Оглавление:
Китайпром во всю старается обеспечить потребности любителей качественного звука, выпуская различные сабвуферы и акустические системы, но в некоторых случаях его сил недостаточно. Во-первых, самодельные АС можно идеально вписать в интерьер по габаритам и цвету, а во-вторых, имея 6 досок и неплохой динамик, собрать хороший саб получится раз в 10 дешевле, при том же качестве готовой колонки.
🔊 Что касается электроники, есть немало проверенных, вполне достойных схем, одну из которых здесь вам и представим — это мощный сабвуфер с регулируемым дозвуковым фильтром. Предлагаемый проект рассчитан на выходную мощность честных 100 Вт и предназначен для установки внутри подходящего корпуса. Конструкция разделена на три отдельные печатные платы — блок входного фильтра и предварительного усиления, выходной усилитель мощности с системой управления током покоя и каскадом возбуждения, а также блок защиты с задержкой включения и защитой от постоянного смещения на выходе.
Структура и назначение блоков
- Блок фильтра и предусилителя. Сигналы правого и левого каналов суммируются на входе, проходят через регулятор громкости и попадают на отдельный предусилитель с модифицированной частотной характеристикой. Далее идёт активный инфразвуковой фильтр третьего порядка с частотой среза в зоне инфранизких частот. После него установлен регулируемый низкочастотный фильтр второго порядка с диапазоном настройки. Регулируемый фильтр можно отключить переключателем для работы только инфразвуковой ветви.
- Блок выходного усилителя. Выходной узел включает входной усилитель, каскад формирования частотной характеристики с регулировкой тока покоя, драйверный каскад и выходной оконечный каскад с защитой от короткого замыкания в нагрузке. В одном из выходных блоков реализована возможность поворота фазы на 180 градусов.
- Блок защиты и управления питанием. Обеспечивает задержку подачи сигнала на динамик при включении питания, защиту от постоянного напряжения на выходе, срабатывание по перегрузке по току и по утечке постоянного тока. После блока защиты к выходу подключается сабвуфер.
Технические характеристики
Параметры фильтра сабвуфера
- Входное сопротивление — 10 кОм
- Номинальное входное напряжение — 0,775 В
- Номинальное выходное напряжение — 1,55 В
- Инфразвуковой фильтр — частота среза 18 Гц, крутизна примерно 18 дБ/октаву
- Регулируемый фильтр — диапазон 50…310 Гц, крутизна 12 дБ/октаву
- Мостовое включение фильтра для работы в соответствующем режиме, при необходимости
- Поворот фазы — 0 / 180 градусов
- Регулировка усиления — от −29 дБ до +10 дБ
- Выходное сопротивление предусилителя — ~100 Ом
Параметры усилителя мощности
- Номинальная входная чувствительность — 1,5 В для 100 Вт на 4 Ом
- Входное сопротивление — 10 кОм
- Полоса частот — 5 Гц … 150 кГц, допуск −3 дБ
- Питание усилителя — симметричное ±35 В постоянного тока (рекомендован трансформатор и фильтрация, рассчитанные на суммарный ток нагрузки)
- Задержка подключения динамика при включении питания — ~2 секунды
- Порог защиты по постоянному току на выходе — ~2 В чувствительности схемы срабатывания
- Порог защиты по перегрузке по току — ориентировочно 3 А (настраивается с помощью резисторов)
Схема УМЗЧ и защиты сабвуфера
Сабвуфер — воспроизводитель низких частот, предназначенный для воспроизведения диапазона приблизительно 20…200 Гц. Для качественного воспроизведения суббаса применяются динамики большого диаметра, часто вынесенные в фазоинверторный или герметичный корпус. Корпус, настроенный на резонансную частоту, улучшает воспроизведение низких частот и выравнивает АЧХ.
Схема дозвукового фильтра
Частотный фильтр пропускает определённую полосу частот и подавляет остальные. По полосе пропускания фильтры подразделяются на: верхние, нижние, полосовые и режекторные. В данном проекте используются активные низкочастотные фильтры третьего и второго порядка для точной настройки сабвуфера.
Перечень основных деталей
| Поз. | Обозначение | Значение | Описание | Кол-во |
|---|---|---|---|---|
| 1 | U1, U2 | TL082 или аналог | Двойные операционные усилители для предусилителя и фильтров | 2 |
| 2 | IC1 | LM393 или эквивалент | Компаратор для схемы защиты | 1 |
| 3 | Qx | MJE15032 / MJE15033 или аналог | Выходные силовые транзисторы NPN/PNP или набор комплементарных силовых транзисторов для 100 Вт | 4…8 |
| 4 | Qdrv | BD139 / BD140, BC556, BC546 и т.д. | Драйверные и буферные транзисторы в выходном каскаде и защитных цепях | 4…8 |
| 5 | D | 1N4148, BY299, 1N4007 и т.п. | Диоды защитные и логические | набор |
| 6 | R | различные | Резисторы 1/4 Вт и 0.5 Вт для токовых цепей и делителей, см. схему | набор (≈ 30–60 шт) |
| 7 | Rшунт | Rxx | Токовые шунты для защиты по току, низкоомные резисторы 0.22…0.47 Ом 2–5 Вт | 2 |
| 8 | C | электролитические 22…1000 µF 63V | Конденсаторы питания и выходные электролиты | 4–6 |
| 9 | Cf | плёночные, керамические 1 nF … 100 nF | Фильтрующие и сигнальные конденсаторы (22p, 33p, 68n и т.д.) | набор |
| 10 | L1 | 0.5 µH или готовый дроссель | Дроссель на выходе для подавления ВЧ и работы в корпусе | 1 |
| 11 | P | P1, P2, P1PRED, P1ZAD | Потенциометры 10 кОм, 50 кОм для громкости и фильтров | 3–4 |
| 12 | SW | переключатели | Переключатель включения/выключения фильтра и фазы | 2–3 |
| 13 | K | реле | Реле задержки включения динамика, 12–24 В катушка в зависимости от схемы управления | 1 |
| 14 | Fuse | предохранитель | Плавкий предохранитель для первичной защиты блока питания | 1 |
| 15 | CONN | вход/выход | RCA/XLR коннекторы, винтовые клеммы для динамика и питания | набор |
| 16 | Охлаждение | — | Радиатор для выходных транзисторов, теплоотведение для 100 Вт | 1 |
| 17 | Платы | — | Печатные платы для трёх блоков: фильтр, усилитель, защита | 3 |
| 18 | Разное | винты, изоляция, термопаста | Крепёж, уголки, термопаста для транзисторов и датчика температуры | комплект |
Примечание: точные обозначения и количества зависят от выбранной реализации выходного каскада (количество силовых транзисторов в мостовом включении или в параллель).
Рекомендации по изготовлению и отладке
- Питание обеспечить симметричным стабилизированным блоком ±35 В с достаточным запасом по току.
- Выходные транзисторы установить на надёжный радиатор, использовать термопасту.
- Перед подключением динамика проверить центральное напряжение на выходе усилителя — оно должно быть близко к 0 В.
- Настройка тока покоя и порогов защиты выполняется по контрольным точкам на плате под нагрузкой постоянного тока и с помощью резистора эталонной нагрузки.
- При первом включении используйте ламповую или электронную нагрузку для снижения риска повреждения динамика.
- Располагайте элементы, работающие с большими токами, так, чтобы минимизировать длину силовых дорожек на плате.
В итоге получаем устройство, ничуть не уступающее по качеству фирменным АС, но гораздо дешевле в себестоимости и с индивидуальным дизайном. Для проектировки корпуса можете использовать этот калькулятор.
