Усилитель ЗЧ для монитора

А. БУТОВ, Радио №9/2009 ст.13

При эксплуатации мультимедийного комплекса или видеоси­стемы оказывается удобным встроенный в плоский ЖК монитор маломощный стереоусилитель с гнездом для стереотелефонов. О конструкции такого усилителя на микросхеме AN7142 и приме­рах его использования в компьютерном комплексе рассказано в этой статье.

Не все звуковые компьютерные кар­ты компьютеров рассчитаны на подключение низкоомных головных те­лефонов, а те, в которых имеется такая возможность, обычно не обеспечивают достаточной выходной мощности для некоторых низкоомных (менее 16 Ом), а также относительно высокоомных сте­реотелефонов. Кроме того, при прямом их подключении к выходу звуковой карты существует опасность ее по­вреждения. Все это вынуждает осто­рожных пользователей ПК подключать головные телефоны к соответствующе­му выходу усилителя мощности звуко­вой частоты или предварительному уси­лителю В предварительных усилителях, выполненных как самостоятельное уст­ройство, обычно имеется усилитель для головных телефонов, собранный, на­пример, на популярных ОУ К157УД1. В УМЗЧ сигналы на гнездо для подключе­ния телефонов обычно поступают с выходов усилителей через ограничи­вающие ток резисторы. Такие решения сейчас не всегда можно признать опти­мальными, поскольку как предваритель­ные усилители, так и мощные УМЗЧ при отключенной акустике могут потреблять от сети десятки ватт мощности, хотя для нормальной работы головных телефо­нов обычно достаточно несколько де­сятков или сотен милливатт.

В настоящее время автор эксплуати­рует основной компьютер совместно с усилительным комплексом «Орбита-002 стерео», состоящим из предваритель­ного усилителя ”ПУ-002С», где на пе­редней панели расположены все орга­ны управления и гнездо для подключе­ния стереотелефонов, и из линейного усилителя мощности «УМ-002С». В лет­нее время оба аппарата ощутимо на­греваются даже при отсутствии вход­ных сигналов, причем предваритель­ный усилитель греется заметно силь­нее. Все это подвигло на создание спе­циального усилителя для стереотеле­фонов, который потреблял бы минимум энергии, обеспечивая хорошее каче­ство и достаточную мощность звука, особенно при использовании полупро­фессиональных и профессиональных телефонов. Кроме того, наличие допол­нительных усилителей позволяет обой­тись без переключения аудиокабелей при одновременной работе с двумя и более компьютерами.

Еще можно заметить, что некоторые модели DVD проигрывателей оснащены выходом VGA, а некоторые модели ком­пьютерных мониторов оснащаются декодером PAL и одним или нескольки­ми аналоговыми видеовходами, что позволяет подключать к монитору бы­товые DVD проигрыватели, видеомаг­нитофоны, видеокамеры, фотоаппара­ты. В такой ситуации наличие в монито­ре встроенного телефонного усилителя звуковой частоты оказывается очень удобным, поскольку уменьшается чис­ло необходимых для просмотра видео­информации устройств.

В последнее время большинство телефонных усилителей вынужденно реализованы для работы при низком напряжении питания (1,5…5 В), что ограничивает размах амплитуды вы­ходного сигнала, это резко ухудшает ка­чество звучания при необходимости включить «погромче». Поэтому автором был собран телефонный усилитель с относительно большим напряжением питания, который удалось вмонтировать в корпус компьютерного ЖК монитора.

Принципиальная схема усилителя показана на рис. 1 Усилитель собран на недорогой недефицитной интеграль­ной микросхеме AN7142 фирмы PANA­SONIC (ценой около 1,3 долл. США), представляющей собой двухканальный усилитель мощности. Максимальное напряжение питания этой микросхемы достигает 18 В, что не часто встречает­ся среди микросхем подобного класса.

Напряжение звуковой частоты по­ступает на разъем XS1, далее, через резистивные делители R1R3 и R2R4 и разделительные конденсаторы СЗ, С4, на входы микросхемы DA1 Усиленный сигнал снимается с выводов 10 и 7 мик росхемы, после чего через раздели­тельные конденсаторы С14, С15 и токоограничительные резисторы R9, R10 поступает на гнездо для подключе­ния стереотелефонов. Резисторы R5, R6 задают коэффициент передачи уси­лителя, однако их сопротивление не может быть значительно увеличено из- за появляющейся склонности усилите­ля к самовозбуждению на высокой частоте. При указанных на схеме сопро­тивлениях резисторов R1— R6 коэффи­циент передачи усилителя по напряже­нию близок к 5. Такое усиление позво­ляет комфортно просматривать видео­фильмы с низким уровнем громкости, а также фотографии в файлах формата jpeg, в которых интегрированные звуко­вые комментарии без дополнительного усиления звучат тихо. Увеличенное со­противление нагрузки и уменьшенное усиление микросхемы положительно сказывается на ее качестве звучания.

