Бути чи не бути?
Невід'ємною частиною сучасного підсилювача потужності є пристрій захисту акустичних систем (АС). Це не дивно, якщо врахувати, що вартість сучасних топових АС досягає 1 млн. Рублів і більше. Якщо такі колонки згорять, то буде трохи шкода.
У радіоаматорського практиці при збірці і налаштування підсилювача потужності система захисту АС також зайвою не буде, щоб після установки не довелося купувати нові колонки.
В Інтернеті та радіотехнічних виданнях можна знайти масу різноманітних схем подібних пристроїв. Давайте спробуємо з'ясувати, якою має бути ця система, яку схему вибрати або як доопрацювати наявну.
Почнемо з гамлетівське питання: бути чи не бути? Наскільки необхідно і доцільно застосування системи захисту акустичних систем в сучасних підсилювачах потужності?
Щоб уникнути цього, у нас як і у випадку, якщо нас з'їли, є два виходи.
Якщо ваші колонки стоять пристойних грошей (саме для вас), то підключати їх до підсилювача без захисту якось нерозумно.
Запобіжники включені між блоком живлення і підсилювачем потужності. З першого погляду здається, що запобіжники виключені з шляху проходження сигналу. Однак, якщо згадати, що сигнал замикається через блок живлення. цей міф легко розсіюється. У такому варіанті на шляху сигналу зустрічається аж два нелінійних елемента - запобіжники в позитивної та негативної шинах харчування.
У тому, що запобіжники є дуже нелінійним елементом. можете не сумніватися!
По-перше, провідники в вихідних каскадах і в блоці живлення через роботу з великими струмами намагаються зробити якомога товщі. А дротова нитку в запобіжнику вельми тонка - на обличчя явне протиріччя. Навіть її незначний опір при великих токах створює помітні втрати.
По-друге, для підвищення надійності такого захисту треба вибирати запобіжник розрахований на струм близький до робочого. На піках сигналу нитку запобіжника буде нагріватися (опір зростає), на малих сигналах остигати (опір знижується). Крім такої нелінійності. робота в режимі теплового стресу призводить до швидкого старіння запобіжника і виходу його з ладу (метал втомлюється від постійних вигинів нитки, викликаних зміною її температури), що знижує надійність пристрою в цілому.
Установка запобіжника на більший струм (з більш товстою ниткою) знижує ефективність захисту.
До речі, з наведеної вище схеми (шляхи звукового сигналу показані стрілками) стає зрозуміло, чому такі підсилювачі як фоловерів Чуффолі або підсилювачі Zen'a відмінно звучать, хоча і не є підсилювачами постійного струму, і в них присутні розділові конденсатори.
Другий варіант: установка запобіжників перед блоком живлення:
І якщо тут нитка запобіжника виключається з ланцюга проходження сигналу, то друга проблема - забезпечення надійності захисту. залишається. Як показує практика, заряду в конденсаторах фільтра харчування (у якісного підсилювача потужності ємність фільтра може досягати сотень тисяч микрофарад) цілком достатньо, щоб спалити набагато більше, ніж одну колонку.
По суті таке включення більше захищає силовий трансформатор і випрямляч від нештатних ситуацій в блоці живлення і підсилювачі.
Крім того, запобіжники мають час спрацювання на порядок більше, ніж сучасні електромеханічні реле. А в разі виникнення критичної ситуації час реагування системи захисту грає вирішальну роль!
В обох випадках запобіжники не захистять від появи на виході підсилювача підвищеного постійної напруги. викликаного впливом на вході підсилювача. Зараз більшість підсилювачів будується за схемою підсилювачів постійного струму (як то кажуть, кращий розділовий конденсатор - це його відсутність), тому поява з яких-небудь причин на вході підсилювача постійної напруги приведе до появи постійної напруги на виході підсилювача більше в До раз (К-коефіцієнт посилення вашого підсилювача). Скажіть «прощай» вашим колонкам!
