4
4/99
Samochodowy wzmacniacz
mocy 470 W = 280 W
Przedstawiamy pierwszą częSć samochodowego wzmacniacza dużej
mocy. Cały cykl obejmuje trzy częSci: wzmacniacz mocy, sterowany
mikroprocesorowo przedwzmacniacz i sterowany elektronicznie ko-
rektor graficzny z pamięcią charakterystyk. Wzmacniacz mocy może
pracować autonomicznie, tzn. wykorzystując sygnał pochodzący
z radioodbiornika lub odtwarzacza kompaktowego. Podobnie
przedwzmacniacz z korektorem można wykorzystać do innego ze-
stawu muzycznego. Szczegółowe dane dotyczące przedwzmacnia-
cza zamieScimy w drugiej częSci artykułu, a poniżej opiszemy
wzmacniacz mocy.
Moc wzmacniaczy stosowanych jest w stanie dostarczyć 70 W mocy na
w samochodach ograniczona jest ni- obciążenie 4 W.
skim napięciem zasilania. Dążąc do W czasie normalnej pracy, gdy
uzyskania jak najwyższej mocy wyj- układ jest sterowany sygnałem muzycz-
Sciowej stosuje się wzmacniacze nym zapotrzebowanie na wysoką moc Wielką zaletą TDA 1562Q jest nie-
w układzie mostkowym, jednoczeSnie wyjSciową występuje tylko w bardzo wielka liczba elementów zewnętrz-
zmniejszając impedancję zestawów niewielkim procencie czasu. Z uwagi na nych, a ciekawostką fakt, że nie ma
głoSnikowych. Wszystkie te zabiegi to, że sygnał muzyczny posiada rozkład wSród nich żadnego rezystora. Ponadto
pozwalają jednak na osiągnięcie mocy normalny (Gaussowski) amplitudy, układ posiada wiele różnych zabezpie-
rzędu 20 W. Dalsze zwiększanie mocy uzyskuje się znaczne zmniejszenie mo- czeń i funkcji. Z zabezpieczeń należy
wymaga zastosowania przetwornicy cy traconej w układzie, w porównaniu wymienić odpornoSć układu na zwarcia
podwyższającej napięcie zasilania. do klasycznego wzmacniacza pracują- wyjSć do masy, napięcia zasilania, oraz
Wadą przetwornic jest koniecznoSć cego w klasie AB. zwarcia w obciążeniu. OczywiScie
stosowania transformatorów i związa-
ne z tym kłopoty. Jednakże najnowsze
układy scalone wzmacniaczy mocy po-
C1 C1+ V V
P1 P2
łączyły w jednej obudowie przetwor- 3 5 9 10
nicę i wzmacniacz. Jeszcze większą za-
Klasa A
16
Czujnik Zabezpieczenie
letą tych układów jest brak transfor- stan
Klasa B
wy temperatury przed brakiem
Szybkie wyciszanie
matora. Po prostu zastosowano prze-
zniekształceń
twornice kondensatorową. Przykła-
Standby
wyłączanie
4
tryb
Zabezpieczenie
Wyciszanie Pompa
dem takiego wzmacniacza jest układ
pracy
prądowe
Włączanie
TDA 1562Q firmy Philips, który zasto-
Vp*
sowano w prezentowanym wzmacnia-
1
WE+
7
Stopień
czu mocy.
Przedwz. WY+
mocy
75k
Interfejs
diagnostyczny
Opis układu TDA 1562Q 8
Sprzężenie Detektor
Dynamiczny
zwrotne Obciążenia
detektor
zniekształceń
Układ TDA 1562Q zawiera w swo-
75k
11
Stopień
jej obudowie monofoniczny wzmac-
Przedwz. WY
2
mocy
WE
niacz mocy pracujący w układzie most-
Vp*
Zabezpieczenie
kowym. Charakteryzuje się bardzo du-
wyłączanie
14
temperaturowe
Vref Pompa
żą mocą wyjSciową przy niskim, poje-
15k
dynczym napięciu zasilania. Przy ma-
Masa stopni mocy
Vref
łych poziomach mocy, do 18 W układ
17
masa
Masa sygnałowa
pracuje jak zwykły wzmacniacz. W sy-
tuacji gdy wymagana jest większa moc
15 13 6 12
wyjSciowa uruchamiana zostaje we-
C2 C2+ masa stopni mocy
wnętrzna kondensatorowa przetworni-
ca podwyższająca napięcie zasilające
stopień końcowy. Dzięki temu układ Rys. 1 Schemat blokowy układu wzmacniacza mocy TDA 1562Q
4/99 5
układ jest zabezpieczony przed prze- Niski Czuwanie (standby); układ jest w głoSniku nie słychać stuków związa-
kroczeniem maksymalnej temperatury. całkowicie wyłączony, prąd pobie- nych ze stanami nieustalonymi. Samo
Wydaje się więc prawie niezniszczalny. rany z zasilacza jest bardzo niski. włączanie odbywa się bardzo szybko
Jak przystało na układ wyprodukowa- Rredni Wyciszenie (mute); układ jest i układ rozpoczyna pracę już w 50 ms
ny w czasach królowania mikroproceso- włączony, lecz sygnał akustycz- od chwili włączenia. Jest to ważne
rów TDA 1562Q wyposażony jest w trzy ny pozostaje stłumiony. w niektórych zastosowaniach jak np.
wejScia/wyjScia diagnostyczno-programu- Wysoki Włączony (on); normalna praca, telefoni, lub nawigacji samochodowej.
jące, których funkcje opisano poniżej. sygnał doprowadzony do wej-
Scia jest wzmacniany o 26 dB.
WejScie/wyjScie statusu
W czasie gdy układ jest przełącza- STAT (nóżka 16)
WejScie trybu pracy
ny z czuwania na pracę, lub odwrotnie
MODE (nóżka 4)
moment przełączania układu realizo- WejScie
Na wejScie to można podać trzy różne wany jest w chwili gdy sygnał wejScio- Także na to wejScie można podać trzy
poziomy napięcia: wy przechodzi przez zero. Dzięki temu różne poziomy napięcia:
Niski Szybkie wyciszenie (fast mu-
te); układ pozostaje włączo-
2 1 wentylator
ny, lecz sygnał akustyczny
+12V
G1
C21
C25*
jest stłumiony.
2200mF GND
G3
100n
1
Rredni Klasa B (class B); układ pracu-
9
8
2 DIAG
10 C13
je jak zwykły wzmacniacz
4
3 4700mF
3 MODE
16 C1 5 w klasie B oddając na obcią-
1
4 STATUS
C2+
7
100n C1
1 OUT+ żenie tylko moc do ok. 18 W,
IN+ WY1
US1
OUT
2
11
C2+ przetwornica podwyższająca
IN
2
C2 13
14
C2 napięcie jest wyłączona, stan
VREF
15
C14
100n
17
12
SGND ten jest utrzymywany bez
4700mF
C9
6
10mF
względu na temperaturę
układu.
C22 Wysoki Klasa H (class H); układ pra-
C26*
2200mF
100n
cuje w klasie H dostarczając
9
8
DIAG
10 C15 w razie potrzeby pełną moc
4
3 4700mF
MODE
wyjSciową, przetwornica jest
C3
16 C1 5
1
STATUS
100n C2+
7
włączona, stan ten jest utrzy-
1 OUT+
IN+ US2 WY2
OUT
mywany bez względu na
2
11
G2 C2+
IN
2
C2 13
14 temperaturę układu.
C4
LT 1 VREF
15
C16
100n
17
12
Szybkie wyciszanie następuje na-
2 SGND
4700mF
C10
6
tychmiast po doprowadzeniu do wej-
PT 3 10mF
4 Scia odpowiedniego sygnału. W odróż-
5
nieniu od zwykłego wyciszania które
C23
C27*
2200mF
LP 6
100n
odbywa się w chwili przejScia sygnału
9
7 8
DIAG przez zero. Natomiast przejScia z pracy
10 C17
PP 8 4
3 4700mF
MODE
w klasie B do pracy w klasie H i od-
C5
16 C1 5
1
STATUS
100n C2+
7 wrotnie odbywają się w zerze sygnału
1 OUT+
IN+ US3 WY3
OUT wejSciowego.
2
11
C2+
IN
2
C2 13
14
C6
VREF
15
C18
100n WyjScie
17
12
SGND
4700mF
C11
6
WyjScie może przyjmować trzy pozio-
10mF
my napięcia:
Niski Wyciszenie (mute); potwier-
C24
C28*
2200mF
dzenie, że układ jest w stanie
100n
9
8
wyciszenia, sygnał ten odpo-
DIAG
10 C19
4
3 4700mF wiada rzeczywistemu stanowi
MODE
C7
16 C1 5
1
STATUS na wyjSciu układu.
