Журнал Радио 2 номер 2002 год. ЗВУКОТЕХНИКА

Журнал Радио 2 номер 2002 год. ЗВУКОТЕХНИКА СХЕМОТЕХНИКА АВТОМОБИЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ А. ШИХАТОВ, г. Москва  Окончание. Начало см. в "Радио", 2001, ╧10-12; 2002, ╧ 1

На рис. 15 приведена схема кроссовера одного из специализированных усилителей для работы с сабвуфером. Сохранена нумерация элементов, использованная изготовителем; цепи питания не показаны.


Увеличить

Первый каскад — буферный на сдвоенном ОУ DA102. Далее сигнал поступает на ФВЧ второго порядка, выполненные на ОУ микросхемы DA101. Применение фильтров позволяет исключить перегрузку малогабаритных АС нижними частотами диапазона. Частота среза ФВЧ перестраивается в полосе 30...600 Гц четырехсекционным переменным резистором VR101. Поскольку для ФВЧ Баттерворта сопротивление резисторов первого и второго звеньев должны отличаться в два раза, параллельно одной из секций подключены резисторы R104 (R204) У такого решения есть особенность — характеристика Баттерворта сохраняется в достаточно узкой полосе перестройки (примерно до 100 Гц). Далее пропорциональность сопротивлений нарушается, и в верхней границе диапазона фильтр превращается в равнокомпонентный. В отличие от фильтров Баттерворта, равнокомпонентные фильтры имеют более плавный перегиб АЧХ, а спад начинается относительно далеко от частоты среза (рис. 16). С выхода фильтров сигнал через буферные повторители на сдвоенных ОУ DA106, DA107 поступает на линейные выходы фронтальных и тыловых каналов к внешнему усилителю.

Оставшаяся часть устройства формирует сигнал для сабвуфера. С выхода буферных каскадов на DA102 сигнал через сумматор на резисторах R106, R206 поступает на ФВЧ четвертого порядка ("Subsonic"), выполненный на сдвоенном ОУ DA103. Частота среза изменяется в интервале 10... 130 Гц четырехсекционным переменным резистором VR102. Затем сигнал подается на ФНЧ третьего порядка на ОУ DA104.1, частота среза которого изменяется в интервале 20...200 Гц четырехсекционным резистором VR103. Выбранное сочетание частот среза позволяет получить практически любую результирующую АЧХ — вплоть до колоколообразной. Некоторые варианты АЧХ фильтров приведены на рис. 17.

После фильтрации сигнал через регулятор уровня VR105 поступает на корректирующий усилитель (DA104.2). В цепи ООС этого каскада включен эквивалент последовательного колебательного контура — на DA105.1, аналогичный показанному на рис. 13 (DA3.2). Переменный резистор VR104 (регулятор подъема басов, называемый "X-bass или "Super bass") изменяет степень включения контура в цепь ООС, повышая коэффициент усиления каскада на частоте 45 Гц в интервале 0...+ 18 дБ.

Последний каскад на ОУ DA105.2 — фазовый корректор. Необходимость его применения вызвана тем, что в фильтрах высокого порядка возникает значительный сдвиг фазы сигнала. Кроме того, поскольку в подавляющем большинстве автомобилей сабвуфер устанавливают в багажнике или задней части салона, излученный им сигнал задержан относительно сигнала фронтальной АС. Совокупное воздействие этих факторов вызывает воспринимаемое на слух "отставание" баса. Особенно заметен этот эффект, если сабвуфер воспроизводит частоты выше 70...80 Гц. В ряде случаев "состыковать" полосы по фазе удается простой сменой полярности подключения динамической головки сабвуфера, но для более точной настройки необходим фазовый корректор.

На рис. 18 приведены фазочастотные характеристики этого каскада для различных значений сопротивления резистора VR106. Частота, на которой вносимый корректором сдвиг фазы составляет 90 град., определяется посто-янной времени цепи C118VR106. Линейный участок ФЧХ простирается примерно на одну октаву вверх и вниз от частоты настройки.

