Предусилитель для пьезозвукоснимателя своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Сегодня винил переживает настоящий ажиотаж (имеется в виду в Европе и Америке). На нём переиздаются старые записи, и даже молодые музыканты, выпуская свои альбомы на CD, параллельно издают версию на виниле. А сами проигрыватели винила (даже относительно простые) продаются по астрономическим ценам. Но радость от обладания таким аналоговым источником может быть омрачена, если у вас нет предусилителя с достойным винил-корректором. Именно этому блоку и посвящена данная часть публикации.
К блоку винил-корректора относятся узлы: МС-корректор, ММ-корректор, переключатель усиления, полосовой фильтр и синтезатор нагрузки, показанные на структурной схеме в первой части этого цикла статей. Все они собраны на одной печатной плате.
Характеристики винил-корректора, которых удалось достичь, благодаря нетрадиционной схемотехники Дугласа Селфа:
(Измерения проводились при напряжении питания 17В, выходное напряжение 1В)
| MM-корректор: 5 mV на входе, 1kHz, JP1/2 = 15 dB | Искажения+шум: 0,008 % |
| MC-корректор: 0,2 mV на входе, 1 kHz, JP1/2 = 15 dB | Искажения+шум: 0,016 % |
| Усиление MC-корректора | 29,8 dB |
| Нижняя граничная частота (-3 dB) | 20 Hz24 Hz (при включенной IEC-коррекции) |
| Точность RIAA-коррекции | -0,06 dB (100 Hz … 20 kHz) |
Принципиальная схема блока представлена на рисунке:
Увеличение по клику
МС-корректор.
Предусилитель собран на транзисторах Т1 … Т4 и операционных усилителях IC1A и IC2A, которые обеспечивают усиление сигнала звукоснимателя порядка 30 дБ при минимальном уровне шумов. В этой части схемы приходится идти на компромисс между уровнем шумов и динамическим диапазоном усилителя. Полное усиление этого каскада составляет 45 дБ, но выходной делитель R8, R9 ослабляет сигнал на 15 дБ и одновременно обеспечивает и высокоомную нагрузку для IC1A, и низкое выходное сопротивление каскада.
Элементы R1 и C1 подбираются под конкретный тип звукоснимателя по минимуму уровня шумов. Как показала практика, значения R1 обычно лежат в интервале от 10 Ом до 1 кОм, а конденсатора С1 от 0 до 10nF.
Усилители-корректоры магнитных звукоснимателей
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Возможный вариант высококачественного усилителя показан на рис. 3.3.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ…………………………….40
Коэффициент нелинейных искажений, %:
на частоте 1 кГц при UВЫХ
на частоте 1 кГц при UВЫХ=
на частоте 10 кГц при UВЫХ =
Отклонение АЧХ от RIAA-78 (20 Гц. .20 кГц), дБ, не более……….±0,2
Более совершенный вариант усилителя показан на рис. 3.4 [26].
Отличительной особенностью УК от большинства известных схем является отсутствие электролитических конденсаторов как на входе УК, так и в цепи OOC, являющихся источником не только шумов, но и всевозможных искажений. Достигнуто это с помощью интегратора на транзисторе VT11, который обеспечивает глубокую OOC по постоянному току, а также постоянную времени τ4 = 7950 мкс в соответствии с RIAA-78. Применение интегратора сводит к минимуму и динамические искажения.
Первый каскад усилителя дифференциальный. Сигнальный вход дифкаскада выполнен по каскодной схеме. Для транзистора VT2 транзистор VT1 является истоковым повторителем, благодаря чему переменное напряжение на коллекторе VT2 повторяет напряжение на его базе. Таким образом, транзистор VT2 работает со следящим питанием, что устраняет эффект Миллера. Симметричный съем сигнала обеспечивается с помощью каскодного токового зеркала на транзисторах VT3…VT6 также со следящим питанием, т.к. благодаря схеме смещения на транзисторе VT6 переменное напряжение на коллекторе VT3 повторяет напряжение в его базе. Благодаря встречной динамической нагрузке усиление каскада не менее 70 дБ. Применение каскодных каскадов сводит практически на нет эффект Эрли — зависимость тока коллектора, а соответственно, и коэффициента усиления каскада, от напряжения эмиттер-коллектор и повышает линейность усилителя.