100n C2+
7
1 OUT+
IN+ WY4
US4
Rredni Klasa B (class B); układ pracu-
OUT
2
11
C2+
IN
2
je w klasie B, co jest spowo-
C2 13
14
C8
VREF
15
dowane temperaturą obudo-
C20
100n
17
12
SGND
4700mF
C12
6
wy wyższą niż 120C.
10mF
Wysoki Klasa H (class H); układ pra-
cuje w klasie H, temperatura
obudowy jest niższa niż 120C.
Rys. 2 Schemat ideowy wzmacniacza mocy
cc
cc
PGND2
V
2
PGND1
V
1
cc
cc
PGND2
V
2
PGND1
V
1
cc
cc
PGND2
V
2
PGND1
V
1
cc
cc
PGND2
V
2
PGND1
V
1
T
T
T
T
6
4/99
Przełączenia trybu pracy, spowodo- nasyceniu wyjScie zmienia stan na niski niskim przez 20 ms, a na czas spraw-
wane wzrostem temperatury, z klasy B do (wewnętrzny tranzystor zostaje nasyco- dzania pojawia się na nim stan wysoki
H i odwrotnie odbywają się w zerze sy- ny). Informacja ta jest przeznaczona dla na czas 50 ms. Moc tracona w układzie
gnału akustycznego. WejScie/wyjScie sta- układu mikroprocesora w przedwzmac- podczas wystąpienia dowolnego zwar-
tusu STAT kilku układów (max. 8) może niaczu, który w takiej sytuacji zmniejsza cia jest bardzo mała.
być łączone równolegle. wysterowanie wzmacniacza mocy. W trybie wyciszania, gdy do wyj-
Drugą funkcją realizowaną przez to Scia wzmacniacza nie ma dołączonego
wyjScie jest informowanie o zwarciach obciążenia wyjScie diagnostyczne
WyjScie diagnostyczne
na wyjSciu. W przypadku zwarcia jed- przyjmuje stan niski.
DIAG (nóżka 8)
nego, lub obu wyjSć do masy albo do WyjScie diagnostyczne zmienia
WyjScie to ma za zadanie dostar- zasilania stopień mocy jest wyłączany, swój stan na niski także w przypadku
czanie informacji na temat stanu stop- a wyjScie DIAG przechodzi w stan niski. przekroczenia maksymalnej temperatu-
nia mocy, jest ono typu otwarty kolek- Po ustąpieniu zwarcia układ powraca ry złącza. Zmiana stanu następuje nie-
tor. Pierwszą funkcją jest detekcja na- do normalnej pracy po ok. 20 ms. Gdy co wczeSniej niż automatyczne wyłą-
sycania się stopnia mocy, które prowa- zwarcie występuje na obciążeniu układ czenie stopnia mocy przy nadmiernym
dzi do powstawania zniekształceń. Na- wyłącza stopień mocy na ok. 20 ms, po wzroScie temperatury.
sycanie jest wykrywane przez dyna- czym testuje wyjScie przez ok. 50 ms, Zatem można powiedzieć, że układ
miczny detektor zniekształceń (DDD). sprawdzając czy zwarcie nadal wystę- TDA 1562Q sam w sobie jest małym
W chwilach kiedy stopień mocy ulega puje. WyjScie DIAG jest wtedy w stanie komputerkiem, z dobudowanym wzmac-
C4 C8
G3
G1
C3 C7
C1 C2 C6 C5
C10 C12
C9 C11
US1 US2 US3 US4
1 2 1 2 1 2 1 2
WY1 WY3
WY2 WY4
C16
++ + +
C17
G2
+
Z* 1
C13 C14 C15 C18 C19 C20
LT PT LP PP
C21 C22 C23 C24
Rys. 3 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
13mm
1
1
465
ARTKELE
ARTKELE
465
+
+
+
+
T
T
T
T
T
4/99 7
Tabela 1 Parametry charakterystyczne układu TDA 1562Q dla:
VCC=14,4 V, RL=4 W, f=1 kHz, Tamb=25C
RADIATOR
Parametr Min. Typ. Max. Jedn.
posmarować
Napięcie zasilania 8 14,4 18 V pastą
silikonową
Pobór prądu w stanie wyłączenia 1 50 mA
podkładka
Prąd spoczynkowy 110 150 mA
podkładka
Stałe napięcie na wyjSciu 6,5 V
Niepowtarzalny prąd wyjSciowy 10 A
wkręt
nakrętka
Powtarzalny prąd wyjSciowy 8 A
Maksymalna temperatura złącza 150 C
Całkowita moc strat 60 W
podkładka
płytka
izolacyjna
Moc wyjSciowa klasa B; THD=10% 16 20 W
nóżki lutować blachowkręt
Moc wyjSciowa klasa H; THD=10% 60 70 W
po przykręceniu
do radiatora
Moc wyjSciowa klasa H; THD=0,5% 45 55 W
Górna częstotliwoSć graniczna; 1dB 20 kHz
Zniekształcenia; P =1 W 0,03 %
o
Rys. 4 Sposób montażu układów scalonych
Zniekształcenia; P =20 W 0,06 %
o
punktowania otworów można posłużyć
Zniekształcenia; zadziałanie DDD 10 %
się rysunkiem montażowym (rys. 3
Wzmocnienie napięciowe 25 26 27 dB
dolna częSć). Na rysunku tym nad że-
Impedancja wejSciowa 90 150 kW
brami radiatora umieszczono osiem
czarnych pól lutowniczych położonych
niaczem mocy. W tabeli 1 zamieszczono maganą dokładnoSć najproSciej jest
13 mm nad krawędzią płytki drukowa-
podstawowe dane układu. przyłożyć płytkę drukowaną stroną ele-
nej. Ten fragment rysunku można przy-
mentów do radiatora i wtedy napunk-
łożyć do radiatora i napunktować po-
tować miejsca położenia otworów. Rre-
Montaż i uruchomienie
łożenie otworów.
dnica otworów powinna być nieco
Po wywierceniu wszystkich otwo-
Montaż wzmacniacza należy prze- mniejsza od Srednicy zewnętrznej
rów w radiatorze można sprawdzić na
prowadzić dokładnie według podanej gwintu blachowkrętów. Podana tu
sucho czy wszystko pasuje do siebie.
poniżej kolejnoSci. Czytelnicy którzy wielkoSć 2,5 mm odpowiada blachow-
Pozwoli to zaoszczędzić sobie kłopotów
nie posłuchają tych rad mogą się za- krętom o Srednicy zewnętrznej
przy dalszym montażu. Kiedy wszystko
pędzić w kozi róg kiedy to trzeba bę- 2,8 mm. DługoSć blachowkrętów po-
pasuje do siebie można rozpocząć
dzie wymontować niektóre elementy, winna wynosić ok. 1012 mm.
montaż wzmacniacza. W pierwszej ko-
aby móc zamontować pozostałe. Następnie w radiatorze wierci się
lejnoSci montuje się wszystkie zworki
Konstrukcja całego wzmacniacza osiem otworów o Srednicy f3,2 mm
znajdujące się na płytce drukowanej.
tworzy zwarty blok. Radiator przykrę- przeznaczonych do przykręcenia ukła-
Następnie wlutowuje się kondensatory
cony jest do płytki drukowanej cztere- dów scalonych wzmacniaczy mocy.
C4 i C8, oraz gniazda (piny) G1 i G3.
ma blachowkrętami, natomiast układy Otwory te powinny być umieszczone
Na tym montaż elementów elek-
scalone wzmacniaczy mocy przykręco- w jednej linii na wysokoSci 1315 mm
tronicznych należy przerwać. Nadszedł
ne są do radiatora i wlutowane w płyt- nad dolną krawędzią radiatora. Do na-
czas na przykręcenie radiatora do płyt-
kę drukowaną (patrz zdjęcie na okład-
ce i rys. 4).
stosować możliwie krótkie
Przed rozpoczęciem montażu nale-
i grube przewody (min 4 mm2)
ży powiększyć wiertłem o Srednicy
2,5A
f3,2 mm cztery narożne otwory +
AKUMULATOR
w płytce drukowanej. Wiertłem o tej
+
samej Srednicy powiększa się cztery
wentylator
otwory przeznaczone do przykręcenia
M
+12V do odbiornika
radiatora. Otwory te znajdują się pod
1 8 PP
G3
2 7 radiowego lub
radiatorem (patrz rysunek 3 i 4). Na 6 LP
wzmacniacza
5
PŁYTKA NR 465
G2
1 4 PT
rysunku 3 zaznaczono je kolorem czar-
2 3
G1
3 2 LT
nym w odróżnieniu od pozostałych,
4 1
WŁ=12V WŁ
WY2 WY4 WY3 WY1
WŁ
310k
które są w kolorze niebieskim. WŁ=0V WYŁ
W drugiej fazie należy wywiercić
w podstawie radiatora (od spodu) czte-
LT LP PP PT
ry otwory o Srednicy f2,5 mm prze-
(LR) (LF) (RF) (RR)
znaczone do przykręcenia radiatora do
płytki drukowanej. Aby zachować wy-
Rys. 5 Schemat podłączenia wzmacniacza mocy w układzie autonomicznym
1315 mm
T
T
T
8
4/99
ki drukowanej. Pod blachowkręty mo- opisano podłączenie wzmacniacza niacza. Pobór prądu przez wyłączony
cujące radiator koniecznie należy wło- w układzie autonomicznym. Schemat wzmacniacz jest wtedy bardzo mały.