Применение фазового корректора оправдано не только для сабвуфера — введение сдвига фазы на средних частотах позволяет скорректировать звуковую сцену. Поэтому аналогичный узел входит в состав некоторых усилителей и внешних кроссоверов, предназначенных для многополосного усиления.

Внешние кроссоверы выполняются практически по тем же схемам, что и встроенные, но отличаются развитой системой коммутации и более узкой специализацией. В кроссоверах широкого применения наиболее часто используются фильтры второго порядка, перестраиваемые резисторами. В кроссоверах, предназначенных для профессиональной установки (с соответствующей измерительной аппаратурой), обычно применяют фильтры четвертого порядка, для настройки которых используют резисторные сборки. Питание большинства внешних кроссоверов — двухполяр-ное, поэтому в конструкцию входит преобразователь напряжения бортовой сети. Однополярное питание — только в самых дешевых конструкциях, рассчитанных на источники сигнала с выходным напряжением не более 0,5 В.

Отказ от универсальности, свойственной встроенным кроссоверам большинства усилителей, значительно изменил многие их характеристики. Так, пределы плавной перестройки частоты двухполосных кроссоверов нередко ограничены двумя-тремя октавами в наиболее часто используемых полосах частот 50...800 Гц и 2... 10 кГц. разбитых на несколько интервалов.

Смена множителя частоты в "многодиапазонных" конструкциях производится переключением частотозадающих конденсаторов. Если ограничить ширину полосы регулирования одной-двумя октавами, то в фильтрах второго порядка можно перестраивать только одно звено. При этом добротность и форма АЧХ фильтра практически не изменяются, но в конструкции допустимо применение недорогих двухсекционных переменных резисторов.

В трехполосных кроссоверах используются те же схемотехнические решения. Основные отличия связаны с организацией канала средних частот. Для расширения области их применения во многих конструкциях отключают входящие в полосовой фильтр средних частот ФВЧ или ФНЧ, чтобы обеспечить возможность изменения фазировки каналов при настройке системы, нередко придусматривают дополнительные инвертирующие каскады и переключатели полярности сигнала. Встречаются и плавные регуляторы фазы, подобные рассмотренному выше.

На рис. 19, а—в показаны основные варианты построения тракта сигнала с двухполосными активными кроссоверами, а на рис. 20, а—в — с трехполосными. Частота раздела полос между сабвуфером и фронтальной АС во всех случаях выбирается в интервале 50... 150 Гц. Частота раздела полос НЧ и СЧ выбирается в интервале 200...800 Гц, СЧ и ВЧ — 2...7 кГц. В некоторых вариантах, наряду с активным кроссовером, используются пассивные разделительные фильтры, но в последнее время доля таких устройств уменьшается.

Конечно, рассмотреть в рамках журнальной статьи все особенности применения автомобильных усилителей весьма сложно — слишком динамично развивается эта область электроакустики. Устройства с новыми функциональными возможностями появляются практически ежемесячно, поэтому рассмотрены только те решения, которые на настоящий момент стали классическими.

Буквально за три-четыре года произошла кардинальная смена идеологии построения автомобильной аудиосистемы — переход от коаксиальных динамических головок в задней полке к трехполосной фронтальной АС, от пассивных фильтров — к активным. Увеличивается выходная мощность усилителей, появляются новые технические решения. Наряду с импульсными усилителями класса D, все чаще применяются более совершенные усилители класса Т, разработанные фирмой Tripath Technology [10, 11]. Но схемотехника импульсных усилителей — тема отдельной статьи.

Автор выражает свою признательность Г. Курбатову, Д. Лясковскому и Ю. Машину, предоставившим возможность ознакомиться со схемотехникой и конструкцией автомобильных усилителей.

ЛИТЕРАТУРА
10. Елютин А. Конец алфавита. — Автозвук, 2001, ╧ 4, с. 12.
11. Шихатов А. Новая буква в алфавите. — Мастер 12 вольт, 2001, ╧ 33, с. 64.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 2 номер 2002 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.