Для согласования высокого выходного сопротивления первого каскада и реализации его· коэффициента усиления применен эмиттерный повторитель на транзисторе VT8. Применение эмиттерного повторителя благоприятно сказывается и на уменьшении входной динамической емкости (эффекта Миллера) второго каскада усиления. Нагрузкой выходного каскада на транзисторе VT9 служит генератор тока на транзисторе VT10.
Благодаря малой входной емкости (главным образом за счет уменьшения входной динамической емкости) резонанс контура смещен в ультразвуковую область и в рабочем диапазоне частот себя не проявляет. Коррекция в области ВЧ — апериодическая, с помощью R10, C3 с постоянной времени τ5,
— модуль полного входного сопротивления усилителя. Технические характеристики УК приведены в табл. 3.3.
Конструкция и детали
Усилитель-корректор смонтирован на печатной плате размерами 80×90 мм (рис. 3.5). Сборочный чертеж показан на рис. 3.6. Резисторы использованы типа C2-23. Конденсаторы C1, C2 типа K22-5, остальные типа K73-17 с подбором по емкости. Транзисторы VT2, VT7 и VT3…VT6 подобраны по парам с разбросом ±20%. С целью уменьшения наводок усилитель помещен в экран из оцинкованного железа.
Технические характеристики:
Коэффициент нелинейных искажений, %, не более
на частоте 1 кГц при иВЫХ
при UВЫХ
Отклонение АЧХ от BIAA-78 (30 Гц…ЗО кГц), дБ, не более……….±0,5
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм, не менее………………10
Сторонникам усилителей с применением операционных усилителей (ОУ) предлагается УК с комбинированной коррекцией (рис. 3.8). Первый каскад усиления на DA2 охвачен двумя петлями OOC по напряжению: широкополосной с помощью делителя R4, R3, а также на инфранизких частотах и на постоянном токе с помощью интегратора на DA1. Частота среза интегратора:
На выходе каскада включен фильтр НЧ первого порядка с частотой среза 2122 Гц (τ = 75 мкс).
На DA3 выполнен корректирующий усилитель с постоянными времени τ2 (R9, C7), τ3 (R10, C7) и τ4 (R7, C4).
Применение пассивной коррекции в области ВЧ позволило получить хорошие динамические характеристики, а применение в тракте усиления двух ОУ — свести к минимуму отклонения АЧХ во всем звуковом диапазоне. АЧХ и ФЧХ корректора приведены на рис. 3.9. С целью упрощения элементы DA1, C2 и R5 можно исключить, подключив верхний вывод резистора R2 к корпусу. Корректор можно использовать и для звукоснимателя с подвижной катушкой. Для этого необходимо предусмотреть переключатель с резистором 400…600 Ом для шунтирования цепи C4, R7.
Технические характеристики:
Коэффициент нелинейных искажений, %, не более.
на частоте 1 кГц, при UВЫХ
=
8 В…………………………………0,002
на частоте 10 кГц, при иВЫХ
=
3,5 В …………………….. 0,003
Отклонение АЧХ от RIAA-78 (20 Гц. 20 кГц), дБ, не более……….±0,1
Сторонникам ламповой схемотехники предлагается УК, схема которого приведена на рис. 3.10. Стереофонический вариант усилителя выполнен на трех лампах 6Η2Π (второй канал выполнен на лампе V2 и второй половине лампы V3). Цепи накала, с целью уменьшения шумов, питаются выпрямленным напряжением 5,7…6 В. Провода накала свиты и заключены в экранирующую оплетку. Сеточные цепи входных каскадов также экранированы. Точка заземления выбирается (одна на общей шине заземления) по минимуму фона. Более высокие параметры можно получить с использованием нувисторов типа 6C62H.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ……………………………40
Коэффициент нелинейных искажений
на частоте 1 кГц, %, не более ………………………………………………0,1
Отношение С/Ш, дБ, не менее……………………………………………….75
Перегрузочная способность, дБ, не менее………………………………..50
УК звукоснимателей с подвижной катушкой требуют малошумящих предусилителей. Возможный вариант простого двухкаскадного предусилителя, оба каскада которого выполнены по схеме с ОЭ, показан на рис. 3.11. С целью снижения шумов входной каскад усилителя выполнен на трех спаренных малошумящих транзисторах. Температурная стабилизация режимов первого каскада обеспечивается тремя цепями OOC по постоянному току: местной OOC с помощью резистора R6, OOC с эмиттера VT4 с помощью делителя R1, R2, OOC с помощью делителя R5, R6. Второй каскад также охвачен местной OOC по току с помощью резистора R4. Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением резисторов R5/R6 и равен 50.