Варіант захисту від появи постійної напруги (в розумних межах) на вході підсилювача запропонували японські радіоаматори:
В сучасних підсилювачах для підтримки нуля на виході часто використовуються інтегратори (хоча є думка, що вони теж псують звук. Просто треба вміти їх готувати.). У наведеній схемі інтегратор стежить не тільки за вихідним, а й за вхідною напругою, і зміщує режими вхідних каскадів для компенсації цих напруг.
Звичайно, наскільки доцільно відмовлятися від класичних методів захисту акустичних систем кожен вирішує для себе сам. Тим часом, компенсувати нелінійність контактів реле можна досить просто.
Не знаю, ким був придуманий метод, але мені він вперше зустрівся все в тому ж підсилювачі високої вірності Н. Сухова. Спрощена схема показана на малюнку:
Суть компенсації зводиться до того, щоб контакти реле включити в ланцюг загальної негативного зворотного зв'язку (ВОНС) за змінним струмом. Інтегратор U1 потрібен, щоб навіть при розімкнутих контактах реле діяла зворотний зв'язок по постійному струму і підсилювач завжди знаходився в нормальному режимі.
Ефективність даного методу підтверджують вимірювання - коефіцієнт гармонік підсилювача «непристойно» низький, якість звучання - на високому рівні і даний метод прижився у всіх наступних модифікаціях цього підсилювача.
Якщо наявність інтегратора вас все ж таки бентежить, можна придумати, як обійтися і без нього.
Що ми маємо стосовно мікросхемі LM3886 в плані максимізації якості звучання?
За довгі роки використання цієї мікросхеми в радіоаматорських конструкціях було виявлено, що мікросхема найкраще звучить:
1. при инвертирующем включенні (реалізовано в AUDIOMANIAC AMP NO. 1),
2. при напрузі живлення ± 25В (реалізовано в AUDIOMANIAC AMP NO. 1),
3. при коефіцієнті посилення 12-16 (реалізовано в AUDIOMANIAC AMP NO. 1),
4. при харчуванні 8-го виведення мікросхеми від генератора стабільного струму (чомусь не реалізовано в AUDIOMANIAC AMP NO. 1).
Останній пункт допоможе нам обійтися без інтегратора:
збільшення при натисканні
До підключення динаміків до виходу підсилювача ланцюг загальної ООС замкнута через резистор R1. Цей резистор потрібен на самий крайній випадок, тому що в такому режимі контакти реле K1.1 замкнуті, джерело струму (на транзисторі T1) вимкнений, через що мікросхема знаходиться в режимі «MUTE», тобто по суті виключена.
При підключенні колонок (спрацьовує реле, контакти К1.2 перемикаються) загальна ООС замикається через резистор R2, і контакти реле виявляються охоплені ланцюг ВОНС для компенсації їх нелінійності. Контакти К1.1 розмикаються, включається генератор струму і мікросхема переходить в робочий режим.
Ланцюг загальної ООС виявляється розімкнутої тільки на час прольоту контактів К1.2 (по суті час спрацьовування реле, тобто 10-20 мсек.). Що само по собі не сильно критично, АЛЕ! Конденсатор С2 забезпечує затримку включення мікросхеми на 0,5-1 сек, що цілком достатньо для надійного спрацювання реле.
Підсилювач включається безшумно - без клацань і сторонніх звуків.
Недоліком такої реалізації можна вважати деяке ускладнення схеми, задіяні дві пари контактів реле і для кожного каналу підсилювача доведеться використовувати окреме реле.
З усього вищевикладеного випливає висновок, що захист акустичних систем слід все ж БУТИ в сучасних підсилювачах потужності. І колонки будуть целее, і користувачам спокійніше. Негативний вплив контактів реле на звук при бажанні можна компенсувати.
Про те, якою має бути система захисту АС поговоримо наступного разу.