żyć podkładki izolujące, aby łby bla- blokowy podłączenia wzmacniacza za- Stosując zdalne wyłączanie wzmacnia-
chowkrętów nie pozwierały Scieżek. mieszczono na rysunku 5. cza należy sprawdzić, czy wyjScie steru-
Podkładki można kupić, lub wykonać Przewody zasilania łączące wzmac- jące radioodbiornika zwierane jest
z kawałka sztywnej folii plastikowej, niacz z akumulatorem powinny być z masą. Jeżeli po wyłączeniu radiood-
lub bardzo cienkiej gumy. możliwie krótkie i o odpowiednio du- biornika wisi ono w powietrzu należy
Gdy radiator jest już przykręcony żym przekroju (min. 4 mm2), wszak rezystor 10 kW podłączony do nóżki nr
można zacząć montaż układów scalo- układ przy pełnej mocy pobiera prawie 3 gniazda G1 połączyć z masą, a nie
nych. W pierwszej kolejnoSci trzeba 20 A prądu. OczywiScie zasilanie powin- z plusem zasilania.
sprawdzić, czy cztery zwory znajdujące no posiadać bezpiecznik 25 A. Ze Poprawnie zmontowany, bez żad-
się pomiędzy układami scalonymi a ra- względu na bardzo duży pobór prądu nych zwarć i zimnych lutów wzmac-
diatorem, ułożone równolegle do niego i związane z nim nieuniknione spadki niacz działa od razu bez żadnego uru-
nie zwierają się ani do radiatora, ani do napięcia wskazane jest aby zasilanie ra- chamiania. Prąd spoczynkowy wzmac-
nóżek układu scalonego. Teraz smaruje dioodbiornika, lub innego współpracu- niacza włączonego wynosi ok. 500 mA,
się smarem silikonowym układ scalony jącego sprzętu było poprowadzone od natomiast wzmacniacz wyłączony po-
i wkłada go w otwory w płytce druko- wzmacniacza mocy, tak jak pokazano to biera mniej niż 1 mA.
wanej. Może to sprawić pewną trud- na rysunku 5. Pragnę przypomnieć, że układ po-
noSć, gdyż układ posiada aż siedemna- Jeżeli wzmacniacz będzie pracował większania napięcia zasilającego
Scie nóżek. Po włożeniu układu należy w ciężkich warunkach, czyli przez długi wzmacniacz został zaprojektowany pod
sprawdzić czy wszystkie nóżki tkwią czas z pełną mocą wyjSciową i w wyso- kątem sygnałów muzycznych. Dlatego
w otworach i czy żadna nie zgięła się. kiej temperaturze otoczenia niezbędne też przy napięciu nominalnym 14,3 V,
Następnie układ scalony przykręca jest zastosowanie dodatkowych wenty- dla obciążenia 4 W nie uda się uzyskać
się do radiatora dwoma wkrętami M3. latorów chłodzących radiator. Można tu mocy wyjSciowej 70 W sterując wzmac-
Otwory w radiatorze mają nieco większy wykorzystać wentylatory stosowane niacz sygnałem sinusoidalnym. Dla mo-
rozstaw niż otwory w układzie scalo- w zasilaczach komputerowych. Nato- cy powyżej ok. 3040 W układ zacznie
nym. Podyktowane to zostało odległo- miast gdy pełna moc będzie wykorzy- dławić się, czyli wycinać fragmenty si-
Scią pomiędzy żebrami radiatora. Dlate- stywana krótko, a wzmacniacz umie- nusoidy.
go też pod wkręty należy założyć sztyw- szczony jest w miejscu przewiewnym , Przypominam, że podczas postoju
ne podkładki metalowe. wentylatory są zbędne. samochodu nie należy zbyt długo grać
Dopiero przykręcony układ można Wzmacniacz posiada rozdzielone na cały regulator , gdyż póxniej można
przylutować do płytki drukowanej, masy stopni mocy i sygnałową. Taka mieć kłopoty z odpaleniem auta.
uważając, aby nie zrobić zwarcia. Tak konfiguracja układu mas pozwala na Przeciętny akumulator samochodowy
samo postępuje się z pozostałymi ukła- zminimalizowanie zakłóceń mogących wytrzyma ok. 1 godziny grania; nowy
dami. nakładać się na sygnał. Z tego też wzglę- i w pełni naładowany więcej a stary
WyjScia głoSnikowe WY1Wy4 naj- du masy sygnałowe łączy się z masą i częSciowo rozładowany dużo mniej.
wygodniej wyprowadzić jest przewoda- układu dopiero przy xródle sygnału,
Wykaz elementów
mi zakończonymi standardową wtyczką który powinien być doprowadzany do
stosowaną do podłączania głoSników wzmacniacza przewodami ekranowany-
Półprzewodniki
w samochodzie. Przewody można wlu- mi. W przypadku stosowania krótkich
US1US4 TDA 1562Q
tować w otwory, lub przylutować do pól połączeń, nie przekraczających 20 cm
Kondensatory
lutowniczych po stronie druku. Należy dopuszczalne jest prowadzenie sygnału
C1C8 100 nF/50 V MKSE-20
zwrócić szczególną uwagę, aby nie zro- tasiemką, pod warunkiem, że masa sy-
C25C28 100 nF/50 V MKSE-20,
bić najmniejszego nawet zwarcia. gnałowa łączy się z masą układu przy
patrz opis w tekScie
Po wykonaniu powyższych czynnoSci xródle sygnału.
C9C12 10 mF/25 V
można zamontować pozostałe elementy, Niewykorzystywane w tej konfigu-
C21C24 2200 mF/16 V
przy czym kondensatory elektrolityczne racji wzmacniacza wejScia sterujące łą-
C13C20 4700 mF/35 V
montuje się na samym końcu. Pozostała je- czy się przez rezystory 10 kW z plusem
Inne
szcze do zamontowania zworka Z*. Umie- zasilania. W takim układzie wzmacniacz
radiator jednostronnie żebrowany wyso-
szczono ją po stronie druku. Dla bezpie- wymaga stosowania włącznika zasilania
koSć ok. 8 cm
czeństwa wskazane jest przed przylutowa- co jest doSć kłopotliwe zważywszy na
płytka drukowana numer 465
niem nałożyć na nią koszulkę izolacyjną. duży pobór prądu. WiększoSć samocho-
Kondensatory C25C28 montowane są dowych odbiorników radiowych wypo- Płytki drukowane wysyłane są za zali-
po stronie druku bezpoSrednio do nóżek sażona jest w wyjScie sterujące na czeniem pocztowym. Płytki można za-
10, 12 układów scalonych US1US4. którym pojawia się napięcie +12 V po mawiać w redakcji PE.
Jak już wczeSniej wspomniano włączeniu zasilania. W takim przypadku Cena: płytka numer 465 - 8,25 zł
wzmacniacz przystosowany jest do pra- wystarczy wykonać podłączenie zazna- + koszty wysyłki.
cy autonomicznej i do współpracy czone na rysunku 5 linią przerywaną
z przedwzmacniaczem. W tym artykule aby uzyskać zdalne włączanie wzmac- ą mgr inż. Dariusz Cichoński
4
5/99
Budowa i działanie
Przedwzmacniacz samochodowy
Schemat ideowy przedwzmacnia-
Przyszła kolej na następny element naszego samochodowego ze- cza przedstawiono na rysunku 2.
W konstrukcji przedwzmacniacza moż-
stawu czyli przedwzmacniacz. W tej częSci cyklu prezentujemy
na zasadniczo wyróżnić dwie czę-
sterowany cyfrowo przedwzmacniacz przeznaczony do współpra-
Sci: blok potencjometrów cyfrowych
cy z opisywanym w poprzednim numerze PE wzmacniaczem mo-
(US12US15) oraz częSć sterującą
cy oraz siedmiopunktowym korektorem graficznym którego opis
(US16, US17). W bloku potencjome-
zamieScimy za miesiąc.
trów cyfrowych zastosowano dwa ukła-
dy LM 1972 pełniące funkcję tłumików
o cyfrowo programowanym współczyn-
niku tłumienia. Każdy z układów posia-
da dwa niezależne kanały charaktery-
zujące się bardzo dobrymi parametra-
mi elektrycznymi. Do regulacji tłumie-
nia wykorzystana została sieć rezystyw-
na z przełączanymi odczepami (rys. 3).
