przewijania dławików lub wymiany ko−

sztownych kondensatorów bipolarnych.

Do rozpoczęcia prac nad budową ak−

tywnej kolumny głośnikowej skłoniła mnie

przede wszystkim lektura ... katalogu firmy

SGS−THOMPSON. Potrzebowałem uzy−

skać jakieś dane na temat popularnej koń−

cówki mocy typu TDA2030 i po uzyskaniu

potrzebnych informacji zacząłem dalej

przeglądać katalog. Zaowocowało to na−

tknięciem się na bardzo ciekawą aplikację,

firmowaną przez SGS. Był nią kompletny

wzmacniacz do kolumny aktywnej, zreali−

zowany z wykorzystaniem trzech scalo−

nych wzmacniaczy mocy typu TDA2030,

a więc elementów bardzo tanich i łatwych

do zdobycia. Prostota tego wyjątkowo cie−

kawego układu tak mnie urzekła, że prawie

natychmiast zaprojektowałem płytkę ob−

wodu drukowanego i po zmontowaniu

układu przystąpiłem do jego testowania.

Wyniki testów okazały się na tyle obiecują−

ce, że postanowiłem nie zwlekając przeka−

zać opis wykonanego wzmacniacza moim

Czytelnikom.

Jednak wzmacniacze i zwrotnica aktywna

to nie wszystko, co jest potrzebne do wyko−

nania kolumny głośnikowej. Potrzebna jest

także solidnie wykonana obudowa o odpo−

wiednich parametrach, której zaprojektowa−

nie i wykonanie nie jest bynajmniej sprawą

prostą. I tu także pomogła mi lektura cieka−

wego miesięcznika jakim jest Elektor Elek−

tronik. W jednym z ostatnich numerów pol−

skiej edycji tego pisma znalazłem nie tylko

opis ciekawej kolumny głośnikowej, nadają−

cej się do budowy w warunkach amatorskich.

Zamieszczono tam także opisy kilku kolumn

produkcji renomowanych firm, z których

przynajmniej dwie nadają się do amatorskiej

realizacji.

Mamy więc wszystko, czego potrzebowa−

liśmy. Zapoznam Was za chwilę z konstruk−

cją trójpasmowego wzmacniacza do kolum−

ny aktywnej i podam podstawowe dane doty−

czące współpracującej z naszym urządze−

niem kolumny głośnikowej. Natomiast

w sprawie szczegółów wykonania obudowy

kolumny i doboru głośników odsyłam Was

do lektury numeru 1/98 Elektora Elektronika

(dostępny jako egzemplarz archiwalny

w ofercie AVT).

Elektronika dla Wszystkich

(moc muzyczna)

Maksymalna moc kanału wysokotonowego :

15W/4 Ω (moc muzyczna)

Częstotliwości podziału: 300Hz i 3kHz

Zniekształcenia nieliniowe dla wszystkich kana−

łów: 0,06% przy 2/3 maksymalnej mocy wyjściowej

Napięcie zasilania: 36VDC

Jak więc widzicie, maksymalna suma−

ryczna moc wyjściowa naszej kolumny nie

może przekroczyć 80W. W warunkach do−

mowych moc taka jest jednak całkowicie wy−

starczająca, nawet po uwzględnieniu ko−

niecznej „rezerwy mocy” wzmacniaczy. Ko−

lumna taka, a właściwie dwie kolumny nada−

Wykaz elementów

Kondensatory

C1,, C2,, C8,, C11,,C23 . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF

C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2200

F/40

F/25

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18nF

C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF

C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

F/25V

C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 µµ F/25

C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

F/25

C14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,,8nF

C15,, C18,, C19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,,3nF

C17,, C16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C22,, C21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4700 µµ

F/50

Rezystory

R1,, R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,,5/5W

R3,, R10,, R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1/0,,5W

R4,, R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,,3k

Rys. 1 Schemat elektryczny

ją się znakomicie do zastosowania jako

główne zestawy głośnikowe podczas realiza−

cji kina domowego, a także mogą być dosko−

nałym elementem wykonawczym typowego

zestawu HiFi stereo.

Podstawowe parametry

elektryczne układu TDA2030

Napięcie zasilania: +/−6V ... +/−22V

Prąd spoczynkowy: 50 ...80mA

Moc wyjściowa przy obciążeniu 4 ΩΩ

R11,, R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,,2k ΩΩ

R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,,8k

R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12k

2x19V: 18W

Moc wyjściowa przy obciążeniu 8 ΩΩ

Półprzewodniki

BR1 mosttek prosttowniiczy 3A

D1,, D2,, D3,, D4,, D5,, D6 . . . . . . . . . . . . . . .1N4001

IIC1,, IC2,, IC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA2030

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD911

T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BD912

Pozostałe

CON1,, CON2,, CON3,, CON4,, CON5 ARK2*

5 podkłładek izollacyjjnych miikowych lub siilliikono−

wych

5 tullejjek izollacyjjnych

CON1,, CON2 i CON3 niie wchodzą w skłład kiittu

Jak to działa?

