Добрый день, уважаемые радиолюбители.

Продолжая разговор о конструкциях для начинающих, сегодня мы поговорим с вами о семнадцатой конструкции – семиполосном эквалайзере. Данная конструкция относится к конструкциям средней сложности. 

Схема электрическая принципиальная рассматриваемого эквалайзера, а также схема электрическая функциональная микросхемы DA1 представлены в подборке фото ниже. Рассмотрим кратко принцип работы эквалайзера.

Итак, сигнал с выхода вашего аудиоустройства через разделительный конденсатор С1 и резистор R1 поступает на вход эквалайзера – неинвертирующий вход встроенного в микросхему DA1 операционного усилителя (вывод 15 микросхемы DA1). Фактически многополосный эквалайзер представляет из себя операционный усилитель на входе которого включен набор синтезированных последовательных колебательных контуров с заданными резонансными частотами. При этом роль индуктивностей контуров играют гираторы, выполненные на встроенных в микросхему DA1 транзисторах. Такое решение позволяет избавиться от громоздких катушек индуктивности в конструкции эквалайзера.

Разберем принцип работы фильтров на примере одного синтезированного контура – контура полосы 45 Гц. Синтезированный колебательный контур данной полосы состоит из конденсатора С2 и гиратора, реализованного на встроенном в микросхему транзисторе. База транзистора при этом соединена с выводом 1 микросхемы DA1, а вывод эмиттера через встроенный в микросхему резистор 1.2 кОм с выводом 2 микросхемы DA1 [7, 8]. При этом между выводами 1 и 2 включён конденсатор С3. Что же по итогу у нас получается? А по итогу получается классический транзисторный каскад, включенный по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель) между базой и эмиттером которого включена RC-цепь [1, 2].

При подаче входного напряжения оно одновременно через встроенный резистор поступает на эмиттер встроенного транзистора и через конденсатор С3 на базу встроенного транзистора. При этом часть сигнала, подаваемая на эмиттер, фактически является отрицательной обратной связью (ООС), стабилизирующей работу каскада т.к. при росте напряжения увеличивается ток через резистор между эмиттером транзистора и общим проводом схемы, увеличивается падение напряжения на данном резисторе, увеличивается напряжение на эмиттере транзистора, а значит напряжение между базой и эмиттером уменьшается, уменьшается ток базы транзистора – транзистор закрывается сильнее, что приводит к уменьшению тока коллектора, а значит и тока эмиттера…

Сигнал же, поданный на базу транзистора через конденсатор С3 повторяется в фазе на эмиттере и через последовательно соединенные конденсатор С3 и встроенный в микросхему резистор, вновь попадает на базу транзистора. В данном случае мы имеем дело с положительной обратной связью (ПОС) т.к. данное напряжение дополнительно увеличивает напряжение между базой и эмиттером транзистора, вместе с тем увеличивается ток базы транзистора, увеличивается ток коллектора транзистора, увеличивается ток эмиттера транзистора, а это приводит к увеличению напряжения на эмиттере транзистора относительно общего провода.

Но тогда остаётся вопрос: причем тут гиратор и катушка индуктивности? А всё достаточно просто: вместе с ростом частоты глубина создаваемой ООС остается постоянной т.к. она обеспечивается через резистор (его сопротивление от частоты не зависит), а вот глубина ПОС возрастает т.к. емкостное сопротивление конденсатора С3 падает с ростом частоты. Возрастание глубины ПОС приводит к тому, что вместе с частотой растёт и напряжение в точке подачи входного напряжения т.к. растёт напряжение на эмиттере встроенного транзистора относительно общего провода. При этом отбираемый от цепи питания ток падает (т.к. уменьшается разность потенциалов) и отстаёт по фазе от напряжения. Такая зависимость напряжения от частоты (т.к. у катушек индуктивности пропорционально частоте растет индуктивное сопротивление, а значит и падение напряжения) и фазовый сдвиг между током и напряжением как раз свойственна катушкам индуктивности.

Как уже было сказано выше, синтезированный контур рассматриваемой полосы состоит из конденсатора С2 и гиратора. Данный контур является последовательным и подключен к среднему выводу подстроечного резистора R2.

В тот момент, когда движок подстроечного резистора R2 находится в правом (по схеме) положении, в цепи отрицательной обратной связи встроенного в микросхему операционного усилителя образуется делитель напряжения. Он состоит из резистора R9 и сопротивления последовательного колебательного контура. На резонансной частоте контура его сопротивление минимально, а значит минимальна и глубина ООС. Таким образом коэффициент усиления усилителя на резонансной частоте контура наоборот максимален – на АЧХ появляется горб на резонансной частоте.

Когда движок подстроечного резистора R2 находится в левом (по схеме) положении, последовательный колебательный контур шунтирует входную цепь операционного усилителя – на АЧХ появляется провал на резонансной частоте. В среднем же положении движка переменного резистора R2 АЧХ усилителя становится плоской. Аналогичным образом работают и другие полосовые фильтры эквалайзера [3-5].

С выхода эквалайзера, через разделительный конденсатор С18 сигнал поступает в последующие каскады аудиотракта.

На микросхеме DA2 по типовой схеме включения реализован стабилизатор напряжения 9 вольт эквалайзера.

Конденсатор С16 – дополнительный фильтр напряжения смещения на базах встроенных в микросхему транзисторов гираторов.

Конденсатор С17 – частотная коррекция встроенного в микросхему операционного усилителя.

Резисторы R1 и R9 – резисторы основной ООС неинвертирующего усилителя эквалайзера.

Резистор R10 – нагрузочный резистор эквалайзера. Формально данный резистор не является обязательным, но его рекомендуется установить т.к. работа выхода эквалайзера на большое входное сопротивление последующего каскада может быть нестабильной [1, 2].

Все использованные детали указаны на схеме.

В подборке рисунков ниже представлен сборочный чертёж печатного узла описываемого эквалайзера (на первом рисунке – с проводящим рисунком, на втором и третьем рисунках указано только расположение компонентов схемы). Тут следует отметить, что выводные компоненты устанавливаются с обратной стороны от проводящего рисунка. При этом сборочный чертеж выполнен так, если бы мы смотрели на печатный узел как раз со стороны проводящего рисунка. Это необходимо учитывать при установке диодов, микросхем, а также полярных конденсаторов.

А в следующей подборке фото представлена изготовленная печатная плата описываемого эквалайзера.

Ну и наконец ниже представлен полностью собранный эквалайзер во время проведения испытаний.

В файле sem-ekv.zip представлен сборочный чертеж печатного узла в формате Sprint Layout 6 для возможности самостоятельного изготовления печатной платы устройства.

После изготовления эквалайзера было проведено его испытание, показанное на видео ниже [6].  По представленному видео хорошо видно, что эквалайзер работает исправно.

Таким образом наша статья подходит к концу и в завершении хотелось бы отметить: для использования эквалайзера в реальных аудиотрактах построечные резисторы необходимо заменить на переменные. При этом переменные резисторы устанавливаются на боковую панель устройства и соединяются с основной платой эквалайзера проводами. При этом нет необходимости вносить какие-либо изменения в схему и печатную плату устройства.

А на этом на сегодня всё. С уважением, Андрей.

Список использованной литературы:

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах/ Пер. с англ.: Б. Н. Бронина, И. И. Короткевич, А. И. Коротова и др. — Изд. 4-е, переработанное и дополненное. — М.: Мир, 1993
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство / Перевод с нем. под ред. д-ра техн. наук А. Г. Алексенко. — М.: Мир, 1982. — 512 с.
3. Лекция 273. Формирование отрицательного сопротивления
4. Лекция 274. Гиратор
5. Атаев Д. И., Болотников В. А. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. — М.: Радио и связь, 1986. — 136 с: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1109)
6. Семиполосный эквалайзер
7. LA3607. Техническое описание
8. LA3607. Техническое описание