Podział rezystancji został tak dobrany,
że zapewnia logarytmiczą regulację tłu-
mienia w zakresie 078 dB ze skokiem
1 dB (w przedziale 048 dB nawet co
0,5 dB). Schemat blokowy układu
LM 1972 przedstawiono na rysunku 4.
Programowanie tłumików odbywa się
W przedwzmacniaczu wykorzystane Szczegółowe dane dotyczące korektora szeregowo za poSrednictwem trzech
zostały cyfrowe potencjometry firmy Na- opublikujemy w następnym numerze PE. wyprowadzeń CLK, LD/SH oraz DI.
tional Semiconductor co w zdecydowany Schemat blokowy kompletnego sa- Przesyłane szeregowo dane są zapisy-
sposób wpłynęło na jakoSć toru audio. mochodowego zestawu elektroaku- wane w wewnętrznym zatrzasku, który
Mikrokontroler umieszczony na płytce stycznego uwidoczniono na rysunku 1. steruje przełącznikami odczepów sieci
przedwzmacniacza jest odpowiedzialny Cały zestaw został zaprojektowano rezystywnej. Warto zwrócić uwagę na
za cyfrową regulację wzmocnienia, dia- w taki sposób, żeby użytkownik miał fakt, że w częSci sygnałowej brak ja-
gnostykę oraz sterowanie wzmacniaczem do wyboru dwie konfiguracje poszcze- kichkolwiek elementów aktywnych
mocy, sterowanie korektorem graficz- gólnych częSci składowych: wyjaSnia to bardzo dobre parametry
nym, pamiętanie charakterystyk, obsługę wzmacniacz mocy + przedwzmac- układu.
i wySwietlanie nastaw itp. niacz ze sterowaniem (płytki 465 Aby możliwa była regulacja każde-
Przedwzmacniacz został wyposażony i 466) go z czterech kanałów wzmacniacza,
w unikalną funkcję zabezpieczenia przed wzmacniacz mocy + przedwzmac- wykorzystano dwa układy LM 1972
kradzieżą każdy mikrokontroler posia- niacz ze sterowaniem + korektor (US12 i US13). Za sterowanie poten-
da swój własny, nie dający się odczyta, graficzny (płytki 465, 466 i 467) cjometrami elektronicznymi US12
czterocyfrowy kod zabezpieczający.
Poniżej podajemy parametry elektrycz-
ne przedwzmacniacza:
Regulacja wzmocn.
Przód, Tył 0 78dB
US1US10 US12US15
Regulacja balansu
WE L
KOREKTOR WZMACNIACZ
Przód-Tył +20 20dB
PRZEDWZMACNIACZ
GRAFICZNY MOCY
WE P
Regulacja balansu
Lewo-Prawo +20 20dB
US17
Pasmo przenoszenia 2020000 Hz
US16
THD <0,005% UKŁAD
STERUJĄCY
Stosunek sygnał-szum min. 100 dB
PAMIĘĆ
KONFIGURACJI
Amplituda sygnału
wejSciowego 0,775 V
Impedancja wejScia ł20 kW
WYRWIETLACZ KLAWIATURA
ALFANUMERYCZNY
Pobór prądu
(wraz z korektorem):
(czuwanie) maks. 70 mA
Rys. 1 Schemat blokowy samochodowego zestawu elektroakustycznego
(praca) maks. 160 mA
+5V
1
US16 24C02
C55 R60 R61 R62
G5 2 C68
18
10n 6,8k 6,8k 1k
P3
A0 Vcc
3
T2
2 7
47k
A1 MODE/WC
BC337-16
1mF
3 6
A2 SCL
R63
4 5
GND SDA 680W
C67 R64
P4
+9V
47k
30W/0,25W
1mF
US17
15 13
C51
6 AT89C51
12 4
DO IN1 100n 7
+5V
WZM
A
11 2 5
DI OUT1 40
4
US14
+5V
10 3
1 39
LD/SH GND1
US12 R56 LM833 P10 P00
9 20
2 38
CLK LM1972 IN2 100k G8
P11 P01
R72
17
3 37 +5V
OUT2 G7
470W
P12 P02 *
19
436
GND2 C50
AGND 1 P13 P03 C56 1
D2
R57
VLCD
+9V 47n 5 35
+5V
100k 2 P14 P04 2
8 7 18 16 14 6 5 1
6 34
3
8
3 P15 P05 3
10mF
C57
1
W2 D1
7 33
B
2 R65 R66 4 P16 P06 10mF 4
C52
1 8 32
W1 10k 10k
P17 P07 5
100n
2
R67 10k 2 x BAT17
1 6
3 12 21
2 INT0 P20 7
+9V
R/#S
4 13 22
3 +5V INT1 P21 8
R/#W
5 14 23
15 13
4 T0 P22 9
C53
6
#E
12 4 6 15 24
DO IN1 100n 7 T1 P23 10
A
D4
11 2 5 7 Q1 31 25
DI OUT1 EA/VP P24 11
4
US15 12MHz
D5
10 3 8 18 26
LD/SH GND1 X2 P25 12
US13 R58 LM833
D6
920 19 27
CLK LM1972 IN2 100k X1 P26 13
D7
17 28
OUT2 P27 14
C58 C59
19
GND2 33p 33p
AGND
R59
+5V
+9V 10 16
100k RXD WR
WySwietlacz LCD
8 7 18 16 14 6 5 1 T5
11 17
3 R73
8
TXD RD
BC337-16
1
10k
B
2
R68 R69 9 20
C54
1
+
T3 T4
100k 82k
100n
2
C60
3
10mF
R70 4
6,8k R71
2BC548B 5
K
10k
6
L
WŁ1 WŁ2 WŁ3
A
G6
W
I
A
T
U
WŁ4 WŁ5 WŁ6
R
+9V W6
US11
A
G9
1
Vin LM +9V
1
2
7809
R53 2
R74 3
US18
+5V
G4
4,7k WŁ7 WŁ8 WŁ9
3 43W
4
Vin +5V
T1 LM
1
C43 C44 C45 C46 BC548B 7805 5
2
220mF 47mF 47n 47n
6
C61 C62 C63 C64
C47
R54 R55 C48
220mF47mF 47n 47n
100n
4,7k 3,3k 10mF
5/99
Rys. 2 Schemat ideowy przedwzmacniacza
5
DD1
DD2
V
V
SS1
SS2
DGND
V
V
DD1
DD2
V
V
SS1
SS2
DGND
V
V
6
5/99
Do sterowania wzmacniaczem mo-
cy służy 5 linii mikrokontrolera dwie
Vout
wraz z tranzystorami T3 i T4 (pełniący-
mi funkcję prostych komparatorów na-
Przełącznik Przełącznik Przełącznik
odczepów odczepów odczepów
pięcia) służą do odczytywania trybu
pracy końcówki mocy, jedna służy do
testowania linii diagnostycznej a dwie
Vin
ostatnie do sterowania trybem pracy
R1 R1 R1
R2 R2 R2
wzmacniacza mocy.
Do odczytu 9 klawiszy przewidzia-
no 6 linii mikrokontrolera: 3 wyjSciowe
sterujące wyborem kolumn oraz 3 wej-
Rys. 3 Zasada regulacji tłumienia w układzie LM 1972
Sciowe odczytujące stan wierszy.
Na płytce przedwzmacniacza
i US13 odpowiedzialny jest mikrokon- towego. W małych wySwietlaczach
umieszczone zostały stabilizatory do-
troler US17. Szeregowe połączenie (a do takich zalicza się nasz moduł
wyjScia danych pierwszego układu LCD) z reguły stosowane jest rozwiąza- starczające napięcia +5 V do częSci cy-
z wejSciem danych układu drugiego nie z diodami LED. Diody LED są roz- frowej oraz +9 V do częSci analogo-
pozwoliło zredukować liczbę wymaga- mieszczane na krawędziach, pod po- wej. Rezystor R74 ma za zadanie zre-
dukować iloSć ciepła wydzielanego
nych linii sterujących. lem odczytowym i poprzez element
w stabilizatorze US18.
