Низкочастотный усилитель для сабвуфера своими руками. Простой самодельный усилитель для сабвуфера. Преобразователь питания умзч сабвуфера
Из той статьи вы узнаете о том, как сделать усилитель для автомобильного сабвуфера средней мощности.
Вся конструкция реализована на одной компактной печатной плате. По своей сути это законченный моноблок, который состоит из трех отдельных частей:
- Усилитель мощности низкой частоты.
- Фильтр низких частот.
- Преобразователь напряжения.
Усилитель мощности является одноканальным. В его основе лежит ультралегендарная микросхема TDA7294.
Некоторые власти рекомендуют погружную площадку под тяжелыми и тяжелыми динамиками. Используете ли вы какой-либо метод, цель - уменьшить передачу вибраций или волн между шкафами, полами и стенами. Поэтому резонансная частота шкафов и стоек должна быть как можно меньше. Вы можете проверить звук перепрограммирования, нажав или прокрутив синусоидальную систему и послушайте, где она резонирует.
Если вы сидите в крушении, вы услышите частоту, которую вы слышите громче или вообще не слышите. Не ремонтируйте это акустическое явление с какой-либо степенью выравнивания. По иронии судьбы, влияние размещения динамиков на частотную характеристику сильнее, если у вас сплошная стена. Чем ближе к стене системы будет, и особенно в углах комнаты, тем больше вы услышите бас. Даже если у вас есть наиболее воспроизводимые в мире мониторы или столбы, вы должны поместить их таким образом, чтобы не было отражения от боковых стенок, и они должны быть в комнате достаточно, чтобы избежать нежелательных резонансов.
В представленном усилителе, как и во многих усилителях промышленного производства, отсутствуют различные защиты. Но на надежность усилителя это никак не влияет. Этот прибор способен проработать очень долго, если никто ничего не замкнет.
Так называемый ближний полевой мониторинг начал использоваться для уменьшения влияния комнаты на звук, но если ваша акустика в помещении хороша, то прослушивание с середины или большего расстояния для глубины и точности пространственного отображения будет более выгодным. Важно, чтобы между мониторами и слушателем ничего не было. Какая самая большая проблема с микшированием звука в студии? Практически нет места для создания мониторов, когда консоль отражает звук обратно в уши, вызывая гребенчатую фильтрацию, практически тот же эффект туннеля, как если бы вы разговаривали на ладони перед лицом.
Чтобы добиться среза порядка 100 Гц (все частоты выше отсутствуют), в схему внедрен фильтр второго порядка.
В его основе лежит дешевая и популярная микросхема BA4558, которая представляет собой сдвоенный операционный усилитель. Этот компонент широко применяется в аудиотехнике.
Фильтр запитывается однополярным напряжением порядка 15 В. Для гашения тока установлен резистор мощностью 2 Вт.
Другой пример может быть в широкополой шляпе, которая вызывает падение частотной характеристики около 2 кГц. Меня все еще удивляет тот факт, что некоторые звукоинженеры не знают о разрушительном эффекте «топора»! Акустический удар консоли нельзя полностью исключить, ее можно смягчить только консолью и динамиком, так что способ прямого звука короче, чем способ отраженного звука. Просто запустите программу измерения, установите громкоговорители и переключатели для более точного ответа, а затем послушайте его?
Поскольку ни одна комната не идеальна, измерения полны раковин и пиков, некоторые из которых могут быть важнее других. Также будет важно, кто интерпретирует измерение. Итак, какой из многих стоков и пиков мы должны игнорировать, а какие нет? Особенно в области баса лучшим судьей является наше ухо, которое может обнаружить проблему быстрее, чем любое измерительное устройство. Измерение поможет нам точно определить частоты проблем и упростить их исправление. Если мы хотим добиться совершенных результатов, мы должны слушать, измерять, исправлять, слушать снова и так далее, пока мы не будем удовлетворены.
Также задействован стабилизатор напряжения, состоящий из 15-вольтового стабилитрона и сглаживающего электролитического конденсатора.
Микросхему можно установить на DIP-8, но следует помнить, что в условиях постоянной тряски и вибраций в автомобиле она может вылететь из посадочного места.
В схеме используется пассивный сумматор, который объединяет сигналы двух каналов перед входом в фильтр.
Весь процесс может быть очень неприятным, и он вдохновил меня на создание методов, которые полагаются на отличимость ушей, которые просты, всегда под рукой, вам не нужно оборудование и, по крайней мере, такие же точные, как формальные методы! Если вы создаете постоянную аудиосистему, держите ее весь день - даже простые вещи требуют осторожности. У некоторых сабвуферов есть все элементы управления, которые уже встроены; это нормально настроить нижеприведенный процесс.
