带缓冲阶段的音量控制。方案、说明

带缓冲级的音量控制。无线电电子电气工程百科全书

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目前，在许多高品质声音再现鉴赏家中，所谓的“短途思想”找到了支持者。在此类设备中，前置放大器不包含通常的音调控制、额外的开关元件、响度电路和平衡控制，最重要的是，它包含最少的有源组件。

由于现代信号源的输出电压实际上已成为标准——2V，因此可以放弃前置放大器。然而，此类信号源的负载能力并不总是足以直接连接相对低阻抗的音量控制或功率放大器。因此，在某些情况下，使用高电阻音量控制和后续电压跟随器是有用的，该电压跟随器充当调节器和 UMZCH 输入滤波器之间的接口。通常，这种级联是在电压跟随器模式下使用高质量且昂贵的 ORA627 运算放大器构建的。在具有 XNUMX% OOS 的运算放大器中，为动态失真的发生创造了先决条件。

我对三个缓冲中继器进行了比较聆听：第一个 - 在 ORA627 运算放大器上，第二个 - 在 ORA637 运算放大器上，第三个 - 在场效应晶体管上，如文章中所述。在使用 OPA637 运算放大器的缓冲级变体中（这是相同的 OPA627，仅调整增益至少为 5），其增益为 KU=627。作者认为，由于反馈深度的限制以及放大器中环路增益带宽的扩展比 OPA627 校正更少，因此该选项显示出比 OPAXNUMX 更透明的声音。第三种选择是基于低噪声场效应晶体管的缓冲器，其特点是高线性度。

该设备是作者几年前在一个论坛上提出的耳机放大器简化的结果，并且已经得到了很好的证明。主观上，这样的缓冲区被证明是最“透明”的，声音中没有任何明显的浑浊或特定颜色。中继器晶体管的类型及其工作模式都经过精心选择，这使得获得非常小的非线性失真成为可能。

由于所使用的晶体管是具有线性传输特性的微波场效应晶体管并且具有较小的极间电容，因此这种跟随器在所有可听音频频率下的非线性失真仍然非常小。这里使用的缓冲级主要是为UMZCH设计的，输入电阻至少为10 kOhm，而在1 V电压下10和2 kHz频率下的THD约为0,002%。由于缺乏真实均方根值的电压表，作者无法可靠地测量级联的固有噪声水平。但当中继器连接到频谱分析仪（基于 SpectraLab 程序和 ESI Juli@ 声卡）时，频谱底部几乎没有变化，并且噪声水平仍然非常低。闪烁噪声是绝缘栅场效应晶体管的特征，但事实证明是难以察觉的。音量控制单元框图如图1所示。 XNUMX.

带缓冲阶段的音量控制。音量控制电路
图。 1

输入声音信号进入音量控制 R1.1 的高质量可变电阻（R1.2 - 用于另一个通道）。这里，使用相对高电阻的电阻器是因为它是连接到所述块的信号源的负载。现代CD-DVD播放机、磁带机、声卡的输出级通常是集成运算放大器，其失真度越低，负载电阻越高。

另一个重要因素：即使在相对昂贵的 CD-DVD 播放器、调谐器、计算机声卡型号中，输出端也有隔离氧化物电容器，并且通常它们没有极化电压。通常，出于此类目的，选择电压为 63-100 V 且电容相对较低（典型值 - 4,7 微法）的氧化物电容器。在这种情况下，下一级的输入电阻越低，隔离电容的非线性就越强。 ESI Juli@ 声卡的示例可以显示需要协调调节器节点、信号源以及具有并行 OOS 的后续 UMZCH。

该卡一上市俄罗斯市场，我就在业余无线电论坛上阅读了评论，他们写道，当 UMZCH 连接到该卡的不平衡输出时，低音是“流动的”且不自然。当负载连接到平衡“直流耦合”输出时，没有观察到这种效应。事实证明，卡的不平衡输出上安装了低容量钽电容器。因此，当 UMZCH 的输入阻抗为 10 kOhm（这对于具有并行反馈的宽带放大器来说很常见）时，会缺乏低音，并且在低音区域出现一些不自然的声音。当UMZCH通过输入阻抗为100kOhm的所述音量控制单元连接时，上述效果不再明显。

让我们回到调节器节点的描述。信号从可变电阻器 R1.1 的引擎进入流转发器 VT1 的栅极，该转发器加载有电流源，该电流源由相同类型的晶体管 VT2 构成。这里不应该使用传统的双极晶体管，因为它的非线性集电极电容大于2P902；输出电阻的线性度也较差。从流转发器的输出，信号通过一堆耦合电容器C3-C7进入负载。为了获得深沉而自然的低音，由耦合电容器与 UMZCH 输入电阻 (10 kOhm) 形成的 HPF 的截止频率选择非常低 - 0,95 Hz。

正如实践所示，较高的截止频率会产生“液体”低音的感觉，缺乏“基础”——尽管从逻辑上讲，10 Hz 的截止频率应该绰绰有余。设备电源按照传统方案制作，无特殊之处；建议使用专有的集成稳定器（μA7815UC、μA7915UC），因为其他微电路的噪声水平可能是非标准化的。电源由降压网络变压器提供，其绕组电压为 2x18 V，负载电流至少为 150 mA。从结构上来说，音量控制是在一块双面贴有玻璃纤维的印刷电路板上完成的，其元件排列图如图2所示。 XNUMX.