Drugim z wyróżnionych bloków jest rozpraszający Swiatło rozSwietlają całe
częSć sterująca, której trzonem jest mi- tło. Do sterowania podSwietlaniem
krokontroler AT89C51 (US17). W 4 kB LED wykorzystano tranzystor T2 stero-
Montaż i uruchomienie
pamięci FLASH będącej częScią składo- wany z jednej linii portu mikrokontro-
wą architektury mikrokontrolera zapi- lera. Zmiana jasnoSci Swiecenia tła jest Ponieważ wszystkie płytki całego
sano program obsługi przedwzmacnia- również regulowana współczynnikiem zestawu łączą się między sobą wieloma
cza, korektora oraz wzmacniacza mocy. wypełnienia sygnału sterującego tran- przewodami, szczególny nacisk należy
Pamięć EEPROM 24C02 (US16) służy zystorem T2. Podobnie jak w przypad- położyć na starannoSć montażu. Do
do przechowywania ustawień konfigu- ku kontrastu, jasnoSć podSwietla- połączeń między płytkami najlepiej
wykorzystać tasiemki przewodów
racyjnych oraz programowanych przez nia może być regulowana w programie
z jednej strony wlutowane w płytkę
użytkownika charakterystyk korektora. obsługi.
a z drugiej zakończone wtykiem. Prze-
Do wySwietlania komunikatów wyko- Na płytce przedwzmacniacza
rzystany został moduł alfanumeryczne- umieszczony został tranzystor T5 odpo- wody sygnałowe muszą być poprowa-
dzone przewodem w ekranie (gniazdo
go wySwietlacza LCD 216 znaków. wiedzialny za włączanie wentylatora
Z mikrokontrolerem komunikuje się on w chwili gdy wzmacniacz mocy prze- G5 i wtyk W2). Przy montażu pamiętać
w trybie 4 bitowym, dzięki czemu zaj- chodzi do pracy w klasie H (przy więk- należy o tym aby z sygnału masy nie
muje tylko 7 linii portu. Niektóre typy szych mocach). Nie jest to rozwiązanie tworzyć zamkniętych pętli tzn. sygnał
wySwietlaczy LCD wymagają ujemnego optymalne jednak w naszym przypad- masy dla wszystkich płytek powinien
napięcia polaryzującego. Do wytwo- ku w pełni akceptowalne. łączyć się przy zasilaniu, a masa we
rzenia tego napięcia także wykorzysta-
no mikrokontroler pełniący funkcję ge-
neratora oraz układ odwracający pola-
LOAD/SHIFT
ryzację na elementach D1, D2, C56, Szyna wewnetrzna
C57 i R72. Mikrokontroler poprzez
zmianę współczynnika wypełnienia ge-
CLOCK
Rejestr
Zatrask
nerowanego na liniach P04P06 prze-
przesuwny
biegu ma wpływ na wartoSć ujemnego
napięcia VLCD. WartoSć tego napięcia
DATA IN
wpływa na kontrast wySwietlanych na
Dekoder Dekoder
wySwietlaczu znaków. MożliwoSć regu-
lacji kontrastu została uwzględniona
Sterowanie Sterowanie
w oprogramowaniu przedwzmacniacza.
przełącznikami przełącznikami
W warunkach samochodowych ko-
WE1 WY1 WE2 WY2
nieczne jest zastosowanie wySwietlacza
Sieć Przełączniki Sieć Przełączniki
rezystywna odczepów rezystywna odczepów
LCD z podSwietlaniem. WySwietlacze
z powłoką refleksyjną w tym zastoso-
waniu nie sprawdzą się ze względu na GND1 GND2
zerową widocznoSć w ciemnoSci. Pro-
ducenci modułów LCD stosują przeróż-
ne techniki podSwietlania pola odczy- Rys. 4 Schemat blokowy układu LM 1972
5/99 7
wtyku W2 powinna służyć tylko do
ekranowania przewodów sygnałowych.
Zdecydowanie najlepsze parametry
DO WZMACNIACZA MOCY
szumowe można osiągnąć po zastosowa-
PŁYTKA NR 465
niu niskoszumnych wzmacniaczy opera-
cyjnych LM 833, które zostały specjalnie
zaprojektowane do zastosowań audio.
Wariant ekonomiczny przewiduje zasto-
G4
W1 1 2 3 4 W2 1 2 3 4 5 6 7 8
Zasilanie
14
sowanie w ich miejsce popularnych ope-
+12V 113
2 12
racyjek LM 358. Po ich zastosowaniu na-
11
leży się liczyć z pogorszeniem parame-
10
9
trów przedwzmacniacza.
8
PRZEDWZMACNIACZ
7
Ze względu na mniejszy spadek na-
PŁYTKA NR 466
6
pięcia w kierunku przewodzenia diody
5
4
G5
D1 i D2 powinny być typu Schot-
WejScie
3
L 12
tky ego. Dopuszczalne jest zastosowa-
P 2 1
nie w ich miejsce diod germanowych
3 *
G6 1 2 3 4 5 6
lub zwykłych diod przełączających ty-
G8
pu 1N4148.
Przed gniazdem G4 można umie-
Scić prosty filtr przeciwzakłóceniowy,
WYC. + WŁ/WYŁ
co zmniejszy wpływ zakłóceń z instala-
cji elektrycznej samochodu na pracę
TRYB WYJ.
przedwzmacniacza.
WPR. Na rysunku montażowym (rys. 5)
przedstawiono sposób połączenia
przedwzmacniacza z płytką wzmacnia-
cza mocy (nr 465) oraz wySwietlaczem
Rys. 5 Schemat połączenia przedwzmacniacza ze wzmacniaczem mocy
LCD i płytką klawiszy. W przypadku
RESET
Wprowadx
KOD
Korektor
zainstalowany
MENU GŁÓWNE
BALANS BALANS KOREKTOR
GŁORNORĆ KONFIGURACJA
LEWO PRAWO PRZÓD TYŁ GRAFICZNY
KONFIGURACJA
TRYB
JASNORĆ KONTRAST
WYRWIETLANIA
WYBÓR CHARAKTERYSTYKI
CHARAKTERYSTYKI ZDEFINIOWANE CHARAKTERYSTYKI UŻYTKOWNIKA
Płaska POP ROCK Samochód MOWA JAZZ KLASYKA Indywidualne 1 Indywidualne 2 Indywidualne 3
PROGRAMOWANIE CHARAKTERYSTYKI
63 Hz 160 Hz 400 Hz 1 kHz 2,5 kHz 6,3 kHz 16 kHz
Rys. 6 Struktura menu programu obsługi przedwzmacniacza
PodSwietlanie
2 x 16 znaków
WySwietlacz LCD
T
T
8
5/99
naklejony na mikrokontroler. Naklejkę w postaci kresek na różnej wysokoSci).
z kodem należy odkleić i zachować Do obsługi zestawu przewidziano 9
przed dostępem niepowołanych osób. klawiszy (rys. 7): [WYCISZANIE], [+],
WŁ1 WŁ2 WŁ3
Po wprowadzeniu poprawnego kodu [ ], [WŁ./WYŁ.], [TRYB], [WYJRCIE],
MUTE + ON/OFF
urządzenie będzie gotowe do pracy. [Ź], [] oraz [WPROWADZANIE].
(WYCISZ.) (WŁ/WYŁ)
Potencjometry P3 i P4 służą do Ich funkcje są następujące:
WŁ4 WŁ5 WŁ6
ewentualnego stłumienia amplitudy [WYCISZANIE] jednokrotne wciSnię-
MODE ESCAPE
sygnału wejSciowego. Przypominam, cie tego klawisza spowoduje wprowa-
(TRYB) (WYJRCIE)
że znamionowa wartoSć amplitudy sy- dzenie trybu wyciszania (mute) tzn. sy-
WŁ7 WŁ8 WŁ9
gnału wejSciowego wynosi 0,775 V. gnał akustyczny zostanie stłumiony. Po-
ENTER
Regulację potencjometrami P3 i P4 na- nowne wciSnięcie klawisza spowoduje
(WPROWADZENIE)
leży przeprowadzić przy pomocy gene- wyłączenie wyciszania. Na wySwietla-
ratora sygnałowego oraz woltomierza czu pojawia się stosowny komunikat in-
(przy wzmocnieniu ustawionym na ma- formujący o włączeniu wyciszania.
Rys. 7 Opis funkcji spełnianych przez
ksimum) jeszcze przed podłączeniem [WŁ./WYŁ.] klawisz służący do prze-
poszczególne klawisze
wzmacniacza mocy. łączania wzmacniacza w stan czuwania.
podłączenia korektora schemat monta- W stanie tym pobór prądu ograniczany
żowy będzie nieco inny. jest do minimum końcówki mocy są
Program
Rodzaj użytych klawiszy jest zależ- wyłączane (standby), podSwietlanie
ny od przewidywanego sposobu wyko- Program został wyposażony w pro- wySwietlacza LCD także, a mikrokon-
nania przedniej Scianki obudowy. ste menu, dzięki któremu dostęp do troler przechodzi do stanu ograniczo-
W razie potrzeby klawisze można za- poszczególnych funkcji programu stał nego poboru mocy (idle).
montować na panelu łącząc bezpoSre- się prostszy i szybszy. Na rysunku 6 [+], [ ] za poSrednictwem tych klawi-
dnio z płytką przedwzmacniacza ta- przedstawiona została uproszczona szy można zmieniać poszczególne, aktual-
siemką 6 przewodów. struktura menu. Szarym kolorem zosta- nie wybrane nastawy (tryb Menu). Kla-
Płytką przedwzmacniacza można ło zaznaczone pole [Korektor graficzny] wisz [+] powoduje zwiększenie nastawy,
umieScić pionowo i skręcić za poSre- gdyż może być ono niedostępne wów- a klawisz [ ] jej zmniejszenie. Dotyczy to
dnictwem dwóch kątowników z płytką czas gdy do przedwzmacniacza nie zo- regulacji głoSnoSci, balansu przód-tył, ba-
wzmacniacza mocy. stała dołączona płytka korektora. Zna- lansu lewo-prawo, programowania cha-
Po przeprowadzeniu wszystkich czenia poszczególnych pół wyjaSnia ich rakterystyk korektora graficznego oraz
czynnoSci montażowych można przy- nazwa. Komentarza może wymagać je- ustawień konfiguracyjnych. W najwyż-
stąpić do uruchomienia urządzenia. Po dynie pole o nazwie Tryb wySwietla- szym poziomie menu (w trybie Status)
włączeniu zasilania na wySwietlaczu nia , które służy do zdefiniowania spo- klawisze [+] i [ ] powodują zwiększanie
powinien pojawić się komunikat: sobu wySwietlania charakterystyki ko- i zmniejszanie głoSnoSci.
rektora w trybie Status. Do wyboru [Ź], [] klawisze służą do wybiera-
użytkownik ma dwa warianty: Słupek nia kolejnych pól menu (tryb Menu).