Многие люди опасаются, что слово «полярность» почти выражено, что делает эту тему еще более запутанной. Полярность громкоговорителя определяет, выходит ли инвертор или внутрь, когда сигнал поступает на терминалы громкоговорителей, и его можно легко изменить, отключив силовые кабели. Фаза означает относительное время; Фазовый сдвиг фактически является сдвигом во времени. Так называемый фазные коммутаторы на консолях фактически являются переключателями полярности и не влияют на свойства времени сигнала!
Преобразователь напряжения нужен обязательно, поскольку напряжение в бортовой сети автомобиля всего 12 В, а усилитель нуждается в двухполярном источнике повышенного напряжения, а точнее, двухполярные 30-35 В. Больше подавать не рекомендуется – это может плохо кончиться для микросхемы, хотя по документации верхний предел питающих напряжений до 40 В.
Мощность усилителя составляет 100 Вт. Для кого-то этого мало, а кому-то в самый раз. Но одно можно сказать точно – такой усилитель способен раскачать такие головки, как 70ГДН. Как правило, именно эту головку используют автолюбители для постройки самодельного сабвуфера.
Подробнее о преобразователе напряжения.
Именно по причине его наличия многие радиолюбители боятся собирать автомобильные усилители высокой мощности.
Некоторые динамики всегда должны работать с одинаковой полярностью. Если они не являются равноудаленными от слушателя, или если мы используем переключатель, между ними может возникать разность фаз, которая может быть измерена в единицах времени или градусов на заданной частоте. Вы можете найти три элемента управления: громкость, фазу и нижнюю частоту среза. Обратите внимание, что верхняя частота разделения отсутствует. Предпосылкой для успеха с сабвуфером является то, что ваши основные динамики имеют чистый и плавный частотный отклик до определенной точки низких частот, после чего их эффективность постепенно уменьшается.
Это обычный Push-Pull преобразователь, двухтактный повышающий. Задающий генератор построен на микросхеме TL494.
Дальше стоит небольшой драйвер на транзисторах прямой проводимости. Эта часть разряжает емкость затворов полевых транзисторов после закрытия последних.
Поэтому лучше и логично использовать эту естественную потерю баса на спутниках в качестве фильтра высоких частот системы, чем добавить еще одну электронику, которая повлияет на самый важный средний диапазон. При интеграции сабвуфера в систему мы используем комбинацию низких частот и настроек сабвуфера. Усилитель хорошего сабвуфера обычно позволяет подключаться к сателлитным динамикам более чем одним способом. Лучший из них - тот, который оказывает наименьшее влияние на звук основной системы. Если это возможно, не мешайте сигнальному тракту между предусилителем и конечным усилителем.
Как известно, если к затвору полевого транзистора приложить некоторое напряжение, в данном случае это управляющий импульс, то последний откроется. И если убрать напряжение на затворе, транзистор все равно останется открытым.
Если у вас нет пары выходов из предусилителя, вам лучше подключить сабвуфер к клеммам концевого усилителя через динамики. Здесь нет текущих потоков, поэтому поперечное сечение кабеля может быть невелико. Двойные бананы также допускают простые изменения полярности сабвуфера, что является важной частью процедуры тестирования. Мой новый сабвуфер имеет низкочастотный наклон 24 дБ, который также требует сдвига полярности, но он происходит внутри, а сабвуфер подключен плюс плюс плюс минус. Полярность соединения должна быть абсолютно уверенной.
Поэтому некоторые схемы дополняются отдельным драйвером, который может вовремя закрыть транзистор. Хотя многие специализированные ШИМ–контроллеры имеют довольно мощный встроенный выходной каскад для этих целей, TL494 не в их числе.
В драйвере модно использовать буквально любые pnp-транзисторы. Отлично подходят и наши КТ3107.
Полевые транзисторы, как всегда, n-канальные – в данном случае IRFZ44, но можно и другие. При подборе транзисторов необходимо обратить внимание на документацию. Расчетное напряжение ключа должно быть не менее 40 В, а сила тока не менее 30 А. Идеальным вариантом станут ключи на 60 В с током на 50-60 А.
Сборка всех деталей
При прослушивании вы должны сидеть в идеальном месте для прослушивания, называемом сладким пятном. Если вы выполните все настройки на сабвуфере, вам понадобится сотрудник. Вы можете скачать треки здесь. Для уха это легче, чем зарабатывать сравнить абсолютные рейтинги, поэтому описанный метод основан на сравнении. Все музыкальные инструменты и колонки также создают гармонические звуки в дополнение к основным звукам. Поскольку отличительная особенность уха является самой высокой в основном тоне, мы сосредоточимся на них.
