Активный разветвитель сигнала для стереотелефонов
А. БУТОВ Радио №1/2014 ст.12
Многие мультимедийные устройства (МР-3 и DVD-плейеры, телевизоры, электронные книги, компьютерные планшеты, мобильные телефонные аппараты) имеют только один стереовыход для подключения головных телефонов или внешнего усилителя. А как быть, если вместе с вами кто-то ещё хотел бы послушать имеющиеся на вашем плейере музыкальные записи или, не мешая другим, вместе с вами посмотреть интересную телепередачу, которая, как назло, идёт во время праздничной вечеринки, а уединиться где-нибудь в том месте, где бы вы хотели, нет никакой возможности? В подобном случае выручит несложный активный разветвитель стереосигнала, позволяющий подключить к одному звуковоспроизводящему аппарату несколько пар головных телефонов и (или) внешних усилителей мощности ЗЧ.
Схема предлагаемого активного разветвителя стереосигнала показана на рис. 1 Он представляет собой компактный двухканальный усилитель мощности ЗЧ с встроенным импульсным блоком питания. Усилитель выполнен на интегральной микросхеме TL3414A — высококачественном двухканальном операционном усилителе, специально предназначенном для использования в усилителях ЗЧ для стереотелефонов. Напряжение ЗЧ с входного разъёма XS1 поступает на регулятор громкости — сдвоенный переменный резистор R3 — через RC-фильтры R1C1 и R2C2, которые предотвращают поступление на вход DA1 колебаний радиочастот. С движков резистора напряжение ЗЧ через разделительные конденсаторы С4, С5 подаётся на неинвертирующие входы ОУ DA1.1 (вывод 3) и DA1.2 (вывод 5). Коэффициент усиления напряжения выполненных на них усилительных ступеней зависит от отношения сопротивлений резисторов R10/R7 и R11/R8, включённых в цепи ООС. Поскольку, кроме распространённых головных телефонов сопротивлением 32 Ом существуют и такие, у которых оно значительно больше (например, изодинамические «Электроника ТДС-5М», им для раскачки требуется в несколько раз большее напряжение), коэффициент усиления напряжения усилителей на DA1.1 и DA1.2 выбран равным примерно 6, что позволяет использовать это устройство как нормирующий усилитель для УМЗЧ с низкой чувствительностью.
Усиленный стереосигнал с выходов каналов микросхемы DA1 (выводы 1 и 7) через разделительные конденсаторы С11, С12, обмотки помехоподавляющего дросселя L4 и токоограничивающие резисторы R15—R20 поступает на выходные розетки XS2—XS4, к которым подключают стереотелефоны или входы УМ34 в любом сочетании. Максимальный размах сигнала на выходах DA1 — около 5,5 В при напряжении питания 7,5В. При амплитуде входного сигнала 0,7 В (такова она у МР-3 плейера в режиме максимальной громкости) амплитуда выходного сигнала на стере-телефонах сопротивлением 32 Ом — около 2…2,5 В. Диоды VD1—VD4 защищают выходы ОУ DA1 от электрического удара (эта проблема стала актуальной из-за распространения различных устройств с импульсными блоками питания). Резисторы R13, R14 устраняют щелчок при подключении стереотелефонов или УМЗЧ к работающему устройству.
УМЗЧ смонтирован на плате размерами 120×48 мм (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Фольга использована в качестве экрана, все соединения выполнены тонким многожильным монтажным проводом на противоположной стороне платы. Фольга вокруг отверстий под выводы деталей удалена зенковкой сверлом, заточенным под угол 90 градусов. Экран соединён с общим проводом только в одной точке — там, где соединены выводы конденсаторов С1, С2 и оплётка экранированного провода, идущего к переменному резистору R3. Микросхема DA1 приклеена к монтажной плате на стороне монтажных соединений («под» конденсатором С8).
При разработке описываемого аппарата была поставлена задача создать компактную конструкцию с встроенным блоком питания (БП). В качестве БП применено зарядное устройство для мобильной аппаратуры на основе импульсного преобразователя, аналогичное по схеме описанному в [1, рис. 2)] (маркировка на печатной плате — 4М-2). Основная проблема при размещении в одном небольшом корпусе усилителя ЗЧ и импульсного БП заключается в том, чтобы исключить помехи со стороны последнего. Благодаря принятым мерам (экранирование обоих устройств, применение LC-фильтров в цепях питания) задача была успешно — решена.
На рис. 1 БП обозначен как модуль А2. Исходное устройство незначительно доработано: оксидный конденсатор С1 (2,2 мкФ на 400 В) заменён конденсатором ёмкостью 4,7 мкФ с номинальным напряжением 450 В, стабилитрон 1N4736A (D8) с напряжением стабилизации 6,8 В — стабилитроном 1N4738Aс напряжением стабилизации 8,2 В (это повысило выходное напряжение БП до 7,5В), высоковольтный транзистор MJE13001 (Q1) — более мощным MJE13003, а диод 1N4007 (D5) — быстродействующим UF4007. Из вторичной цепи устройства удалены все детали, кроме диода Шотки D7 и оксидного конденсатора С5, параллельно которому подключён керамический конденсатор 2С7. На корпус конденсатора С5 надета изоляционная трубка.