Na rysunku 1 został przedstawiony sche−

mat elektryczny trzech wzmacniaczy zasila−

jących kolumnę głośnikową wraz z potrzeb−

nymi do ich prawidłowego działania filtrami.

Mam nadzieję, że podzielicie moją opinię na

temat prostoty i elegancji tego rozwiązania

(mogę tak twierdzić, ponieważ nie jestem je−

go autorem). Głównymi elementami układu

są trzy układy scalone typu TDA2030, peł−

niące jednocześnie funkcje wzmacniaczy

mocy i elementów filtrów aktywnych roz−

dzielających pasmo akustyczne na trzy

podzakresy. Przyjrzyjmy się więc bliżej „bo−

haterowi dnia”, nieco już leciwemu układowi

TDA2030.

2x19V: 12W

Pasmo przenoszenia: 10Hz ... 100kHz

Zniekształcenia harmoniczne przy

±0,1 ... 10W/4 ΩΩ : 0,03%

Zabezpieczenia: przeciwzwarciowe

i przed przeciążeniem termicznym

Obudowa: Pentawatt5

W naszym układzie trzy TDA2030 zosta−

ły wykorzystane nie tylko jako końcówki

mocy, ale także jako aktywne elementy

trzech filtrów: dolnoprzepustowego, środko−

woprzepustowego i górno przepustowego.

Wzmacniacz IC1 pracuje w układzie wzmac−

niania tonów niskich, przenosząc dźwięki

o częstotliwości mniejszej od 300Hz. W tym

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT − 2360

Elektronika dla Wszystkich

Zanim jednak przejdziemy do opisu pro−

ponowanej konstrukcji, zapoznajmy się z jej

podstawowymi parametrami technicznymi.

Maksymalna moc kanału niskotonowego:

40W/4 Ω (moc muzyczna)

Maksymalna moc kanału średniotonowego:

25W/4

C4,, C9,, C13,, C20 . . . . . . . . . . . . . . . . .100

ΩΩ

R5,, R16,, R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100/0,,5W

R6,, R7,, R9,,R14,,R15,, R21,,R22,, R23 . . . . . . . .22k ΩΩ

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680

pasmie akustycznym przenoszone są najwięk−

sze moce i dlatego wzmacniacz ten został wy−

posażony w „dopalacz” zbudowany na tranzy−

storach T1 i T2. Wzmacniacz IC2 wraz z ukła−

dem podwójnego filtru o charakterystyce

środkowoprzepustowej odpowiedzialny jest

za przekazanie do głośnika dźwięków o po−

średnich częstotliwościach, od 300Hz do

3kHz. Wzmacniacz IC3 jest najmniej obcią−

żonym fragmentem układu, ponieważ prze−

nosi jedynie najwyższą część pasma aku−

stycznego, powyżej 3kHz.

Zastosowane w układzie filtry są filtrami

Buttherwortha drugiego rzędu. To co napi−

sałem o częstotliwościach podziału pasma

akustycznego nie oznacza, że podział ten

dokonywany jest idealnie równo, jakby

„cięcia nożem”. W rzeczywistości pasma

akustyczne zachodzą lekko na siebie, co

umożliwia uzyskanie doskonałych efektów

akustycznych.

Układ zasilany jest z wewnętrznego zasi−

lacza zbudowanego z wykorzystaniem pro−

stownika pełnookresowego BR1. Wyprosto−

wane napięcie wygładzane jest za pomocą

kondensatorów C21 i C22. Do wejścia

CON4 należy dołączyć transformator siecio−

wy o napięciu na uzwojeniu wtórnym wyno−

szącym 24V. Uzyskamy w ten sposób napię−

cie stałe o wartości ok. 36V, bezpieczne dla

układów i umożliwiające uzyskanie pełnej

mocy wyjściowej.

styku elementu półprzewodnikowego z ra−

diatorem.

Po prowizorycznym przykręceniu tranzy−

storów i układów scalonych do radiatora

wkładamy ich końcówki lutownicze we wła−

ściwe otwory w płytce drukowanej i po do−

kładnym wyrównaniu radiatora względem

płytki (konieczne jest zachowanie kąta pro−

stego pomiędzy tymi elementami), lutujemy.

