Современная электроника №9/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 34 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2025 2. Установлен конденсатор C2, отсутствующий в [1] и [2]. Этот кон- денсатор, рекомендуемый произво- дителем, как указано в справочном листке (Datasheet), уменьшает коэф- фициент усиления (полосу пропуска- ния усилителя) на высоких частотах, чтобы избежать паразитной генера- ции колебаний, возникающих при квазинасыщении выходного транзи- стора. Конденсатор также подавляет внешние электромагнитные помехи переключения, создаваемые люми- несцентными лампами. Что касает- ся люминесцентных ламп, то сейчас они практически не используются (по крайней мере, в квартирах), а вот то, что конденсатор исключает паразит- ную генерацию на ВЧ, имеет большое значение. 3. Катушка индуктивности L1 пред- ставляет собой 8 витков обмоточно- го провода ПЭТВ (или ПЭВ), распо- ложенного прямо на резисторе R5 (С2-29В-1 мощностью 1 Вт). Диаметр провода увеличен до 1,2 мм (по срав- нению с 1 мм в [2]). В [1] вместо L1, R5 и R6 использован один проволочный резистор номиналом 0,1 Ом, у которо- го количество витков проволоки рав- но 8. Однако по сравнению с L1, R5 и R6 это не одно и то же. Для получения качественной обмотки автор исполь- зовал хвостовик сверла диаметром 8 мм, зажатого в тисках. На хвосто- вик с натягом наматывается 8 витков провода; полученная катушка также с натягом надевается на резистор R5, концы провода очищаются от лака, облуживаются, и к ним припаивают- ся выводы R5 (они существенно тонь- ше). При диаметре провода 1,2 мм на резисторе помещается как раз 8 вит- ков. После этого резистор с обмот- кой уже впаивается в плату (см. фото далее). Измеренная индуктивность составила 0,35 мкГн. В справочном листке, если работает один ОУ, то к его выходу необходимо подключить RL-цепочку с номиналами R = 10 Ом и L = 0,7 мкГн. Но поскольку в мостовом режиме используются два ОУ, вклю- чённые навстречу друг к другу, а при последовательном соединении рези- сторов и катушек индуктивностей сопротивления и индуктивности скла- дываются, то и номиналы резистора R5 и индуктивность катушки L1 рав- ны соответственно 5,1 Ом и 0,35 мкГн (т.е. они уменьшены в 2 раза). 4. Напряжение металлоплёночного полиэстерного конденсатора (марки CL-20) с аксиальными выводами (C3 на схеме) снижено с 400 В (в [1] и [2]) до 250 В, что уменьшило его размер (до 5×15 мм – см. далее). 5. Электролитические конденсаторы CP1+ и CP1– – низкоимпедансные (Low Impedance), которые по сравнению с конденсаторами с Low ESR, использу- емыми в [1] и [2], хорошо работают на высоких частотах. Автор использовал конденсаторы марки UPW компании Nichicon. 6. Плата сделана односторонней (как в [1]), и в противоположность в [2], где плата двусторонняя). Кроме того, в [2] на одной плате расположены сразу две микросхемы LM3886, а в [1] каждая микросхема расположена на одной плате, как и в настоящем усили- теле. Это позволило в некоторой сте- пени устранить зависимость работы микросхем по питанию друг от друга, так как питание и «земля» подводятся к каждой из четырёх плат отдельно. 7. Резисторы R1 и R2 имеют допуск по сопротивлению в 0,1% (по сравне- нию с [1] и [2], где допуск равен 1%), что позволяет существенно улучшить идентичность коэффициента усиле- ния всех четырёх ОУ (К = –10). 8. Изменены номиналы RC-цепочки R4C1: вместо 20K и 47 пФ (как в [1], [2] и Datasheet) установлены 0К (пере- мычка) и 27 пФ. Это исключило пере- регулирование (выброс напряжения и дальнейшие затухающие колеба- ния частотой несколько МГц и дли- тельностью до 2–3 мкс) при подаче на вход усилителя прямоугольного меан- дра для выяснения реакции усилителя на ступеньку (переходная характери- стика). Теперь переходная характери- стика усилителя близка к прямоуголь- ной, а длительность фронта и среза составила не более 1,4 мкс (см. далее). Эти на первый взгляд незначитель- ные изменения схемы по сравнению с [1] и [2] позволили существенно улуч- шить качество воспроизведения ОУ LM3886 музыкального сигнала. Коэффициент нелинейных искаже- ний плюс шум (КНИ+Ш) у ОУ LM3886, включённом в качестве инверти- рующего усилителя (как на рис. 1) при 4-омной нагрузке по справочно- му листку составляет не более 0,03%, при 8-омной нагрузке – не более 0,02%. Таким образом, удвоенное сопротив- ление нагрузки приводит к уменьше- нию КНИ+Ш приблизительно на 0,01% (и наоборот). Поскольку в мостовом режиме работы при 4-омной нагруз- ке эквивалентная нагрузка каждого из ОУ будет составлять 2 Ома, то, экстра- полируя погрешность на 0,01%, можно ожидать, что при этом КНИ+Ш будет составлять около 0,04%, а поскольку ОУ два, то, складывая погрешности, можно получить, что КНИ+Ш будет составлять около 0,08%, т.е. менее 0,1% в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц и в диапазоне мощностей от 1 Вт до 60 Вт. Этот вывод подтверди- ли результаты тестирования схемы рис. 1 (см. далее). Предварительный усилитель (рис. 3) также не отличается особой сложно- стью. Но прежде чем его описывать, сделаем некоторое отступление отно- сительно скоростных (динамических) характеристик ОУ и ИУ. Каждый ОУ (и ИУ) характеризует- ся скоростью нарастания (Slew Rate) выходного напряжения в ответ на так называемую «ступеньку», т.е. на мгно- венное изменение входного напря- жения от 0 до максимума и наоборот (иное название – переходная характе- ристика). Эта скорость измеряется в В/мкс. Кроме того, ОУ характеризует- ся максимальной полосой пропуска- ния (GBWP – Gain-Bandwidth Product), которая измеряется в МГц. Обе эти динамические характеристики обыч- но указываются вместе. Например, типовые значения у LM3886 состав- ляют 19 В/мкс и 8 МГц. А вот у ИУ эти характеристики значительно хуже. Например, ИУ AD8295, применённый в [1] и [2], имеет 2,5 В/мкс и 1 МГц, а ИУ INA2128, описанный в [3], имеет 1,2 В/мкс и 1,3 МГц (см. соответствую- щие справочные листки – Datasheet). Таким образом, динамические харак- теристики ИУ почти на порядок хуже, чем у ОУ LM3886, а от динамических характеристик существенным обра- зом зависит верность воспроизведе- ния звука перкуссионных инструмен- тов (барабаны, тарелки, различные металлические треугольники, кси- лофоны и т.п.), особенно во время так называемой атаки, т.е. в момент нача- ла первого удара. Другими словами, чем лучше динамические характери- стики, тем реалистичнее будут воспро- изводиться звуки перкуссии. Теперь возвратимся к прерванной последовательности изложения. Как видно из рис. 3, в предварительном усилителе использованы два сдво- енных ОУ OPA1642. Этот ОУ являет- ся одним из лучших ОУ, специально предназначенных для аудиоприло-