Микросхема питается напряжением +15 В через LC-фильтр, состоящий из элементов L1, СЮ, С13, С16, С19. При таком способе включения микросхемы собственные шумы усилителя и помехи от работы узлов компьютера и монито­ра находятся ниже порога слышимости. Регулировка громкости производится средствами операционной системы. При наличии мультимедийной клавиа­туры громкость системы можно регули­ровать, не выходя из работающего при­ложения, что удобно во время игр, в настройках которых не предусмотрено регуляторов громкости.

Внешний вид смонтированного усили­теля показан на фото рис. 2. Он собран на плате из стеклотекстолита размерами 93×27 мм; ее чертеж и расположение эле­ментов показаны на рис. 3 Особен­ностью конструкции является использо­вание низкопрофильных оксидных кон­денсаторов высотой не более 8 мм, что позволяет его легко вмонтировать прак­тически в любой тонкий корпус ЖК монитора. Автор установил телефонный усилитель в корпус монитора BENQ, рис. 4, который за время трехлетней гарантии морально устарел и после при­обретения нового монитора был переве­ден в ранг вспомогательного. Усилитель устанавливают за пределами металли­ческого экрана.

Импульсный блок питания монитора вырабатывает два напряжения посто­янного тока: +3,4 и около +15 В. Напря­жение +3,4 В по указанной выше причине мало для питания телефонных усилите­лей, а использование напряжения +15 В оказалось очень удобным В мониторе это напряжение применяется для пита­ния преобразователей напряжения для питания люминесцентных ламп подсвет­ки. Телефонный усилитель подключается к оксидному конденсатору фильтора выпрямленного напряжения. Приятной особенностью используемого монитора BENQ оказалось то, что каким бы спосо­бом (программным или аппаратным) ни был выключен монитор, напряжения + 15 В, +3,4 В на выходе его блока питания имелись всегда, был бы лишь встав­лен сетевой шнур в розетку. Это позво­ляет использовать подключенные к монитору телефоны, если в текущий момент времени используется только один монитор без встроенного телефон­ного усилителя, а монитор с встроенным телефонным усилителем погашен Если в мониторе для питания ламп подсветки используется напряжение более +18 В, например +24 В, то усилитель можно питать через линейный интегральный стабилизатор, например, серии 7815. Резисторы могут быть любого типа соответствующей мощности — напри­мер, С1-4, С1 -14, С2 23, МЯТ, импорт­ные аналоги, SMD. Неполярные конден­саторы — К10-17 либо импортные анало­ги, а также SMD-компоненты на рабочее напряжение не менее 16 В Конденсатор С13 — танталовый, его вклад в подавле­ние шумов по цепи питания заметно выше, чем нескольких параллельно включенных керамических конденсато­ров емкостью по 0,1 мкФ Вместо такого конденсатора можно параллельно С13 установить еще один на 470 мкФ Одна­ко не следует значительно увеличивать емкость конденсаторов фильтра по при­чине возможного срабатывания защиты в блоке питания монитора от перегрузки в момент включения питания. Конден­сатор С19 может быть как керамическим так и танталовым или оксидным алюми­ниевым. Дроссель L1 малогабаритный промышленного изготовления с сопро­тивлением обмотки около 1 Ом

Микросхему AN7142 при работе в качестве телефонного усилителя жела­тельно установить на небольшой мед­ный теплоотвод, подобный показанно­му на рис. 2. Теплоотводящий фланец микросхемы должен быть припаян к общему проводу питания При монтиро­вании усилителя в корпусе монитора плату желательно разместить в наибо­лее прохладной, нижней части корпуса.

Гнезда для подключения штекеров очень удобно разместить на нижней стороне передней или задней декора­тивной панели, что не изменит дизайна лицевой панели корпуса и не затруднит подключения кабелей «на ощупь». При необходимости для подключения не­скольких телефонов можно установить несколько гнезд, подключив каждое из них через свою пару резисторов R9, R10. Это позволит, например, не мешая соседям в ночное время, комфортно работать над озвучиванием видеофиль­ма одновременно нескольким людям (при пониженной громкости во время озвучивания можно допустить много технического и художественного брака).

Для питания телефонного усилителя можно использовать любой источник напряжения на 8 . 18 В постоянного тока, который может дополнительно обеспечить не менее 50 мА тока Haгрузки. Усилитель подключают к аналогово­му линейному выходу звуковой платы компьютера. Современные интегриро­ванные в системную плату звуковые карты позволяют присвоить любому гнезду любую функцию — использовать как любой заданный вход или как любой заданный выход. Это дает возможность организовать на компьютере несколько звуковых аналоговых или цифровых линейных выходов, что позволяет обой­тись без разветвителей аудио сигнала.

Желающие получить более подроб­ную информацию о микросхеме AN7142 могут скачать из Интернета документ по ссылке [1 ] Следует обратить внимание, что указанные в [2] и многократно рас­тиражированные в Интернете данные на эту микросхему ошибочны.

ЛИТЕРАТУРА

• Микросхема AN7142.       — <http://www.allcomponents.ru/pdf/panasonic/an7142.pdf>.

• Турута Е. Ф. Усилители мощности низ­кой частоты — интегральные микросхемы. — М.: ДМК-Пресс, 2000, с. 28, 29.