带缓冲阶段的音量控制。音量控制电路板
图。 2

第二个通道的元件编号从第二百个开始（C101、VT101 等），该块的第二个通道的输入和输出路由到 XS3 和 XS1 连接器的引脚 2。隔直电容的丰富性，以及电路板特定的射频拓扑（在某些地方，使用了箔层的并联连接 - 例如，在 VT1、VT2 的源极，以及 VT1 的源极和漏极之间） VT2）是由 2P902A 晶体管在 DMV 范围内的频率下非常容易发生自激这一事实决定的。应将螺母拧到本体螺栓 VT1、VT2 上，直至螺纹部分被填满，它们将起到散热器的作用（尽管即使没有螺母，晶体管也会轻微发热）。该板通过其两侧的两个金属角固定到放大器的前面板。在作者的版本中，音量控制板内置于UMZCH本身的外壳中，并且为了尽量减少其大电流电路可能产生的干扰，它被放置在由马口铁制成的金属屏（矩形盒）中，该金属屏也被固定用两条腿用螺栓固定到 UMZCH 的前面板上。信号线和电源线穿过屏蔽盒后壁的孔。笔者认为对这样的音量控制单独做案例是不合适的。

在音量控制中，可以允许更换某些部件：晶体管2P902A（VT1，VT2） - 对于KP902A，VS546（VT3） - 对于KT3102AM，二极管1N4004（VD1-VD4） - 对于KD209A。芯片 7815 (DA1) 和 7915 (DA2) 可以用其相近的同类芯片替换。稳压器DA1、DA2芯片安装在深受无线电爱好者欢迎的HS-315散热器上（以Chip iDip出售）。双可变电阻器（R1.1 和 R1.2） - ALPS-RK27，从 SYMMETRON 和 DODEKA 订购。 C1、C2——国产陶瓷电容器KT-1、KD-2、K10-7V，配TKE M47、MZZ。

设计中使用的电阻均采用进口精密金属膜（MF-Metal Film），功率为0,25W。如果没有，可以使用C2-29的国产类似物（与它们相反，进口的类似物具有不含氧化物的引线）、金属电介质C2-23、MLT（按优先顺序降序列出）。电容C19、C20-K50-35或进口Jamicon或Samsung电容； C25、C26-K50-35或同类进口产品； C8、C9、C12、C13 - 32529 V 的 EPCOS B105-C63K。可以用较小容量（至少 0,047 uF）的陶瓷电容器替换，例如 K10-7、KD-1、KM-5。

电容器 C3-C7 - 32529 V 的 EPCOS B5335-C50，容量为 3,3 uF ± 5%；在这里不可能找到完全成熟的国产替代品，因为使用的Epcos Staked MKT电容不仅做工非常高，而且电容与尺寸的比例也空前高，换句话说，这些电容是最紧凑的。 Epcos 电容器由无线电爱好者熟知的公司销售。电容器 C10、C11、C14-C16、C21-C24 - K10-7V，0,068 V 时容量为 40 uF。 XS1-XS3 连接器 - DINKLE-DT126VP 端子块。总之，对 KP902 晶体管的安装给出一些建议是有用的。这些器件极其“温和”，它们无法承受超过允许的电压：在漏极-源极电压超过50V时，这样的晶体管会击穿；对他来说很危险，还有静电。

但主要的阴险之处在于，在这些设备中，可以“敲掉快门”；在这种情况下，晶体管仍保持工作状态，但栅极电路中的泄漏和噪声会增加。为了避免出现麻烦，设备的安装应使用防静电焊台进行，或者在焊接过程中关闭电源烙铁并使用防静电腕带。否则，正如实践所表明的那样，晶体管几乎肯定会失效。因此，在购买KP902A时，需要注意这些设备的存储条件；在商店里，它们通常用铝箔包装出售。组装好电路板后，检查晶体管 VT1 的健康状况很有用；为此，您需要将 R1 控件调至最大音量位置，并将高阻直流毫伏表连接到输入。如果电阻R1上有一个小的恒定电压，则表明VT1“栅极击穿”。

作者：Ya. Tokarev，莫斯科；出版：cxem.net

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