Более сложный вариант предусилителя, разработанный Дугласом Селфом, показан на рис. 3.12. Применение интегратора для стабилизации рабочей точки позволило исключить электролитические конденсаторы большой емкости в цепи эмиттеров входных транзисторов, а применение в цепи эмиттеров низкоомного резистора обеспечило низкий уровень шумов.
Технические характеристики:
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц, дБ…………………………….34
Коэффициент нелинейных искажений
на частоте 1 кГц при UВЫХ
= 7 В, %, не более ………………………0,002
Эквивалентный входной шум, дБ……………………… -139,5 (0,08 мкВ)
Для сравнения, эквивалентный входной шум микросхемы К157УД2 — 1,6 мкВ.
Сторонникам применения ОУ предлагается простой УК для головок с подвижным магнитом (рис. 3.13). В качестве усилителя использован сверхмалошумящий ОУ типа К140УД26 (К140УД25). Из зарубежных ОУ можно использовать OP27, OP37. Благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ без OOC на нижних частотах (порядка 120 дБ), удалось совместить функции предусилителя и усилителя-корректора. Коэффициент усиления на частоте 1 кГц равен:
Постоянную времени τ4 формирует цепочка R5, C4.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
ММ-корректор.
Эта часть схемы построена довольно стандартно. Здесь настоятельно рекомендуется использование полистирольных конденсаторов из-за их малых нелинейных искажений. Параллельное включение резисторов и конденсаторов в этом узле призвано нивелировать отклонения номиналов от заданной величины, чтобы получить максимальную точность RIAA-характеристики корректора. С22 — полистирольный.
Регулятор усиления
Этот каскад на ОУ IC7B позволяет адаптировать параметры усилителя практически к любым видам доступных на сегодня MC- или MM-звукоснимателей, отрегулировав коэффициент усиления таким образом, чтобы получить максимальный динамический диапазон. Усиление регулируется с шагом -5дБ, установкой перемычки на пинах JP1. Как и в предыдущих узлах схемы параллельное включение резисторов используется для повышения точности в установке коэффициента усиления. R35 обеспечивает в каскаде отрицательную обратную связь по постоянному току.
Винил корректор, схема из даташита на TDA2320A
Схема позаимствована из даташита на микросхему TDA2320A. По сути это просто сдвоенный операционный усилитель который может быть заменен на любой другой сдвоенный операционный усилитель без изменения схемы .
Работа при однополярном напряжение питания обеспечивается подачей на неинвертирующие входы (3 и 5) половинного напряжения питания посредством применения делителей напряжения R1-R2-R5 и R3-R4-R6.
Емкости С1,С2 и С14,С15 на входах и выходах каждого канала нужны для отсечения постоянного напряжения. Конденсатор С13 в 0.1 мкФ, необходимый для фильтрации ВЧ помех по питанию, желательно расположить как можно ближе к ножке микросхемы, параллельно ему можно включить конденсатор емкостью 10-100мкФ
Конструкция и настройка.
Схема собрана на двухсторонней печатной плате.
Размещение деталей показано на рисунке:
Увеличение по клику
Плата в собранном виде:
Увеличение по клику
Настройка сводится к подбору элементов R1, C1 и C8, R13 (C28, R49 и C35, R61) под конкретные типы звукоснимателей.
Предусилители – корректоры, схемы
Предусилитель – корректор для магнитного звукоснимателя на микросхеме К140 УД1А.
Устройство ( Рис.1 ) представляет собой неинвертирующий усилитель на ОУ DA1. Требуемую АЧХ формирует цепь R3C5R6C6. Цепи R1C1 и R2C3 обеспечивают спад АЧХ на частотах ниже 35 Гц с крутизной 12 дБ на октаву.