Сердечник трансформатора фирмы Epcos (N87), с которого можно выкачивать около 200 Вт мощности. Расчет трансформатора производился по программе ExcellentIT.
Если у вас высокие гармонические искажения, результаты могут быть неопровержимыми - многие студийные динамики по-прежнему предпочитают высокую производительность для точной точности и низких искажений. Если это ваша ситуация, мой метод не поможет вам слишком много. Если вы все еще хотите иметь точный бас, настало время заменить динамик или проконсультироваться со всеми профессиональными измерения искажений.
Начнем с оценки спутниковой системы без участия сабвуфера. Слушайте двойной бас на уровне, равном или немного превышающем естественный акустический объем инструмента. Ищите гармонические искажения: если бас не звучит «прозрачно», вам нужно сначала сыграть с основными громкоговорителями. Если более глубокие звуки играют более мягкие или тихие, чем более высокие, ваша система является идеальным кандидатом для сабвуфера. Если бас неуравновешен, т.е. только несколько тонов слабее или сильнее, может возникнуть проблема с расположением динамиков, которые находятся слишком близко к стенам или углам комнаты, или вы слушаете место, где стоячая волна укладывается, или у вас просто неправильные основные громкоговорители.
Первичная обмотка имеет 2 по пять витков намотана жгутом из 5 проводов по 0,7 мм. Вторичная обмотка 11 витков, 6 жил по 0,33 мм. Естественно, для каждого сердечника будут разные данные намотки, поэтому расчет необходимо производить самостоятельно.
Холостой ход инвертора получился не более 50 мА, а с подключенным фильтром и усилителем около 250 мА с учетом того, что на вход усилителя сигнал не подавался. Холостой ход минимален.
Возможно, самое лучшее время, чтобы проконсультироваться с акустическим экспертом. Если бас-ответ спутников в порядке, вы можете перейти к следующему шагу, интегрируя сабвуфер. Вот основная частота двойного баса. Для вашей основной системы важно иметь низкое гармоническое искажение, которое не повлияет на ваше мнение об объеме басовых тонов, окруженных естественными гармоническими инструментами. Как вы можете видеть, мы покрываем большую часть критического диапазона басов. Если самая низкая нота или ноты слабее других, вам понадобится сабвуфер.
Генератор был настроен на частоту около 168 кГц, поскольку сердечник очень хороший, и никаких проблем не возникло. Но в случае использования советских сердечников марки 2000НМ и т. п. не рекомендуется поднимать частоту выше 60 кГц.
Выходные диоды из серии UF5408. Это ультрабыстрые диоды на 3 А. При максимальной мощности греются, но не перегреваются.
Дроссели на входе и на выходе извлечены из БП компьютера, но можно и заменить перемычкой – это не критично.
Мои спутники показывают обычное падение самого низкого тона, но баланс сбалансирован. В небольших комнатах один из средних тонов может быть подсвечен или подавлен, что указывает на проблему стоячих волн, которая может быть только изменением положения спутников. Старайтесь избегать выравнивания, что может нанести дополнительный ущерб - лучшим средством является настройка акустики помещения. Вы также можете попытаться настроить проблемные частоты, добавив полярный сабвуфер, но этот метод должен оставаться только между вами и мной.
Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками
Вы сами увидите, что всегда лучше сначала попытаться решить акустические проблемы. Если ваша система подверглась первоначальному обзору, следующим шагом будет поиск оптимальной позиции для сабвуфера. Комбинация сателлитов и сабвуфера обеспечивает огромную гибкость, теоретически предлагая лучшее из обоих миров. Спутники могут быть размещены на наушнике, вдали от углов и боковых стенок, что уменьшает отражения от стен и полов и подавляет фильтр гребня центральной полосы. Сабвуферы могут оставаться на земле, где они соединяются со спутниками и дают наиболее удовлетворительный басовый отклик.
К сожалению, сглаживающие конденсаторы для выходной части необходимой емкости найти не удалось. Поэтому емкости в плечах отличаются на пару сотен микрофарад.
Моноблочный усилитель такого типа можно встроить в любой пассивный сабвуфер. Только следует помнить о теплоотводе.
