на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Высококачественный УМЗЧ в компьютере

Разное
11 месяцев назад

Простейший высококачественный УМЗЧ в компьютере (часть 2)


Уровень шума и динамический диапазон значительно лучше у усилителя, чем у звуковой карты, поскольку подключение усилителя к звуковой карте практически не ухудшает эти параметры.

Более высокие значения уровня шума и динамического диапазона, полученные при измерениях звуковой карты совместно с усилителем, объясняются соответствующими различиями параметра "Изменение уровня" программы RMAA.

В правильно спроектированной звуковой системе усилитель большую часть времени должен работать при выходном напряжении на 10 дБ ниже номинального выходного напряжения, ограниченного искажениями [5, п. 4.6.1.1].

Результаты измерений одного канала УМЗЧ при выходном напряжении сигнала на 10 дБ ниже номинального приведены в табл. 3. В этом случае уровень КГИ усилителя соизмерим с уровнем КГИ звуковой карты. Причём уровни гармоник, порождаемых усилителем, распределены по частоте предпочтительнее - чем больше номер гармоники, тем меньше её уровень. И надо отметить то обстоятельство, что АЦП звуковой карты не задействуется при воспроизведении цифрового контента, поэтому качество звуковоспроизведения в рабочих условиях будет несколько выше.

Таблица 3

Параметр

Значение

Оценка

Неравномерность АЧХ в диапазоне 40 Гц... 15 кГц, дБ

+0,03...-0,07

Отлично

Уровень шума, дБ(А)

-84,4

Хорошо

Динамический диапазон, дБ(А)

84,3

Хорошо

КГИ, %

0,00693

Очень хорошо

Гармонические искажения + шум, дБ(А)

-74,7

Средне

Интермодуляционные искажения + шум, %

0,03

Хорошо

Уровень интермодуляционных искажений на частоте 10 кГц, %

0,018

Очень хорошо

Общая оценка

 

Очень хорошо

 

Усилитель имеет выходное сопротивление около 0,2 Ом для транзистора с коэффициентом передачи тока базы h21э = 1000. При напряжении синусоидального сигнала 1,5 В на эквиваленте нагрузки 4 Ом величина КГИ этого усилителя - не более 1 %, а при напряжении 1,8 В - не более 10 %.

Налаживание усилителя в простейшем случае сводится к установке с помощью резистора R1 постоянного напряжения 2 В на нагрузке сопротивлением 4 Ом. Для получения наилучших результатов налаживание следует выполнить более тщательно. КГИ усилителя зависит от тока эмиттера транзистора. Так, для одного из используемых транзисторов КГИ = 0,3 % при токе эмиттера 0,44 А и номинальном выходном напряжении, но КГИ = 0,014 % при напряжении на 10 дБ ниже номинального. КГИ этого же транзистора при токе эмиттера 0,51 А оказался равным соответственно 0,14% и 0,036 %. Эти обстоятельства следует учитывать при выборе тока эмиттера транзистора.

АЧХ в ближнем поле АС, реализованной на динамической головке 10ГДШ-1

Рис. 3. АЧХ в ближнем поле АС, реализованной на динамической головке 10ГДШ-1

 

Подача постоянного тока в звуковую катушку динамической головки влечёт за собой изменение параметров громкоговорителя [6]. Например, на рис. 3 представлены АЧХ в ближнем поле одной и той же АС, реализованной на динамической головке 10ГДШ-1 в акустическом оформлении "закрытый ящик". Красная кривая соответствует постоянному току в звуковой катушке +0,5 А, зелёная кривая - постоянному току -0,5 А. Как видим на рис. 3, форма АЧХ заметно изменяется при изменении полярности подключения АС.

Следует также проверить полярность напряжения на разделительных конденсаторах звуковой карты, к которым подключены входы УМЗЧ. Если полярность напряжения не совпадает с полярностью конденсатора, обозначенной на его корпусе, то конденсатор желательно перепаять соответствующим образом.

Схема УМЗЧ на микросхеме PCM2704

Рис. 4.  Схема УМЗЧ на микросхеме PCM2704

 

Автором также был собран УМЗЧ с внешним USB ЦАП на микросхеме PCM2704. Схема этого УМЗЧ приведена на рис. 4. Такой УМЗЧ можно использовать, например, с ноутбуком. ЦАП микросхемы PCM2704 обеспечивает на выходе синусоидальный сигнал напряжением около 0,6 В. При этом напряжение постоянного тока на эквиваленте нагрузки сопротивлением 2 Ом - около 1 В, постоянный ток в нагрузке - примерно 0,5 А. Как видно на рис. 4, усилитель каждого канала состоит из единственного элемента - транзистора. Более того, из схемы ЦАП исключены выходные разделительные конденсаторы. КГИ усилителей при номинальном выходном напряжении 0,6 В - менее 1 %. Для такого внешнего ЦАП/УМЗЧ питание вместе с сигналом можно взять с гнезда USB-3. Поскольку одного порта USB-2 для питания недостаточно, для этой цели можно задействовать еще один порт USB-2. Следует иметь в виду, что связка ЦАП/УМЗЧ потребляет мощность до 5 Вт, что повышает нагрузку на батарею ноутбука.

Автор использует описанные простейшие УМЗЧ совместно с полочными АС производства СССР: 3АС-303, 10АС-318, 10АС-221 сопротивлением 4 Ом и 8АС-3 сопротивлением 2 Ом. Мощности усилителей хватает для фонового озвучивания комнаты. Программные регуляторы громкости звуковых карт ПК довольно редко приходится устанавливать на максимум. О качестве звуковоспроизведения можно судить по объективным данным приведённых измерений. По этим данным предложенный УМЗЧ отвечает требованиям к усилителям высшей группы сложности [7, п.1.3].

Используя АС чувствительностью более 100 дБ, например групповые излучатели на 16 динамических головках 5ГДШ-4-4 (уровень характеристической чувствительности такой АС - 102 дБ [3, с. 116]), с помощью предложенного УМЗЧ можно озвучить обычную жилую комнату.

Литература

1. Sound pressure. - URL: https://en. wikipedia.org/wiki/Sound_p re ssure (28.09.21).

2. Alignment level. - URL:https:// en.wikipedia.org/wiki/Alignment_level (28.09.21).

3. Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. Изд. 2-е, перераб. и доп. Массовая радиобиблиотека. Вып. 919. - М.: Энергия, 1976. 144 с. с ил.

4. ALC892.-URL:https://data sheetspdf.com/pdf-file/71 6525/ RealtekMicro elect ronics/ALC892/1 (28.09.21).

5. ГОСТ 23849-87. АППАРАТУРА РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ БЫТОВАЯ. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.

6. Костырко Л. Коррекция параметров электродинамических головок. - Радио, 2021, №6, с. 20-22.

7. ГОСТ 24388-88 (СТ СЭВ 1079-78). УСИЛИТЕЛИ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ БЫТОВЫЕ. Общие технические условия.

Автор: Л. Костырко, г. Чернигов, Украина


Рекомендуем к данному материалу ...

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения

Изготовление печатных плат