Максимальный ток нагрузки доработанного БП из-за более высокого выходного напряжения не должен превышать 150 мА (усилитель на максимальной громкости потребляет около 40 мА при подключении к выходам трёх пар стереотелефонов). Потребляемый БП ток от сети 220 В — около 4 мА. БП подключается к сети через помехоподавляющий фильтр R1R4C1C3 (на схеме обозначен как модуль А1). Наличие резисторов R1—R4 также уменьшает негативные последствия в случае неисправности импульсного преобразователя. Напряжение около 7,5 В с выхода БП поступает на усилитель ЗЧ через помехоподавляющие фильтры L1C3C7 и L2L3C10C14. Светодиод HL1 сигнализирует о включении устройства в сеть, Фильтр А1 собран на небольшой печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, детали установлены на стороне печатных проводников (расстояние между печатными проводниками с большой разностью потенциалов должно быть не менее 3 мм). В месте подключения сетевого провода в плате сделан пропил шириной 1 и длиной 10 мм. Вид на монтаж модулей А1 и А2 показан на рис. 3 (первый из них — справа, второй — слева).
Все узлы устройства размещены в корпусе размерами 130х130х х35 мм от модема ZyXEL OMNI 56К DUO ЕЕ (рис. 4), расположение модулей в нём показано на рис. 5 Модули А1, А2 приклеены к его нижней стенке полимерным клеем «Квингол». Модуль А2 заключён в коробчатый экран из лужёной жести. Его внутренняя поверхность покрыта лаком ХВ-784 (можно приобрести в магазинах стройматериалов), после чего оклеена пропитанным цапонлаком электрокартоном (в качестве клея также использован ХВ-784) Экран соединён коротким проводом с минусовым выводом конденсатора С10 усилителя. При компоновке устройства в другом корпусе желательно модуль А2 расположить возможно дальше от входных каскадов усилителя ЗЧ.
Постоянные резисторы — любые малогабаритные (МЛТ, С2-23, С2-33 или импортные), переменный R3 — любой подходящий по размерам сдвоенный с функциональной характеристикой В и сопротивлением 4,7— 100 кОм (при наличии выбора предпочтение следует отдать резистору с меньшим сопротивлением). Автор применил миниатюрный движковый переменный резистор от импортной автомагнитолы. Он закреплён на передней панели устройства, его металлический корпус соединён с общим проводом, а выводы — с платой усилителя пятижильным экранированным проводом длиной около 80 мм.
Конденсаторы СЗ, С5, С8—С12 в усилителе ЗЧ — оксидные К50-68, К53-19 или их импортные аналоги, остальные — керамические К10-17, К10-50 или SMD (для поверхностного монтажа). Конденсатор С13 установлен вблизи выводов питания микросхемы DA1, а С7, С14 (и 2С7 в модуле А2) — между выводами соответствующих оксидных конденсаторов СЗ, С10, С5. Конденсаторы С1—СЗ в модуле А1 — высоковольтные керамические с номинальным постоянным напряжением не ниже 1000 В или переменным не менее 250 В.
Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце 2000НМ внешним диаметром 12 мм и содержит 15 витков сложенного вдвое монтажного провода. Дроссели L2, L3 — малогабаритные промышленного изготовления с Н-образными ферритовыми магнитопроводами и обмотками сопротивлением не более 1 Ом. Дроссель L4 содержит пять витков сложенного втрое монтажного провода на кольце диаметром 10 мм из феррита 2000НМ.
Диоды 1N4148 заменимы любыми из 1N914, 1SS244, КД510, КД521, КД522, вместо стабилитрона 1N4738A можно применить BZV55C-8V2, TZMC-8V2 Светодиод HL1 — любой непрерывного свечения. При замене вышедшего из строя транзистора Q1 рекомендуется использовать исправные экземпляры, демонтированные из перегоревших КЛЛ (компактных люминесцентных ламп). Применять имеющиеся в продаже в розничной сети высоковольтные транзисторы типов MJE13001, MJE13003 и любых других из серии ххх1300х не советую из-за часто встречающихся среди них некондиционных и поддельных транзисторов.
Возможная замена микросхемы TL3414A — TL3414AIP, TL3414AID, TL3414AIDR (применялись в усилителях для головных телефонов, встроенных в устаревшие компьютерные приводы для чтения/эаписи компакт-дисков).
Безошибочно изготовленное устройство начинает работать сразу и не требует налаживания. Следует, однако, учесть, что применённый импульсный БП не имеет защиты от перегрузки, поэтому работоспособность усилителя ЗЧ желательно проверять от лабораторного источника питания с выходным напряжением 7…8 В.
При наличии у стереотелефонов встроенного регулятора громкости его устанавливают в положение максимальной громкости, а уровень регулируют переменным резистором R3. Если же регулирование громкости предусмотрено в источнике сигнала, в положение максимальной громкости устанавливают переменный резистор R3, а уровень регулируют встроенным в аппарат. Такой подход в большинстве случаев позволяет избежать перегрузки выходных каскадов усилителей и минимизировать уровень помех и шумов.
ЛИТЕРАТУРА