Это снижает помехи, создаваемые приводным механизмом ЭПУ. Резистор R7 ограничивает глубину ООС, охватывающей ОУ DA1, на высших частотах, что необходимо для предотвращения самовозбуждения усилителя.
В предусилителе желательно использовать микросхему с наименьшим входным током ( в этом случае уровень шумов получается меньше ). При использовании элементов с отклонением от номиналов не более ±5% устройство налаживания не требует. Предусилитель – корректор на микросхеме К548УН1А предназначен для работы с магнитной головкой звукоснимателя в проигрывателях высокого класса
Устройство ( Рис.2 ) представляет собой неинвертирующий усилитель с корректирующими элементами в цепи ООС ( в скобках указаны номера выводов второго канала микросхемы ). При использовании резисторов R3 – R6 и конденсаторов С3, С4 с отклонением от указанных на схеме номиналов не более чем на ± 1 дБ. Налаживание сводится к подбору резистора R2* до получения на выходе микросхемы ( выводы 7 и 8 ) напряжения, равного половине питания. Предусилитель – корректор на транзисторах предназначен для работы в самых качественных стереофонических проигрывателях.
Основные параметры
Амплитудно – частотная характеристика устройства формируется не тремя, как обычно, а четырьмя RC-цепями с постоянными времени 75, 318, 3180 и 7950 мкс. Эти постоянные реализованы соответственно цепями R12C7, R12R14C9, R15C9 и R14C8. Другая особенность предусилителя – в способе формирования АЧХ системы головка – усилитель в области высших частот. В данном случае применена апериодическая коррекция с помощью цепи R13C7. Сопротивление резистора R13 выбирают в зависимости от индуктивности головки R13 = 2.8 х 104 LГ.
Для того чтобы АЧХ предусилителя не отличалась от требуемой более чем на 0,8 дБ, сопротивление резисторов R2 – R4, R12 – R15 и ёмкость конденсаторов С7 – С9 не должны отличаться от указанных на схеме более чем на ± 5%.
Полевые транзисторы для первого каскада необходимо подобрать по напряжению отсечки ( допустима разница до 0,5 В ) и начальному току стока ( токи могут различаться не более чем на 25 % ). Кроме указанных на схеме, в предусилителе можно использовать любые транзисторы серий КП302, КП303, КП307 ( VT1, VT2 ): КТ342 и КТ373 с индексами А, Б, Г ( VT3, VT4 ); КТ203, КТ502Г – КТ502Е, КТ361В – КТ361Е ( VT5 ); КТ601А, КТ503Г – КТ503Е, КТ315В – КТ315Е ( VT6 ). При использовании транзисторов серий КТ315 и КТ361 напряжение питания рекомендуется снижать до ± 20 В. Диоды VD1, VD2 – любые кремниевые маломощные. Для питания необходим источник с напряжением пульсаций не более 5 мВ. Налаживание предусилителя сводится к установки на коллекторах транзисторов VT5, VT6 нулевого напряжения, ( подстроечным резистором R5 ) и балансировки каналов подстроечными резисторами R8 и R8* ( в другом канале ).
Появилось желание поставить эл.-магн. звукосниматель стратоподобный сингл на свою акустическую гитарку с пьезокосточкой и темброблоком. Темброблок хорош, не шумит, с внутреннего микрофона даёт хорошие чистые басы, но сама косточка это ужас что воспроизводит, а хороших косточек под струны по доступной цене не встречаю, покупать же отличный пьезик Фишман за 6 тыр. мне не по карману.
Собственно, в чём вопрос. Потребуется ли как-то электрически согласовывать упомянутый сингл, подключённый в гитарный темброблок, который изначально для подключения пьезозвукоснимателя? Или это не будет играть значения? (подозреваю, что очень даже будет, но не уверен)
Спасибо знатокам заранее.
Раньше пьезоэлектрические датчики были более высокоомными(на порядок) по сравнению с электромагнитными.Так что навряд ли согласуется электромагнитный звукосниматель с предусилителем для пьезодатчика.