Kolejną czynnością będzie mocne dokręce−

nie elementów półprzewodnikowych do ra−

diatora, a następnie wlutowanie w płytkę du−

żych kondensatorów elektrolitycznych.

Mam nadzieję, że wykonane przez Was

układy odziedziczą cechy prototypu i „od−

palą” od razu, bez jakiejkolwiek regulacji

i poprawek. Zawsze jednak powtarzam, że

tylko ten się nigdy nie myli, kto nic nie ro−

bi. W pośpiechu spowodowanym chęcią jak

najszybszego usłyszenia efektów swojej

pracy łatwo o pomyłkę i dlatego też polecał−

bym użyć za pierwszym razem zasilacza

z ograniczeniem prądowym lub ograniczyć

prąd pobierany z zasilacza wbudowanego

w układ. Możemy to uczynić włączając

w szereg z wtórnym uzwojeniem transfor−

matora sieciowego rezystor 100 ...

200Ω /10W. Przy takim zasilaniu sprawdza−

my, czy napięcie na wyjściach głośniko−

wych jest dokła−

dnie równe poło−

wie napięcia zasi−

lania. Następnie

podłączamy gło−

śniki i wysterowy−

wując wzmacniacz

słabym sygnałem

sprawdzamy obe−

cność dźwięku

w głośnikach. Je−

żeli te próby wy−

padną pomyślnie,

to możemy już

bezpośrednio dołą−

czyć do układu

transformator sie−

ciowy o napięciu

na uzwojeniu wtór−

Rys. 2 Schemat montażowy

nym wynoszącym 24VAC i mocy min.

100W.

Otwarta pozostaje jeszcze sprawa wyko−

nania kolumn głośnikowych, z którymi nasze

wzmacniacze będą współpracować. W EdW

nie zajmujemy się opisywaniem prac mecha−

nicznych lub stolarskich i dlatego też odsy−

łam Was do lektury wspomnianego wyżej ar−

tykułu w Elektorze Elektroniku. Szczególnie

polecałbym Wam wykonanie „naściennego

zespołu głośnikowego” opisanego w tym nu−

merze EE. Znajdziecie tam też szczegółowy

opis budowy kolumny głośnikowej TOLO−

MEO produkcji znanej niemieckiej firmy IT.

Kolumna ta wyjątkowo dobrze nadaje się do

odtworzenia w warunkach amatorskich, a za−

mieszczone w artykule szczegółowe rysunki

techniczne pozwolą na samodzielne wykona−

nie odpowiednio zwymiarowanych kształtek

lub zlecenie tych prac do wykonania zakła−

dowi usługowemu. Opisy budowy kolumn

zamieszczane były także w Elektronice Prak−

tycznej oraz w wielu innych pismach dla

elektroników.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 2 została pokazana mozai−

ka ścieżek płytki obwodu drukowanego,

wykonanego na laminacie jednostronnym,

oraz rozmieszczenie na niej elementów.

Montaż wszystkich elementów z wyjąt−

kiem układów scalonych i tranzystorów

wykonujemy w typowy sposób, rozpoczy−

nając od wlutowania w płytkę dwóch zwo−

rek, rezystorów, a kończąc na elementach

o średnich gabarytach. Celowo napisałem,

że pierwszą fazę montażu musimy zakoń−

czyć na wlutowaniu elementów o średnich

wymiarach, ponieważ z montażem dużych

kondensatorów elektrolitycznych musimy

chwilę zaczekać.

Po wlutowaniu w płytkę wyżej wymie−

nionych elementów przystępujemy do

zmontowania w jedną całość płytki z ele−

mentami i radiatora. Po dokładnym zazna−

czeniu otworów w radiatorze, wiercimy je

wiertłem o średnicy 3mm. Następnie lekko

przykręcamy układy scalone do radiatora,

nie zapominając o obligatoryjnym za−

stosowaniu podkładek i tulejek izolacyj−

nych. Niezastosowanie tych elementów

prowadziłoby do powstania totalnej ka−

tastrofy, czyli zwarcia w układzie, które

zakończyłoby się uszkodzeniem co naj−

mniej kilku elementów. Nie zapominaj−

my także o zastosowaniu pasty silikono−

wej zmniejszającej opory termiczne na

Zbigniew Raabe

REKLAMA · REKLAMA · REKLAMA · REKLAMA

Z ESTAW STARTOWY - WZMACNIACZE OPERACYJNE

Z OFERTY AVT

Cena 30zł

Informacje dotyczące zamawiania towarów na stronie 105.

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: