Стереоусилитель на LM1875T

Аудио → Усилители → Стереоусилитель на LM1875T

На сколько вы знаете, кроме стерео систем существуют трифонические системы, представляющие собой, как правило, пассивные фронтальные акустические системы и активный сабвуфер со встроенным стреоусилителем для стереопары. В моем случае - этот комплект состоял из активного сабвуфера на двух 25ГДН-3-4 и стереопары 15АС-109. Поэтому в качестве дополнения к моему трифонику послужил отдельный стереоусилитель, описанный в этой статье.

Внешний вид стереоусилителя на LM1875T.

Технические характеристики усилителя:
Количество входов - 2;
Количество выходов с предварительного усилителя - 1;
Максимальное входное напряжение - 1545 мВ (+6 dBU);
Номинальная выходная мощность на канал - 20 Вт (Rн=8 Ом, THD=0,01%);
Максимальная выходная мощность на канал - 25 Вт (Rн=8 Ом, THD=1%);
Максимальная потребляемая мощность - 75 Вт (Rн=8 Ом).

Данный усилитель построен на базе микросхем LM1875T - довольно мощные усилители низкой частоты с превосходными параметрам [1]. Предварительный усилитель представляет собой тонкомпенсированный регулятор громкости из [2]. Кроме этого, в усилителе применено активное охлаждение радиатора на основе схемы из [5]. Также есть выход +5В для "активации" сабвуфера, компаратор для индикации режима "Перегрев" (при t>50°) с использованием аналогового температурного датчика - LM35 [7]. Полная схема усилителя приведена ниже:

Полная схема стереоусилителя на LM1875T.

Описание схемы. Включается усилитель обычной кнопкой SA1 (слева от регулятора громкости), коммутирующей сеть 220В. При включении красный светодиод HL1 гаснет, а зеленый светодиод HL2 или HL3 (зависит от того какой аудиовход подключен) загорается, сигнализируя о включении усилителя. Аудиовходы переключаются сигнальным реле K1 с помощью кнопки SA2 (справа от регулятора громкости) на передней панели усилителя мощности.
Блок питания для аудиоцепей собран на основе тороидального трансформатора, двух диодных мостов (по одному на плечо питания), конденсаторов суммарной емкостью 13200 мкФ на плечо питания и стабилизаторов LM78L15/79L15, находящихся на плате предварительного усилителя. Для остальной периферии (управление реле входного селектора, управление вентилятором, аварийный компаратор по температуре, индикация режимов усилителя, "активация" сабвуфера) собран отдельный блок питания на основе маломощного трансформатора и двух стабилизаторов напряжения, который планировалось использовать для питания микроконтроллерной части усилителя. Микроконтроллер должен был управлять включением/отключением усилителя и сабвуфера, подключенного к нему, переключением аудиовходов, регулировкой громкости на основе шагового двигателя, режимом приглушения посредством тактовых кнопок, выведенных на переднюю панель усилителя, а также с помощью пульта ДУ. Но из-за нехватки времени для моего хобби, эта часть усилителя упростилась...
Усилитель прекрасно работает на 8-ми омную нагрузку - при максимальной мощности вентилятор радиатора вращается на минимальных оборотах, при этом температура самого радиатора не превышает 44°. При работе на более низкоомную нагрузку (импеданс ~4Ом) на максимальной выходной мощности вентилятор работает на максимальных оборотах и температура радиатора не превышает 49°. Поэтому температурный компаратор настроен на 50° - при достижении этой температуры на передней панели усилителя загорается красный светодиод HL4.
Разводка плат и конструкция усилителя получилась очень удачной - при отключенном предварительном усилителе в высокочувствительных динамиках АС нет ни сетевого фона, ни шумов, постоянное напряжение на выходах левого и правого канала соответствует Uвых=-0,3/-1,4мВ. При подключении предварительного усилителя появляется небольшой, малозаметный шум из динамиков АС. Схема предусилителя претерпела изменения - в качестве переменного резистора поставил 100кОм группы А (не нашел вовремя нужного), немного послушав, стал экспериментировать. В итоге убрал резисторы R3 (по исходной схеме) в обоих каналах - регулировка громкости стала более плавной. В целом, регулятор громкости работает так как описано в статье [2], но слушая музыку на малой громкости устаешь от такого звука - с поднятыми НЧ и ВЧ. Тем более в своем звуковом тракте я отказался от всяческих регулировок тембра.
Общий коэффициент усиления скорректирован резисторами R22,R25,R27,R28 так что при подаче на вход напряжения 1,546В (1кГц, +6дБ) на выходе усилителя при максимальной громкости будет напряжение 14,142В, что соответствует 25Вт на нагрузке 8Ом или 50 Вт на нагрузке 4Ом. Правда трансформатор в 60Вт при синусоидальном сигнале (например, при измерении параметров усилителя) уверенно справится лишь с нагрузкой 8Ом, а вот при музыкальном входном сигнале будет работать с нагрузкой вплоть до 4Ом (особенно учитывая высокую перегрузочную способность тороидального трансформатора).
Как уже было сказано мной - "Звучит усилитель достаточно хорошо – чувствуется верность, но есть некая зажатость звучания – звук немного вялый (ИМХО)".