__________________
===========================
Мы уйдем без следа - ни имен ни примет
Этот мир простоит еще тысячи лет
Нас и раньше тут не было-после не будет
Ни ущерба,ни пользы от этого нет…..
(Омар Хайям)
Т.е. если пьезик имеет намного большее сопротивление, получается- для согласования по входу эл.-магн. звукосниматель достаточно подключить на вход темброблока последовательно через постоянный резистор, правильно, нет? Или даже через переменный- для достижения "естественного" перегруза разной окраски в зависимости от положения движка согласующего переменного резистора? Или всё не так просто, а должны учитываться ещё какие-то другие параметры, кроме простого уравнивания (заранее замеренного там и там) сопротивления?
Для нормальной работы пьезозвукоснимателя требуется входное сопротивление предварительного усилителя в пределах 470к-1м. (Если включить его в пред с входным сопротивлением 50к , например, напрочь пропадут низы) По этой причине не возможно просто "параллелить" пьезик и электромагнитный звукосниматель ( у которого внутреннее сопротивление может колебаться в пределах 2,5-8,5 ком.) При параллельном включении электромагнитный звукосниматель зашунтирует пьезик. Включить вместо можно. ( так уж повелось с раннего детства электрогитар, усилители имеют как раз входное сопротивление 470ком-1мом. Даже когда стали вместо ламп транзисторы и микросхемы, входное сопротивление продолжают делать таким же . именно для электрогитары с электромагнитным звукоснимателем.)
При всей простоте пьезика он не лишён недостатков , и самая главная неприятность в том что пьезо датчик имеет квадратичную зависимость от силы звука. По этой причинедо сих пор многие производители пытаются обойти или компенсировать такой недостаток . Как например в некоторых электроакустических гитарах встроенный преам построен с применением электровакуумных ламп, встроенных в гитару ( весьма не дешёвых. ). Имея логарифмическую характеристику усиления ,лампа несколько компенсирует квадратичную зависимость пьезика.
В настояшее время получили распространения электретные звукосниматели ( которые лишены недостатков пьезо, имеют толщину 0,6 мм , устанавливаются так же как и пьезо , под "косточку" подставки, или же приклеивают на деку в районе струнодержателя)
Так же в гитарах ( например Тейлор) применяют электромагнитные звукосниматели с подвижным магнитом , которые так же механически стимают звук с деки ,при этом прекрасно согласуются с электромагнитными звукоснимателями, устанавливаемые под струны.
Примерно так !
В статье приведены примеры электроники для пьезодатчика, установленного на цельнокорпусных электрогитарах: пассивно-активный вариант, активный и чисто пассивный.
1. Пассивно-активный вариант
Изначально пьезу ставить не собирался, но наткнулся на ибее на пьезобридж Tune-O-Matic за 45 долларов и загорелся (на правах рекламы).
Всем хорош, но высоковат: пришлось бока подпиливать:
Схема активно-пассивная: магнитный датчик без усилителя, может работать без батарейки. Усилитель пьезы простейший, так как много места под электронику не планировалось.
Обратите внимание на номинал конденсатора С1: вместе с резистором R2 он образует цепь коррекции, поднимая АЧХ на частотах спада гитарного комбика. Более подробно об этом говорится в подразделе 2. Конденсатор C2 даёт спад АЧХ на частотах после 10 кГц, где наиболее слышен шорох пальцев о струны.
Переключатель SW1 принудительно отключает пьезодатчик; в силу примитивной схемы его слышно даже в правом по схеме положении переменного резистора R4, который служит смесителем пьезы с магнитным датчиком либо регулирует уровень громкости при отключенной пьезе.
1.1. Магнитный датчик, звукоизвлечение пальцами.
1.2. Магнитный датчик плюс пьеза (переменный резистор R4 в правом по схеме положении), звукоизвлечение пальцами.
Пьеза на максимум (переменный резистор R4 в левом по схеме положении) , звукоизвлечение пальцами.
На пьезе играть с непривычки неприятно, чувствуется шорох пальцев. На записи звучит гораздо чище (запись не обрабатывалась).
2. Активный вариант
У становлен на гитаре Les Paul Aria Pro II корейского производства, имеющей довольно звонкий тембр звучания. Пьезобридж тот же.