Oznacza to poprawną pracę mikro- (charakterystyka przedstawiona w po- W najwyższym poziomie menu (w try-
kontrolera. Teraz w sposób opisany po- staci słupków o różnej wysokoSci) i Li- bie Status) klawisze [Ź], [] służą do
niżej wprowadzamy kod, który został nia (charakterystyka przedstawiona regulacji balansu lewo-prawo.
Tabela1 Opis funkcji realizowanych przez poszczególne klawisze
Klawisz Tryb
Menu Status
[WYCISZANIE] Właczenie/wyłaczenie wyciszania Właczenie/wyłaczenie wyciszniacza
[WŁ./WYŁ.] Włączenie/wyłączenie wzmacniacza Włączenie/wyłączenie wzmacniacza
[+] Zwiększanie nastawy Regulacja głoSnoSci zwiększanie
[ ] Zmniejszanie nastawy Regulacja głoSnoSci zmniejsz
[Ź] PrzejScie na pole z lewej na tym samym poziomie Regulacja balansu lewo-prawo zwiększanie
menu głoSnoSci z lewej
[] PrzejScie na pole z prawej na tym samym Regulacja balansu lewo-prawo zwiększanie
poziomie menu głoSnoSci z prawej
[TRYB] Przełączenie na tryb Status Przełączenie na tryb Menu
[WYJRCIE] PrzejScie o jeden poziom wyżej w hierarchii menu Regulacja balansu przód-tył zwiększanie
menu / anulowanie nastawy głoSnoSci z przodu
[WPROWADZANIE] PrzejScie o jeden poziom niżej w hierarchii menu Regulacja balansu przód-tył zwiększanie
/ zaakceptowanie nastawy głoSnoSci z tyłu
5/99 9
R55
R54
C47
1W
1
R60
R61
R62
R63
LM
358
R57
R64
R73
LM
358
R59
R70
R69
R66
R65
R68
R72
*
WYRWIETLACZ LCD
ARTKELE 466-A
WŁ1 WŁ2 WŁ3
W6
WŁ4 WŁ5 WŁ6
WŁ7 WŁ8 WŁ9
Rys. 8 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
C43
C45
G4
C48
US11
+12V
T1
R74
US18
R53
C44
C62
G9
C61
C63
P3
C68
C67
P4
US13
US12
US16
C55
C52
C53
C51
1
R56
T2
LT
PT
LP
PP
C50
G5
US14
T5
R58
W2
US15
C54
T4 T3
C59
C58
1
1
W1
1
R71
R67
G6
G7
Q1
US17
C56
C64
D1 D2
C60
G8
1
C57
T
LM1972
LM1972
T
T T
T
24C02
WZM
AT89C51
ARTKELE 466-A
10
5/99
[TRYB] powoduje przełączanie po- niacz mocy pracuje poprawnie. W tym
Wykaz elementów
między trybem Status a Menu miejscu może pojawić się jeszcze ko-
[WYJRCIE] klawisz służący do anulo- munikat ! gdy końcówka mocy bę- Półprzewodniki
wania bieżącej operacji lub do przej- dzie przeciążona lub jedno z wyjSć
US11 LM 7809
Scia o jeden poziom wyżej w hierarchii zwarte.
US12, US13 LM 1972
menu (tryb Menu). Litera B w lewym dolnym rogu
US14, US15 LM 833 (LM 358)
[WPROWADZANIE] klawisz służący pola odczytowego oznacza, że wzmac-
US16 24C02
do zaakceptowania bieżącej operacji niacz pracuje w klasie B oddając do
US17 AT89C51 z programem
lub przejScia o jeden poziom niżej obciążenia maksymalnie 18 W mocy.
WZM
w hierarchii menu (tryb Menu) Litera H w tym miejscu oznacza pra-
US18 LM 7805
W najwyższym poziomie menu (w try- cę przetwornicy kondensatorowej
T1, T3, T4 BC 548B
bie Status) klawisze [WYJRCIE], wzmacniacz jest gotowy sterować ob-
T2, T5 BC 337-16
[WPROWADZANIE] służą do regulacji ciążenie pełną mocą. Litera M ozna-
D1, D2 BAT 17 (1N4148)
balansu przód-tył. cza wprowadzenie wzmacniacza mocy
Rezystory
Dla ułatwienia funkcje realizowane w tryb wyciszania (mute).
R64 30 W/0,25 W
przez poszczególne klawisze zostały ze- Cztery liczby wySwietlana po lewej
R74 43 W/1 W, patrz opis
brane w Tabeli 1. stronie pola odczytowego informują
w tekScie
Jak można było wczeSniej zauwa- o poziomie głoSnoSci w każdym z kana-
R72 470 W/0,125 W
żyć, program może znajdować się łów. Liczbie 0 odpowiada minimalna
R63 680 W/0,125 W
w dwóch trybach wySwietlania: Menu głoSnoSć, liczbie 78 głoSnoSć maksy-
R62 1 kW/0,125 W
i Status. W pierwszym trybie (Menu) na malna. Włączenie wyciszania spowo-
R55 3,3 kW/0,125 W
górnym wierszu wySwietlacza pojawia duje miganie wszystkich 4 liczb z czę-
R53, R54 4,7 kW/0,125 W
się wybrane pole menu. Do przecho- stotliwoScią 2 Hz oraz wySwietlanie
R60, R61,
dzenia między poszczególnymi polami w lewym dolnym rogu litery M .
R70 6,8 kW/0,125 W
menu na tym samym poziomie służą
R65R67,
klawisze [Ź], []. Wyboru pola doko-
Działanie zabezpieczenia
R71, R73 10 kW/0,125 W
nuje się klawiszem [WPROWADZANIE],
R69 82 kW/0,125 W
po wciSnięciu którego na wySwietlaczu Zabezpieczenie daje o sobie znać
R56R59,
pojawi się pierwsze pole niższego po- tylko w momencie włączenia zasilania.
R68 100 kW/0,125 W
ziomu menu. Przykładowo po wybra- Na wySwietlaczu pojawia się komuni-
P3, P4 47 kW TVP 1232
niu pola Konfiguracja i wciSnięciu kat:
Kondensatory
klawisza [WPROWADZANIE] na wy-
C58, C59 33 pF/50 V ceramiczny
Swietlaczu pojawi się pole JasnoSć . Podaj kod:
C55 10 nF/50 V ceramiczny
Ponowne wciSnięcie klawisza [WPRO- 0000
C45, C46, C50,
WADZANIE] spowoduje przejScie do
C63, C64 47 nF/50 V ceramiczny
funkcji ustawiania jasnoSci podSwietla- Użytkownik musi wówczas przy
C51C54 100 nF/63 V MKSE-20
nia za poSrednictwem klawiszy [+], [ ]. pomocy klawiszy [+], [ ], [Ź], []
C47 100 nF/50 V ceramiczny
W drugim trybie na wySwietlaczu wprowadzić poprawny kod, który za-
C67, C68 1 mF/25 V
pojawia się informacja (w postaci twierdza klawiszem [WPROWAD ]. Po-
C56, C57,
skrótowej) o aktualnych ustawieniach prawny kod znajduje się na naklejce
C60 10 mF/16 V
wzmacniacza. Tzn. jeżeli korektor zo- mikrokontrolera. Trzykrotne wprowa-
C44, C62 47 mF/16 V
stał zainstalowany, to po prawej stro- dzenie błędnego kodu spowoduje za-
C43, C61 220 mF/25 V
nie pola odczytowego w dolnym wier- blokowanie układu na czas około 1 go-
Inne
szu wySwietlana jest w postaci graficz- dziny.