Усилители на TDA2005, для маломощных головок
Если у вас есть только один сабвуфер, попробуйте поместить его в середину основного стерео. Несмотря на общее убеждение, использование двух сабвуферов лучше, в смысле создания пространственной реальности, где проходящие басовые волны полностью поглотят вас. Эксперты различаются в отношении того, выгоднее ли иметь один или два сабвуфера с точки зрения режимов комнаты - мне больше нравится тандемный звук сабвуфера. Говоря о том, как позиционировать основные колонки, вы переходите к следующей статье, поэтому мы удовлетворены заявлением о том, что вы можете попытаться решить отражения боковых стенок подходящими абсорберами.
Усилитель работает в классе A-B, и радиатор нужен довольно большой с учетом мощности. Обязательно изолировать корпуса полевых транзисторов и микросхемы усилителя от радиатора, используя теплопроводящие прокладки и изолирующие шайбы.
Нет необходимости спрашивать опытного акустического эксперта. Предположим, что ваша спутниковая система прошла все тесты. Теперь вам нужно найти правильную частоту деления, фазу и усиление сабвуфера в дополнение к самым низким тонам индекса. Мы начинаем с размещения сабвуферов рядом с динамиками и немного перед их строкой. Во-первых, вам нужно определить их правильную полярность. Установите частоту расщепления на максимально возможный уровень, фазу при 0 ° и увеличьте громкость сабвуфера до той точки, где вы будете уверены, что сабвуфер уже слышен.
Прикрепленные файлы:
В данной статье речь пойдет о сабвуфере на основе известного и распространенного динамика 75ГДН.
Динамическая головка
Итак, мне почти даром досталась динамическая головка 75ГДН, правда в не очень хорошем состоянии и в плохом внешнем виде, весь динамик припал порохом, пылезащитный колпачок вырезан из картона, да еще и не очень ровно.
Опыт ремонта динамиков у меня был, так что оставить его в таком состоянии просто не смог, решил сделать небольшой апгрейд.
Итак, я разобрал динамик. Все детали этого процесса расписывать не буду, это делается с помощью растворителя, подручного инструмента, например отвертки, пинцета и прямых рук.
В корзине динамика, для лучшего охлаждения катушки, было сделано 8 отверстий диаметром 8мм. Потом корзина была прошкурена, места где приклеиваются центрирующая шайба и подвес заклеены изолентой и окрашено. Были также поставлены позолоченные зажимы.
Диффузор динамика был почищен от пыли и остатков клея, зашкурен, а также был приклеен новый, плоский полезащитный колпачок (вырезан из картона). После чего, головка была опять собрана. Диффузор динамика был покрыт слоем клея ПВА и также окрашен. Из цветной клейкой пленки была сделана декоративная наклейка на колпачок.
С динамиком закончено, можно браться к изготовлению ящика.
Корпус изготовлен из мебельного, ламинируемого ДСП толщиной 16мм. Внутри размещены две перегородки жесткости. Боковые стенки утоплены для улучшения внешнего вида и удобства перетягивания саба. Передняя стенка утолщена, толщиной 32мм, склеенная из двух плит ДСП. Также спереди в ней сделано отверстие, где размещается плата индикаторов, а также сделано углубление для посадки головки. Стенки корпуса соединены между собой шурупами и склеены клеем ПВА, также по всему периметру внутри брус 20х20мм. В боковой стенке сделан дополнительный, отдельный отсек, где расположен усилитель. Чистый объем около 40л.
Внутри саб обклеен поролоном толщиной 10мм, средней плотности. Фазоинвертор лучше настраивать на слух, поскольку ТС-параметры динамиков могут отличаться. Его внутренний диаметр 70мм, длина порта может варьироваться от 18 до 25 см с настройкой на частоту 30-40 Гц.
В принципе ящик вышел достаточно крепким и глухим, хотя возможно стоит сделать чуть толще боковые стенки, например 18мм.
Сверху саб обтянут черным карпетом.
Электроника
Схема усилителя приведена ниже
О работе схемы можно прочитать в статье "Автомобильный усилитель моноблок " или непосредственно в статье автора схемы, в журнале "Радио". Единственное, что изменилось - это печатная плата. Усилитель наладки не требует, все работает с первого включения.
Преобразователь напряжения и стабилизатор
Схема преобразователя напряжения и стабилизатора также осталась без изменений. Единственное, что изменилось - это печатные платы и добавлен еще один стабилизатор напряжения на 15В для питания индикатора выходной мощности. Преобразователь и стабилизатор смонтированы на двух платах размерами 160х85мм и 45х50мм соответственно.
Углубляться в работу схемы также не буду, однако из опыта предыдущей статьи расскажу еще раз о намотке трансформатора, поскольку из-за отсутствия фото возникало много вопросов.