Здесь под видом стандартных органов управления установлен полностью активный темброблок.
Помимо работы с пьезой, активный темброблок позволяет управлять в некоторых пределах тембром и характером звучания датчиков. Рассмотрим это подробней.
Магнитный датчик электрически представляет из себя колебательный контур с собственной индуктивностью, ёмкостью и сопротивлением потерь. Кроме того, в стандартном включении еще имеет место быть нагрузка в виде темброблока и ёмкость кабеля:
Подключаем датчик к усилителю с низким выходным сопротивлением, при этом ёмкость кабеля отсекается усилителем, а пассивный темброблок выбрасываем.
В результате увеличится резонансная частота контура и добротность.
Для примера прослушаем две записи.
2.1 Первая запись – передний датчик на пассиве, звукоизвлечение медиатором.
2.2. Вторая – передний датчик на активе.
Похож на отсечку, но работают обе катушки, фона нет.
Такой звук для Лес Пола неспецифичен, поэтому в активном темброблоке использую эмулятор пассива:
2.3. Звукоизвлечение пальцами, актив с эмуляцией ёмкости кабеля.
На операционнике DA1.1 собран канал переднего датчика. Переменный резистор R4, установленный на месте регулятора громкости переднего датчика в стандартном темброблоке, служит смесителем сигнала магнитного датчика и пьезы. Его ручка переключает переключатель SW1 на схеме. Аналогично на DA2.1 собран канал заднего датчика.
Рассмотрим более подробно канал пьезодатчика. Помимо усиления и согласования выходного сопротивления, канал реализует частотную коррекцию в двух областях:
2.4 Подъём частоты начиная с 5кГц.
2.5. Срез частот начиная с 10кГц. В этой области располагаются разного рода шорохи, в частности шорох пальцев о струны. Эту задачу выполняет ФНЧ второго порядка на ОУ DA3.2. Конечно, полностью шорох убрать не удалось – дальнейшее увеличение порядка фильтра ничего, кроме лишних шумов, не принесло.
2.4. 100%-ная пьеза:
Хорошую акустическую гитару, конечно, пьеза на электрухе не заменит, но звучание на чистом звуке разнообразит однозначно.
P.S. В приведенных выше схемах все конденсаторы керамические; редкие пуш-пульные потенциометры номиналом 25кОм заказывал на АлиЭкспрессе. Печатная плата размером 6х3 см под планарный монтаж двусторонняя (расположение элементов с обеих сторон). Это позволило разместить плату вместе с батарейкой в стандартный отсек темброблока (в противном случае пришлось бы резать дополнительный отсек под батарейку). Кнопка теста батарейки и светодиод расположены сзади, на фальшпанели темброблока.
3. Попытка пассивного согласования
Тестирование проводим на пьезобридже Лес Пола п.2. Можно сравнить результат со звуком п.2.4.
3.2. Пробуем крутить ручку в сторону магнитного датчика на 25%. Басов прибавляется, верхи убывают. Фон возрастает.
По записи это еще ничего, но в живую играть неприятно. Моё мнение – актив с пьезой рулит.
4. Транзисторный вариант схемы
Вариант схемы для Лес Пола на транзисторах. Потребление на порядок меньше, чем у приведенной в разделе 2 схемы, расчетное отношение сигнал/шум лучше на 3дБ. Налаживания не требует.
Приветствую! После покупки наушников стал назревать вопрос о качественном усилении для них и я стал выбирать подходящие варианты, заводские решения отбросил сразу, по причине завышенной цены и достаточно дешевой элементной базы. Выбор пал на DIY варианты. Потом стал необходим предусилитель для усилителя мощности и я принялся за сборку. Мой выбор остановился на клоне Lehmann BCL, оригинальная версия достаточно известна, обладает достойным звуком, большое количество людей на заграничных форумах повторили эту конструкцию. Но усилитель очень чувствителен к качеству элементной базы, поэтому компоненты были использованы самые лучшие, до каких только смог дотянуться. Весь усилитель собран из деталей купленных на ebay. Прошу меня простить, но некоторые фото немного устарели, под ними я напишу что изменилось на сегодняшний день, начнем!
Читайте также: