Темброблок на LM1036N — легко, просто и качественно
Необходимейшая часть любого усилителя — блок регулировки тембра (темброблок).
Обычно в него же включается и регулировка громкости; в результате у него получается, как минимум, три регулировки: громкость, уровень низких частот (басов) и уровень высоких частот. Иногда ещё добавляют регулировку баланса каналов.
Зачем нужен темброблок?!
Причин здесь три:
1. Компенсировать завалы АЧХ по низким и/или высоким частотам в звуковых колонках.
2. Компенсировать аналогичные завалы в других частях электрического звукового тракта.
3. Настроить характеристики звучания под личные вкусы слушателя. Кому-то могут нравиться сильные басы, кому-то — верха; а кому-то — всё и сразу.
Причин — три, решение — одно: темброблок! Кажется, получился рекламный слоган. 🙂
У темброблока есть «старший брат» — эквалайзер. Это — тоже регулятор тембра, но только многополосный. В данном обзоре этой темы касаться не будем.
Итак, тестируемый здесь темброблок собран из комплекта «сделай сам» и основан на специализированной микросхеме для темброблоков LM1036N.
(изображение с Алиэкспресс)
Этот темброблок для усилителя можно купить как в собранном виде, так и в виде набора «Сделай сам». Как выглядит темброблок в собранном виде, показано на изображении выше.
Но мы не ищем лёгких путей, и займёмся комплектом «Сделай сам» — соберём темброблок своими руками. Почему — будет пояснено далее.
Купить такой комплект можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на момент обзора — около $9.4.
Комплектация, внешний вид и схемотехника темброблока на микросхеме LM1036N
Вся комплектуха россыпью была упакована в полиэтиленовом пакетике без какой-либо документации:
(кликнуть для увеличения)
Впрочем, документации и не требуется: для монтажа и подключения достаточно картинок со страниц продавцов этого темброблока. Вот некоторые из них:
Так выглядит россыпь деталей из комплекта:
А так выглядит печатная плата с обратной стороны:
Здесь надо обратить внимание, что почти вся свободная поверхность занята слоем металлизации, соединённым с землёй. Это — очень полезно для защиты от помех.
Что касается схемотехники, то она основана на типовом включении микросхемы LM1036N с добавлением цепей питания, позволяющих включать темброблок полностью автономно (нужно только добавить сетевой трансформатор).
Эти дополнительные элементы питания включают диодный мост, линейный стабилизатор L7812CV (на 12 Вольт) и электролит 1000 мкФ.
При питании блока от стабилизированного источника питания 12 В эти элементы можно не устанавливать (так и было сделано в этом обзоре).
Если же напряжение источника питания выходит за рамки допустимого для LM1036N , или оно не стабилизированное, то применение стабилизатора — обязательно.
Кстати, здесь можно посмотреть даташит (datasheet) LM1036N (PDF, 400 KB) .
Коротко — об основных характеристиках LM1036N :
Диапазон регулировки тембра НЧ, не менее: ±12 дБ
Диапазон регулировки тембра ВЧ, не менее: ±12 дБ
Номинальное усиление: 0 дБ
Коэффициент нелинейных искажений, не более: 0.06%
Отношение сигнал/шум, не менее: 75 дБ
Допустимое напряжение источника питания: 9 — 16 В
Максимальный потребляемый ток: 45 мА.
Кроме регулировки громкости и тембра по НЧ и ВЧ, микросхема может управлять балансом между каналами; но в тестируемом устройстве эта функция не реализована (возможна доработка с внедрением этой возможности).
Дополнительно в микросхеме есть возможность включить или отключить тонкомпенсацию, выполняющую подъём низких и высоких частот относительно средних при малых значениях громкости (эта возможность реализована). На максимальной громкости безразлично, включена тонкомпенсация или нет.
Типовая схема включения микросхемы LM1036N ( взята из datasheet ):
Коротко о некоторых особенностях схемы.
Для формирования напряжений, управляющих регулировками тембра и громкости, в микросхеме имеется собственный источник опорного напряжения 5.4 В ( pin 17) . Это избавит потребителя от проблемы создания собственного источника опорного напряжения, согласованного по уровням с микросхемой.
Управляющие напряжения, снимаемые с переменных резисторов, подаются не напрямую на микросхему, а через сглаживающий RC-фильтр.
Это позволит избавиться от эффектов дребезга и «шуршания» при вращении ручек регуляторов; а заодно уберёт помехи от наводок в проводниках, идущих от регуляторов.
В схеме (и на плате) есть переключатель Loudness, отвечающий за тонкомпенсацию.
Его наличие, в принципе, не является обязательным; в продаже имеются платы темброблоков на LM1036N и без этого переключателя.
Сборка темброблока на микросхеме LM1036N
Я выбрал темброблок в виде набора «сделай сам», чтобы не разучиться держать паяльник в руках; а заодно избавить плату от «лишних» деталей. В моём случае это — диодный мост, стабилизатор и входные/выходные разъёмы (вместо разъёмов я применил банальную пайку проводов).
Для некоторых радиолюбителей может быть и ещё один резон в приобретении этого темброблока в виде набора «сделай сам»: это позволит установить органы управления не на самой плате, а в удалении от платы, подсоединив их на проводах (кабелях).
При этом экранировать эти провода (кабели) не требуется: как уже упоминалось, звуковой сигнал через органы управления не проходит; а наводки на управляющее напряжение отсекаются RC-фильтром.
Из числа «лишних» деталей я установил только электролитический конденсатор 1000 мкФ, соединив его перемычкой с проводниками питания микросхемы. Лишние электролиты по питанию — никогда не лишние!
И вот что получилось после сборки темброблока, но до припайки кабеля питания, а также входного и выходного кабелей:
Плата в увеличенном масштабе:
Переключатель тонкомпенсации оказался конструктивно не очень удачным: его конструкция рассчитана только на крепление к плате за счёт пайки; резьбы на его головке нет. Так что при «удалённой» установке этого переключателя придётся заменить его на какой-то другой. Либо можно просто совсем от него отказаться. 🙂
Но при установке переменников и переключателя на саму плату этой проблемы, естественно, не будет.
Технические испытания темброблока на LM1036N
Программа испытаний будет такова: проверим АЧХ при разных положениях регуляторов тембров, проверим коэффициент передачи и максимально-возможный уровень сигнала без искажений, шумы.
АЧХ снималась, по традиции, с помощью осциллографа при подаче на вход темброблока сигнала с линейно-нарастающей частотой. Почему не применил программу RMAA? Потому, что для неё требуется источник сигнала с абсолютно-плоской частотной характеристикой, а обычный смартфон или «звуковуха» компьютера этого не обеспечивают. Кроме того, RMAA не анализирует сигналы с частотой выше 20 КГц.
Сначала проверяем коэффициент передачи и максимальный уровень сигнала без искажений на стандартной частоте 1000 Гц.
Положение регуляторов тембра — среднее; регулятора громкости — максимальное; напряжение питания во всех измерениях — 12 В.
Клиппинг (отсечка) на выходе возникает при размахе сигнала около 3 В (амплитуда 1.5 В):
Какая-либо заметность искажений пропадает при размахе 2.7 В (амплитуда 1.35 В).
Но на частоте 20 кГц искажения возникают при напряжении, примерно вдвое меньшем; и их форма — другая (обратите внимание на макушку положительной полуволны):
Коэффициент усиления при таком (нейтральном) положении регуляторов тембра составил 1.08 (0.67 дБ), что близко к величине, указанной производителем LM1036N (1.0 = 0 дБ).
Теперь — АЧХ темброблока при разном положении регуляторов тембра.
Амплитудно-частотная характеристики снималась методом подачи на вход сигнала с линейно-нарастающей частотой от 10 Гц до 40000 Гц.
1. Нейтральное (среднее) положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
Один цикл прохождения полосы частот 10 Гц — 40 кГц обведён красной рамкой, он и представляет собой АЧХ в данном диапазоне. Масштаб — 3.56 кГц на деление.
Характеристика получилась довольно плоской, так что потребитель реально может ориентироваться на положение регуляторов тембра для оценки формируемой АЧХ.
2 . Максимальное положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
Как можно видеть, на высоких частотах рост АЧХ не останавливается на частоте 20 кГц, а продолжается дальше, где слышимых составляющих сигнала уже нет.
Это — не очень хорошо, поскольку попавшие в тракт высокочастотные шумы и помехи пройдут сквозь темброблок дальше и даже будут усилены.
В связи с этим полезно будет перед тембоблоком поставить хотя бы простенький RC- фильтр с частотой среза 30-40 кГц.
Из-за масштаба графика 3.56 кГц на деление все низкие частоты сжались в короткий пик, и на графике не видно деталей.
Чтобы детально рассмотреть, что происходит на низких частотах, снимем АЧХ в диапазоне 10 — 400 Гц:
Максимум АЧХ в области низких частот оказался на частотах 18-22 Гц, затем идёт быстрый спад. Таким образом, подъём НЧ не распространяется в область средних частот, что очень правильно.
Чтобы можно было детально оценить АЧХ в цифрах, далее приведены несколько значений АЧХ, снятых «по точкам». За единицу принято значение на частоте 1000 Гц.
10 Гц — 4.14;
20 Гц — 4.71;
50 Гц — 3.71;
100 Гц — 2.50;
200 Гц — 1.57;
400 Гц — 1.14;
1000 Гц — 1.0;
1500 Гц — 1.15;
10000 Гц — 3.86;
20000 Гц — 6.36;
40000 Гц — 8.36.
Возможности подъёма низких и высоких частот оказались весьма широкими. При работе на более-менее приличную акустику вряд ли потребуется вкручивать тембры на максимум.
3 . Минимальное положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
График построен в диапазоне 10 Гц — 40 кГц.
Может показаться, что подъём графика находится в области нижних частот; но такое впечатление создаётся из-за масштаба графика (3.56 кГц на деление).
Реально же максимум находится на частотах 600 — 1300 Гц.
Подавление сигнала на частоте 20 Гц относительно максимума составило 4.85 раза; подавление на частоте 20000 Гц — 5.32 раза.
Теперь — буквально два слова о шумах.
Шумов ко входному сигналу темброблок практически не добавляет. При нулевом сигнале на входе (короткое замыкание), при тембрах в среднем положении, громкости на максимуме и подключении к усилителю мощности с коэффициентом усиления 40 заметить шумы можно, только вплотную прижав ухо к колонке.
Переходим к заключительной части нашего обзора.
Окончательный диагноз темброблока на LM1036N и рекомендации
Темброблок показал себя с самой наилучшей стороны.
Пожалуй, можно сказать, что это — один из наилучших вариантов чисто аналогового темброблока.
Конечно, давно уже существуют цифровые звуковые процессоры, которые могут не только выполнять роль регуляторов тембра, но и добавлять различные звуковые эффекты; и вообще хоть в узел АЧХ завязывать. Но точно ли оно нам надо?!
Теперь — его плюсы:
— широкий диапазон регулировки по низким и высоким частотам, соответствующий характеристикам, заявленным производителем;
— малогабаритная плата с грамотной разводкой;
— возможность «удалённой» установки органов управления на удлинительных кабелях (проводах);
— при желании можно доработать и установить регулятор баланса (но только при подключении через кабель, на плате места для него нет).
Условным недостатком можно считать отсутствие в комплекте ручек для переменных резисторов; но это — мелкая бытовая проблема.
Рекомендации
1. Этот темброблок рассчитан на работу с малыми сигналами; необходимо следить, чтобы величина входного сигнала не создавала перегрузки.
2. Отказаться от установки стабилизатора на плату темброблока, как в обзоре, можно в том случае, если имеется внешнее стабилизированное питание, входящее в диапазон допустимых для микросхемы LM1036N . В ином случае стабилизатор крайне желателен; причем напряжение, подаваемое на стабилизатор, должно входить в диапазон допустимых для стабилизатора.
Где купить: на Алиэкспресс. Если у других продавцов на Алиэкспресс этот товар будет дешевле, то тоже можно брать (но надо убедиться, что товар — действительно тот же).
Обзоры усилителей класса AB — здесь.
Обзоры усилителей класса D — здесь.
Весь раздел «Сделай сам! ( DIY) » — здесь.
Ваш Доктор.
11 апреля 2021 г.
Вступайте в группу SmartPuls.Ru 
Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
Источник
KOMITART — развлекательно-познавательный портал
Разделы сайта
GNEZDO NEWS
Друзья сайта
Статистика
Предварительный УНЧ на LM1036N + TL072.
Предварительный УНЧ на LM1036N + TL072.
Предварительный усилитель на LM1036N_TL072
Исходный язык статьи чешский. Речь в ней идет о корректирующем стереофоническом HiFi предусилителе. Параметры следующие:
• Напряжение питания – 9. 16 Вольт
• Ток потребления – 35 mA при напряжении питания 12 Вольт
• Входное напряжение – максимальное 1,6 Вольта
• Входное сопротивление – 30 кОм
• Выходное напряжение – 1 Вольт при напряжении питания 12 В, f=1kHz
• Выходное сопротивление – 20 Ом
• Суммарные гармонические искажения – 0,06% (при Ucc=12V, f=1kHz, Uвых=1,0V)
• Отношение сигнал / шум – 80 dB
• Разделение каналов – -80 dB
• Диапазон регулировки громкости – -75 до 0 dB
• Диапазон регулировки ВЧ – +-15dB (fs=16 kHz)
• Диапазон регулировки НЧ – +-15dB (fs=40 Hz)
Принципиальная схема предусилителя на LM1036N + TL072:
Исходное изображение печатной платы (вид со стороны проводников):
Исходное изображение печатной платы (вид со стороны установки элементов):
Используя данные изображения мы воспроизвели печатную плату в LAY6 формат:
Фото-вид печатной платы предусилителя формата LAY6:
Preamp_LM1036_TL072_KOMITART LAY6 FOTO
Список элементов для повторения схемы предусилителя на LM1036N + TL072:
• R1,R2,R3,R4 – 100k (4 шт.)
• R10,R11 – 330R (2 шт.)
• R5 – 56R (1 шт.)
• R6,R7,R8,R9 – 47k (4 шт.)
• P1,P2,P3,P4 — 10k/lin (4 шт.)
• C1,C2,C3,C4,C17,C18 – 4,7mF/25V (6 шт.)
• C5,C13,C14,C15,C16,C19 – 100nF (6 шт.)
• C6 – 47mF/16V (1 шт.)
• C7,C8 – 10nF foil (2 шт.)
• C10,C11 – 330nF foil (2 шт.)
• C9,C12 – 10mF/25V (2 шт.)
• C20 – 100mF/16V (1 шт.)
• D1 – 1N4148 (1 шт.)
• IO1 – LM1036N – 1 шт.
• IO2 – TL072 – 1 шт.
Блок питания преампа выполнен по схеме приведенной ниже:
В авторском варианте собранный предусилитель размещен в таком корпусе:
Уважаемый Пользователь!
О том, как получить нужный материал, прочитайте информацию по кнопке ниже:
Источник