Q1 rezonator kwarcowy 12 MHz
nej charakterystyka przenoszenia ko- Po wpisaniu poprawnego kodu,
WŁ1WŁ9 mikrołączniki
rektora. W górnym nazwa aktualnie mikrokontroler pyta o to, czy płytka
wySwietlacz alfanumeryczny LCD 216
wybranej charakterystyki przenosze- korektora graficznego została zainstalo-
znaków z podSwietlaniem LED
nia. Po lewej stronie informacje doty- wana w urządzeniu. Jeżeli tak, to
płytka drukowana numer 466
czące wzmocnienia każdego z kanałów w menu głównym pojawia się dodat-
wzmacniacza oraz stanu wzmacniacza kowe pole: [Korektor graficzny] pozwa-
mocy (diagnozowanie). Przykładowy lające na obsługę korektora. Płytka drukowana korektora o numerze
wygląd pola odczytowego przedsta- Szczegółowy opis funkcji oraz cha- 467 i wykaz elementów do zostaną opu-
wiono poniżej: rakterystyk korektora opiszemy w przy- blikowana w następnym numerze PE.
szłym miesiącu. Cena: płytka numer 466 - 10,70 zł
O 12-14 PŁASKA Płytki drukowane wysyłane są za płytka numer 467 - 8,50 zł
B 34-36 ------- zaliczeniem pocztowym. Płytki i zapro- AT89C51 WZM - 40,00 zł
gramowane mikrokontrolery AT89C51 + koszty wysyłki.
Litera O w lewym górnym rogu z dopiskiem WZM można zamawiać
pola odczytowego oznacza, że wzmac- w redakcji PE.
ą mgr inż. Tomasz Kwiatkowski
10
6/99
Pasmo przenoszenia 2020000 Hz
Całkowite zniekształce- typ. 0,0015%
Przedwzmacniacz samochodowy
nia nieliniowe maks. 0,1% dla
f=20 kHz,
korektor graficzny
Au=+12 dB,
lub Au= 12 dB
Tym artykułem kończymy cykl poSwięcony samochodowemu ze- Stosunek sygnał-szum min. 100 dB
stawowi elektroakustycznemu. W ostatniej częSci opisujemy Amplituda sygnału
wejSciowego 0,775 V
siedmiopunktowy korektor graficzny sterowany cyfrowo. Do je-
Impedancja wejScia ł47 kW
go sterowania wykorzystywany jest przedwzmacniacz opisywa-
ny w PE 5/99. W korektorze zastosowano układ LMC 835 firmy
National Semiconductor. Jest to sterowany cyfrowo układ ste-
Budowa i działanie
reofonicznego, siedmiopunktowego korektora graficznego
Na początek kilka słów tytułem
o bardzo dobrych parametrach elektrycznych kwalifikujących go
wprowadzenia. Korektory graficzne są
do grona urządzeń Hi-Fi.
wykorzystywane do regulacji charakte-
rystyki częstotliwoSciowej toru audio
tzn. xródła dxwięku, wzmacniacza i ze-
stawów głoSnikowych. Zawierają pewną
liczbę (im więcej tym większa dokład-
noSć regulacji) ustawionych na stałą czę-
stotliwoSć filtrów pasmowo- przepusto-
wych/zaporowych. CzęstotliwoSci Srod-
kowe pasm są tak dobrane, by równo-
miernie rozkładały się na logarytmicznej
skali częstotliwoSci. Każde z pasm posia-
da niezależną regulację wzmocnienia
bądx tłumienia.
Analizując zagadnienie od strony teore-
tycznej, w konstrukcji korektora najłatwiej
wykorzystać obwody rezonansowe LC.
Układ LMC 835 składa się między- rakterystyk oraz obsługę i wySwietlanie
WE WY
Rc
innymi z czternastu rezystorów o cyfro- nastaw odpowiedzialny jest mikrokon-
wo regulowanej rezystancji, które zastę- troler umieszczony na płytce przed-
Rb
pują potencjometry używane w kon- wzmacniacza (patrz PE 5/99). Poniżej
wencjonalnych korektorach. Zakres re- podajemy podstawowe parametry elek-
Rv1 Rv1'
gulacji pozwala na uzyskanie logaryt- tryczne korektora:
micznej charakterystyki regulacji w za- CzęstotliwoSci 63 Hz, 160 Hz,
kresie ą12 dB przy kroku 1 dB. Pozo- Srodkowe pasm 400 Hz, 1 kHz,
Co1
stałe częSci składowe układu LMC 835 2,5 kHz, 6,3 Hz,
Ro1
ułatwiają wykonanie dwukanałowego 16 kHz
korektora, dzięki czemu jego konstruk- Zakres regulacji
Lo1
cja jest wyjątkowo prosta. wzmocnienia w każ-
Za sterowanie korektorem graficz- dym paSmie 12+12 dB
nym, pamiętanie i programowanie cha- IloSć stopni regulacji 25 (co 1 dB)
Rv7 Rv7 '
Co Ro
Co
Co7
Ro
Ro7
Cl
Rl
Lo=jwRlRoCl
Lo7
Rys. 1 Symulowana indukcyjnoSć Rys. 2 Uproszczony schemat korektora
6/99 11
Jednakże cewki indukcyjne są często kło-
potliwe w wykonaniu i wrażliwe na pola
12
magnetyczne. Dlatego w korektorach gra-
11
ficznych, w obwodach filtrów wykorzy-
10
1
9
stuje się symulatory indukcyjnoSci. Wła-
8
2
7
SciwoSci cewki indukcyjnej mogą być za-
4
6
symulowane przez prosty układ ze
5
6
4
wzmacniaczem operacyjnym. Schemat ta-
3
5
2
kiego układu przedstawiono na rysunku 1.
1
Elementy Ro, CI i RI wraz ze wzmacnia-
0
1
czem operacyjnym spełniają funkcję żyra- 3
2
3
tora, czyli symulowanej indukcyjnoSci.
4
1 Pop
Układ przedstawiony na rysunku 1 po
5
2 Rock
6
dołączeniu kondensatora Co spełnia funk- 3 Samochód
7
4 Mowa
8
cję szeregowego obwodu rezonansowe-
5 Jazz
9
go. CzęstotliwoSć rezonansowa oraz do- 6 Klasyka
10
11
broć obwodu jest dobierana w zależnoSci
12
63Hz 160Hz 400Hz 1kHz 2,5kHz 6,3kHz 16kHz
od liczby filtrów przypadającej na każdy
CzęstotliwoSć
kanał.
Podstawowy schemat korektora zo-
stał pokazany na rysunku 2. W każdej
Rys. 4 Predefiniowane charakterystyki częstotliwoSciowe korektora
Scieżce sygnałowej znajdują się dwa
wzmacniacze operacyjne. Pierwszy w każdym z pasm. Wzmacniacz Samochód w samochodzie panują
z nich służy do wzmacniania sygnału US1B pracujący w układzie wtórnika na- bardzo niekorzystne warunki odsłucho-
w paSmie, natomiast drugi do jego tłu- pięciowego pozwala realizować funkcję we. Mała objętoSć oraz niewielka liczba
mienia. Wzmocnienie pierwszego pa- tłumienia w każdym paSmie. W każdym elementów pochłaniających dxwięk po-
sma jest okreSlone zależnoScią: kanale umieszczono siedem obwodów woduje uwydatnienie częstotliwoSci wy-
rezonansowych z żyratorami na wzmac- ższych i powstawanie nieprzyjemnych
RV1+RO +RS
niaczach operacyjnych. Układ połączeń dla ucha fal stojących. Stopniowane tłu-
Au=
odpowiada rysunkowi 2. Wszystkie mienie częstotliwoSci wyższych popra-
RV1+RO
wzmacniacze operacyjne wymagają na- wia warunki odsłuchowe w samocho-
Przy wzmocnieniu większym od zera ob- pięcia polaryzującego równego połowie dzie.
wód odpowiedzialny za tłumienie sy- napięcia zasilania jest ono doprowa- Mowa przy odtwarzaniu audycji
gnału w paSmie jest zbędny rezystan- dzane z płytki przedwzmacniacza. We- słownych przy płaskiej charakterystyce
cja RV1 jest równa ". wnątrz układu US3 znajdują się poten- przenoszenia toru audio następuje po-
Tłumienie w pierwszym paSmie okreSla cjometry cyfrowe oraz układ sterujący. gorszenie zrozumiałoSci mowy na skutek
zależnoSć: Dzięki zastosowaniu szeregowego for- zbyt silnego uwydatnienia częstotliwo-
matu słowa sterującego do programo- Sci z krańców pasma w stosunku do czę-
RV1'+RO
wania korektora wymagane są tylko 3 stotliwoSci Srednich. Pojawiają się wów-
Au=
sygnały cyfrowe, które doprowadzane czas nienaturalne szelesty i dudnienia.
RV1'+RO +RC
są do mikrokontrolera za poSrednic- W celu poprawy zrozumiałoSci mowy
Przy tłumieniu większym od zera obwód twem złącza W7. stosuje się filtr prezencyjny podbijający
odpowiedzialny za wzmacnianie sygna- W pamięci mikrokontrolera zapisa- o kilka dB częstotliwoSci Srednie.