• Детали

На схеме обозначены все номиналы и типы элементов, однако у некоторых есть свои особенности. Резисторы, кроме обозначенных, мощностью 0,125 Вт. Все неполярные конденсаторы керамические. С2, С3, С25, C26 – типа NPO. С4-С11, С32-С37,C41-C42 - стабильные типа X7R, остальные могут быть общего назначения. Электролитические конденсаторы (Samhwa, Samsung, Jamicon) C15-C20, C23-C24, С27-С30 на напряжение 35В; C12-C14 на напряжение 25В; остальные - на 16В. В качестве DA1, DA2 можно использовать самые музыкальные экземпляры, вплоть до OPA2132, OPA2134, AD712 или обычные - TL072, TL082, LF412, OP275 - каждый выберет сам для себя. В качестве DA7 нужен ОУ, работающий от однополярного источника питания (+12В) - OP193, CA3140.
Одному каналу усилителя нужен радиатор с площадью рассеивания не менее 350см² (при нагрузке 8 Ом). Я использовал радиатор И-110, усеченный до 154 мм в длину, и как видно из схемы - активный отвод тепла для него в случае подключения более низкоомной или нестабильной нагрузки. В качестве корпуса использован корпус от какой-то чешской системы управления технологическими процессами.
Особое внимание стоит уделить микросхемам самих усилителей! Первые два экземпляра при данной схеме включения превосходно работали - не было самовозбуждения, звук довольно приятный и при выключении усилителя оба канала после определенной разрядки конденсаторов плавно без громких щелчков в АС отключались. После выхода из строя микросхемы левого канала из-за разряда статики с моей руки... пришлось купить пару новых, которые также из-за статики благополучно сгорели, но помимо этого самовозбуждались даже на активной нагрузке (резистор на 8 Ом)! и при выключении издавали звуки "разряжающихся конденсаторов" :(.
Борясь со статикой, пришлось сделать плату заземления усилителя (видна на нижеприведенных фотографиях). При этом стоит отметить, что в усилителе присутствует две земли - аналоговая и цифровая (земля второго блока питания, который должен был питать микроконтроллерную часть усилителя). Именно на этой плате они сходятся вместе через RC цепочки и диоды (на схеме усилителя не показаны), образуя общее заземление усилителя, которое подсоединяется через штепсельную вилку к земляному проводнику сети 220 В.
Все платы стереоусилителя (плата источника питания на 5 и 12 В, плата выпрямителя усилителя, плата предварительного усилителя, плата усилителя мощности, плата заземления, плата включения питания, плата переключения аудиовходов и температурного компаратора, плата управления вентилятором) в формате Sprint Layout 4.0 можно скачать здесь: Amp on LM1875T Stereo lay.
В архиве содержится плата источника питания на 5 и 12 В в двух вариантах - для китайского трансформатора (как в моей конструкции) и для ТТП112-7, для удобства изготовления платы управления объединены в одну. Кроме этого в архиве есть скриншоты всех плат.

• Внешний вид конструкции

Передняя панель стереоусилителя.	Задняя панель стереоусилителя.
Вид стереоусилителя изнутри.	Корпус стереоусилителя.
Компоновка плат внутри стереоусилителя.	Блок двухканального усилителя мощности.
Внешний вид платы канала усилителя.	Разводка платы канала усилителя.
Источник питания на 5 и 12 В.	Монтаж микросхемы LM1875T.