Стереоусилитель на LM3886T и SSM2018T

Аудио → Усилители → Стереоусилитель на LM3886T и SSM2018T

Путь реализации "идеальной" аудиосистемы тернист... Необходимо не только многое знать (от того как записаны музыкальные композиции на носителях информации до понимания преобразования электрической энергии в акустическое давление), но и пробовать вополощать те или иные конструкции или свои задумки, основываясь на удачных и не удачных опытах других. В моем случае несколько проектов (если хотите - идей) были воплощены в виде бескорпусных конструкций, некоторые из них вышли удачными, а в некоторых обнаружились ошибки. Но, как говорится, "без ошибок не бывает результатов" и все познается в опыте - конструкции были переработаны и выложены на всеобщее обозрение. На основании старых задуманы новые конструкции, в которых будут учтены все старые ошибки, но прежде чем взяться за воплощение новых идей, необходимо закончить со старыми.
В данной статье я расскажу о том как решил все свои незавершенные проекты объединить в один единый.
Итак, имеем:
Предусилитель на SSM2018T [1]
Усилитель на LM3886T [2]
Схема управления предварительным усилителем [3]
Если немного все оптимизировать и подогнать друг к другу, то из этого набора можно собрать хороший интегральный стереоусилитель! Правда не хватает корпуса чтобы все эти компоненты объединить вместе. Как вариант можно использовать готовые корпуса от VT4C Studio [4]. На основе корпуса под наименованием AV200 нарисовал будущую конструкцию интегрального стереоусилителя:

Эскиз стереоусилителя на LM3886T и SSM2018T.

Технические характеристики усилителя:
Количество входов - 4 (не симметричные RCA);
Количество выходов с предварительного усилителя - 1 (симметричный XLR);
Максимальное входное напряжение - 1545 мВ (+6 dBU);
Номинальная выходная мощность на канал - 50 Вт (Rн=8 Ом, THD=0,01%);
Максимальная выходная мощность на канал - 60 Вт (Rн=8 Ом, THD=1%);
Максимальная потребляемая мощность - 200 Вт (Rн=8 Ом);
Управление - с передней панели и дистанционное (ИК пульт управления);
Визуализация режимов - светодиоды и ЖКИ (4 строки по 20 символов);
Дополнительно - управление CD-проигрывателем (8 команд).

Оптимизация компонентов будущего стереоусилителя свелась к следующему:
1. Плата предусилителя на SSM2018T была разрезана!!! на 3 части - а) Селектор входов (входные разъемы и сигнальные реле); б) Схема регулировки уровней сигнала (разъем питания PWL-03, входные и выходные буферы, микросхемы SSM2018T и дифференциальные усилители SSM2142); в) Остатки платы с выходным разъемом. Я использовал две первые части (а и б) - схему регулировки уровней сигнала поместил в середине задней части корпуса усилителя, над ней разместил селектор входов. Друг к другу они подсоединены посредством экранированного кабеля.
2. Платы усилителя мощности остались без изменений. В общий конструктив добавилась поперечная дюралеалюминиевая перегородка, соединяющая между собой радиаторы усилителя и отделяющая силовые трансформаторы в корпусе от всего остального тракта.
3. Дежурный источник питания, источник питания для предусилителя претерпели изменения и отделены друг от друга. Дежурный располагается между левым радиатором и силовым трансформатором. Источник питания для предусилителя располагается между правым радиатором и силовым трансформатором. Питание на него и силовые трансформаторы подается через реле, смонтированное на плате дежурного источника питания. 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.
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.