łu w paSmie jest zbędny rezystancja no siedem charakterystyk częstotliwo- Jazz niepowtarzalny klimat tej muzy-
RV1 jest równa ". Sciowych odpowiadających różnym ro- ki, można odczuć chyba tylko na kon-
CzęstotliwoSć Srodkową pasma okreSla dzajom muzyki lub warunkom odsłu- certach. Aby nieco zbliżyć się do warun-
wzór: chowym. Użytkownik do dyspozycji ma ków koncertowych, doSwiadczalnie do-
następujące charakterystyki: brano najkorzystniejszą charakterystykę
1
Płaska wszystkie częstotliwoSci są kierując się wyłącznie subiektywnymi
F1 =
przenoszone jednakowo. odczuciami.
2P LC1
1
Pop charakterystyka ta silnie podbija Klasyka przy odsłuchu muzyki po-
Na rysunku 3 przedstawiono sche- tony niskie i w nieco mniejszym stopniu ważnej dla poprawienia charakterystyki
mat ideowy korektora. Obydwa kanały tony wysokie co daje odpowiednie wra- przenoszenia całego zestawu tzn. xródła
są symetryczne, dlatego omówiony zo- żenie odsłuchowe szczególnie przy dxwięku, wzmacniacza i zestawów gło-
stanie tylko jeden z nich. Obwód wej- mniejszym natężeniu dxwięku. Snikowych, wprowadzono delikatne
Sciowy pierwszego kanału stanowi Rock charakterystyka ta jest podobna uwydatnienie częstotliwoSci z krańców
wzmacniacz operacyjny US1. Zgodnie do poprzedniej z tą różnicą, że podbicie pasma.
z rysunkiem 2 wzmacniacz US1A jest niskich tonów jest nieco mniejsze a czę- Oprócz zapisanych na stałe charakte-
odpowiedzialny za funkcję wzmacniania stotliwoSci Srednie bardziej stłumione. rystyk istnieje możliwoSć zdefiniowania
Wzmocnienie
R11 R17 R23 R29 R35 R41 R47
6 6 6 6 6 6 6
100k 100k 100k 82k 82k 62k 47k
7 7 7 7 7 7 7
4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A
5 5 5 5 5 5 5
C15 C19 C23 C27 C31 C35 C39
R13 R19 R25 R31 R37 R43 R49
100n 33n 15n 6,8n 3,3n 1,5n 680p
+5V
C17 C21 C25 C29 C33 C37 C41
680W 680W 680W 680W 680W 680W 680W
1mF 470n 150n 68n 22n 10n 4,7n
17
R15 100k R21 100k R27 100k R33 100k R39 100k R45 100k R51 100k
VDD 18
W7
LC14
16 19
1 DATA LC13
15 20
2 STROBE LC12
14 21
3 CLK LC11
13 22
4 DGND LC10 +9V
23
US3 LC9
8
24
LMC835
LC8
US4US10
1 11
AIN1 LC7
4
2 10
AIN2 LC6
3 9
AIN3 LC5
4 8
AIN4 LC4
27 7
AIN5 LC3
26 6
AIN6 LC2
25 5
AIN7 LC1
R16 100k R22 100k R28 100k R34 100k R40 100k R46 100k R52 100k
12 28
C18 C22 C26 C30 C34 C38 C42
R14 R20 R26 R32 R38 R44 R50
1mF 470n 150n 68n 22n 10n 4,7n
C16 C20 C24 C28 C32 C36 C40
680W 680W 680W 680W 680W 680W 680W
100n 33n 15n 6,8n 3,3n 1,5n 680p
3 3 3 3 3 3 3
1 1 1 1 1 1 1
10B 9B 8B 7B 6B 5B 4B
2 2 2 2 2 2 2
R12 R18 R24 R30 R36 R42 R48
100k 100k 100k 82k 82k 62k 47k
US1, US2, US4US10 LM833
C7 C11
W9
R1 R2
R3 C3 R5 C5
+9V R9 +9V R10 +9V 1
P1
W10 C65 C49
100k 100k
100k 100p 100k 100p
10k 10k
2 2 2
47k 8 8
L 22mF 47n
C8 C12 C66
1 C1 1 1
A A 3
WE 3 3
22mF
2
AUDIO
R4 C4 R6 C6
P
3
1mF
100k 100p 100k 100p
US1
US2
C9 C13
5 5
7 7
P2
B B
6 6
47k
4 4
C2 C10 C7C9 47mF C14 C11C13 47mF
R7 R8
470W 470W
1mF 1mF 1mF
W5X DO PRZEDWZMACNIACZA W5Y
12
Rys. 3 Schemat ideowy korektora
6/99
SS
V
AGND
T
6/99 13
trzech indywidualnych ustawień. Usta- story stosowane w filtrach mogą być sygnałowego najlepiej wykorzystać
wienia te będą pamiętane nawet po wy- z pięcioprocentowego szeregu E24. przewód ekranowany. Ekran należy po-
łączeniu zasilania gdyż są przechowywa- Zdecydowanie najlepsze parametry łączyć z masą tylko po stronie
ne w nieulotnej pamięci EEPROM. szumowe można osiągnąć stosując ni- przedwzmacniacza należy pamiętać
Na rysunku 4 przedstawiono wszy- skoszumne wzmacniacze operacyjne LM o tym aby z sygnału masy nie tworzyć
stkie predefiniowane charakterystyki 833, specjalnie zaprojektowane do za- zamkniętych pętli.
korektora stosowań audio. W przypadku trudnoSci W przypadku łączenia korektora wraz
z ich zdobyciem można także zastoso- z przedwzmacniaczem i wzmacniaczem
wać popularne wzmacniacze operacyjne mocy sygnał audio należy doprowadzić
Montaż i uruchomienie
LM 358, należy się wówczas liczyć z po- na wejScie korektora graficznego (płytka
Wszystkie kondensatory zastosowa- gorszeniem parametrów korektora. 467). WyjScie korektora (punkty
ne w torze akustycznym powinny być Przed przystąpieniem do montażu W5X i W5Y) łączymy z wejSciem
dobrej jakoSci. Ich tolerancja nie powin- elementów pamiętajmy o wlutowaniu przedwzmacniacza (płytka 466 gniazdo
na być gorsza niż ą5%. Wskazane jest zworek (częSć z nich znajduje się pod G5) z pominięciem potencjometrów P3,
wyselekcjonowanie par kondensatorów układem US3). P4 i kondensatorów C67 i C68. Potencjo-
o zbliżonych pojemnoSciach, tak aby Sprawdzenie korektora jest możliwe metry P1 i P2 służą do regulacji amplitu-
charakterystyki regulacji w obydwu ka- dopiero po połączeniu go z przed- dy sygnału wejSciowego. Ustawiamy je
nałach były zbliżone. Ze względu na wzmacniaczem. Płytka korektora łączy w takiej pozycji, aby przy płaskiej charak-
ograniczoną iloSć miejsca w obrębie ży- się z płytką przedwzmacniacza trzema terystyce przenoszenia, na wyjSciu korek-
ratorów należy stosować kondensatory taSmami przewodów zasilającym, sy- tora uzyskać znamionową amplitudę sy-
o jak najmniejszych gabarytach. Rezy- gnałowym i sterującym. Do połączenia gnału równą 0,775 V.
C5 R5
C6
R11 R17 R23 R29 R35 R41 R
C2
C11 C12
R13 R19 R25 R31 R37 R43 R49
W9
P2 C66
LM LM LM LM LM LM LM
W5Y
LMC835
R10 833 833 833 833 833 833 833
C13
W10 R50 R44 R38 R32 R26 R20 R14
C7
C3
US3
R3
1
R48 R42 R36 R30 R24 R18 R12
C8 W7
P1
C4
C1
C10 C9
C65
W5X
Rys. 5 Płytka drukowana i rozmieszczenie elementów
833
LM
833
LM
R15
R21
R27
R33
R39
R45
R51
C17
C21
C25
C29
C33
C37
C41
R6
R8
C14
C19
C23
C27
C31
C35
C39
R2
1
C40
C15
C
C36
C
C32
C
C28
C
C24
C
C20
C16
R4
R7
C42
C38
C34
C30
C26
C22
C18
C49
R28
R22
R16
R34
R40
R52
R46
R9
R1
ARTKELE 467
ARTKELE 467
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Wzmacniacz stereofoniczny z układem TDA 2005Cw 9 Wzmacniacz mocy3dni wzmacniajacadatasheet tda 2030Wzmacniacz do aktywnej kolumny głośnikoiwej(1)konwerter i wzmacniacz optyczne i coaksiale coaxialprzeprowadzenie kabli wzmacniacz Laguna 2Wzmacniacz 2x50 lub 1x100W6 Wzmacniaczwięcej podobnych podstron