Трансформатор намотан на ферритовом кольце размерами 40х25х11. Сначала, напильником скругляются все острые грани кольца и обматываются тряпочной изолентой.
Первичная обмотка намотана 5-ма жилами провода 0.8-0.9мм и содержит 2х6 витков. Сперва мотается первая половина обмотки, она равномерно разбита по всему кольцу.
Потом вторая.
На концах жилы скручиваются и выходят 4 вывода. Подгибаем эти выводы под отверстия в плате и обматываем первичную обмотку все той же изолентой.
Теперь можно браться за вторичную обмотку, в моем варианте она намотана проводом 1.5мм и содержит 2х16 витков, наматывается таким же образом как и первичная обмотка. В результате получаем еще 4 вывода вторичной обмотки.
Подгибаем под плату и заматываем изолентой. Трансформатор готов, зачищаем выводы и припаиваем на печатную плату.
Также, возможно в схему стоит ввести выходные дроссели на каждое плечо питания, они могут быть намотаны на ферритовых стержнях высотой 2см и диаметром 8мм и содержать 6-8 витков проводом 1.2-1.8мм. Входной дроссель намотан на ферритовом кольце из компьютерного блока питания двумя проводами 1мм и содержит 10 витков, равномерно распределенных на кольце.
Собранная плата стабилизаторов имеет следующий вид:
Все та же, 100 раз проверенная мной схема фильтров:
Индикатор выходной мощности собран на микросхеме LM3915 по следующей схеме.
S1 переключает режим работы индикатора, при замкнутом контакте режим "столбец", при разомкнутом - "волна". Подстроечным резистором R5 можно выставить нужный уровень индикатора. Светодиоды в принципе можно использовать любые.
Конструкция и монтаж
Поскольку места для электроники было отведено не так и много, "впихнуть" ее туда оказалось не так и просто, пришлось мудрствовать. Следовательно, все платы, коннекторы и ручки управления закреплены на пластине из МДФ толщиной 8мм. На внешнюю сторону выведены радиатор, клеммы питания и REM, гнезда входов, а также регуляторы блока фильтров. Внешне эта пластина вместе с радиатором окрашена в черный цвет. Изнутри, в месте, где должны крепиться транзисторы, в пластине было сделано прямоугольное отверстие. По этому отверстию была вырезана дюралюминиевая пластинка, чтобы "нарастить" радиатор до нужного уровня и было удобно крепить транзисторы. Эта пластинка прикручивается к радиатору двумя болтами, между пластинкой и радиатором естественно слой термопласты. Болты специально оставлены подлиннее, поскольку позже на них садится дюралюминиевая пластинка, которая прижимает все транзисторы к радиатору. (На фото первый вариант усилителя, одна ТДА7294 без транзисторов. Схема себя не показала, потому позже был реализован другой УМ)
Плата преобразователя крепится к МДФ пластики с помощью дюралюминиевых уголков, два маленьких непосредственно прикручены к плате и пластине, а два больших удалены от платы и с помощью 2-х растяжек из медного провода не дают плате качаться.
Для платы усилителя мощности сделан пластмассовый уголок, который поддерживает одну ее часть, однако она в основном держится за счет выходных транзисторов и микросхемы, которые сильно прижаты к радиатору дюралюминиевой пластинкой. Между радиатором, микросхемой и всеми выходными транзисторами обязательно должна быть диэлектрическая пластинка ну и конечно термопаста, корпуса транзисторов и микросхемы изолированы от радиатора.
Плата стабилизаторов крепится на два пластмассовых уголка, а плата фильтров держится с помощью дюралюминиевой пластики, к которой прикручены три регулятора.
Проводы от клемм питания к плате ПН максимально толстые, не менее 4-6 кв.мм. Для подсоединения платы индикатора и индикаторов работы сабвуфера использован 8-ми контактный разъем. Также, можно для удобства ввести 2-х контактный разьем для подсоединения динамической головки.
Плата индикатора выходной мощности и индикаторов включения закрепленные в отведенном месте, отверстия для проводов после монтажа заклеиваются пластилином. Индикаторы закрыты затемненной стеклянной пластинкой.
Окончательный результат
Конечным результатом на то время остался довольным. Сабвуфер играл очень мягкий, приятный и глубокий БАС и мог создать совсем неплохое как для 10-ки звуковое давление. Однако играть у меня ему судились не долго, поскольку после покупки авто было запланировано строить другую систему с другим сабом. Данный сабвуфер было продан и поныне он радует нового хозяина.
