mi 2.SA ±248 ЕЕ -24В

С%СЧ 5Q0MKX25B

VM, VH2, YDS, VBS КД202В УДЗ,УЯ4,УЛ7-7Ш ИД102А УШ, VD14KOSfSA

Рис. 96. Принципиальная схема комбинированного источника питания (конденсаторы Cl, C2 на напряжение 50 В)

ПРАКТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ И ШУМОВ В УСИЛИТЕЛЯХ ЗЧ

ИСТОЧНИКИ ПОМЕХ

Одним из основных качественных показателей усилителя 34 является динамический диапазон. Переменное звуковое напряжение, поступающее на вход усилителя, представляет собой ряд гармонических составляющих сигнала с различными амплитудами, величины которых изменяются в соответствии о изменением громкости и тембра передаваемого звука. Максимальная мощность звуковых колебаний, воспринимаемых человеческим ухом, в 1012 раз больше минимальной мощности, определяемой порогом чувствительности уха на средних звуковых частотах, т. е. динамический диапазон мощности, воспри» нимаемой слушателем, составляет:

Д=10 1д(Ртах/Рт1п)=120дВ.

Максимальная передаваемая мощность Ртах ограничена искажениями, возпикающими в усилителях при больших амплитудах сигнала из-за нелинейноети элементов усилителя. Нижний уровень передаваемого динамического диапазона мощностей Pmin ограничивается в усилителе как его собственными шумами, так и всевозможными помехами внешнего и внутреннего происхождения. В идеале, для высококачественного звуковоспроизведения необходимо полностью сохранить динамический диапазон в 120 дБ. На практике это оказывается весьма сложно и степень приближения динамического диапазона к 120 дБ может служить критерием совершенства усилительного устройства. Если достижение максимальной передаваемой мощности Рпшх больше определяется схемотехническими решениями, то в достижении минимального значения Pmin большую роль играют как конструктивные решения, так и выбор специального режима работы и типов радиоэлементов, а также правильная организация системы заземления усилителя.

В усилителях 34 основными источниками помех являются; ближние электрические и магнитные поля (сетевые провода, трансформаторы и т. п.); пульсация источников питания (фон с частотой 50, 100, 150 Гц); внешние источники дальнего электромагнитного поля (мощные радиостанции, рентгеновские установки и т. п.); затухающие колебания или самовозбуждение из-за неоптимальных или паразитных обратных связей [связь через общий источник питания, через полное сопротивление заземления); собственные шумы электронных компонентов (в основном входных резисторов и транзисторов).

Если расстояние L от источника помехи до приемника помехи значительно больше Л/2п=Л/6, то компоненты магнитного и электрического поля внешнего электромагнитного поля воздействуют на него комплексно, в случае же, когда 1<Л/6, компоненты поля учитываются порознь. Воздействие электричесского поля рассматривается в виде емкостной связи источник - устройство, с магнитного - в виде связи через взаимную индуктивность.

Следует указать, что единого метода борьбы с помехами не существует. Но можно предложить комплекс мер, позволяющих во многом устранить вредное действие помех на усилитель 34. К ним относятся: защита проводов; заземление; экранирование узлов; развязка каскадов по питанию и т. д.

Способ уменьшения помех

Электрическое поле

Магнитное поле Электромагнитное

поле Пульсация источ-

еика питания Конечное внутреннее сопротивление источника питания

Конечное волновое сопротивление шины питания Паразитная обратная связь Самовозбуждение

(затухающее) Собственные шумы элементов

е

и н

е

н

е

м и р

П

р а п

+ +

+ +

по-е

пюле

аиэ

« §» 5

звяитбо

зы

<2 в«

ж-итыовние -роия режбтонточепрни

быоармлегранолоспуск

+ +

+ +

+

+ +

+

+

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

В табл. 5 приведен перечень основных источников помех и методы их подавления. Там же указана результативность отдельных методов для различных источников помех. Следует отметить, что взаимосвязь между источниками помех и способами их подавления довольно сложная, требующая учете многих факторов. Поэтому в табл. 5 плюсам отмечены те способы, которые наиболее эффективны в подавлении соответствующих помех, звездочкой - слабо подавляющие указанные помехи.

ЗАЩИТА ПРОВОДОВ

Один из основных каналов проникновения помех в усилитель ЗЧ - соединительные провода, в которых возникают разного рода паразитные наводки в помехи. В основном это помехи, создаваемые магнитными полями трансформаторов и проводов питания и емкостными связями между проводами. Поэтому необходимо защищать соединительные провода от воздействия на ни» этих полей.

Существуют три основные способа защиты проводов! экранирование, з«-вемление и соответствующая ориентация проводников.

Воздействие магнитного и электрического полей на проводники, с точки зрения возникновения в них помех, различно. Так, при воздействии магнитного поля напряжение помехи ипм, возникающей в проводнике - приемнике, описывается уравнением;

11пмМ11,

где М - коэффициент взаимной индуктивности двух цепей проводника-источника помех и проводника-приемника помех; I1 - ток в проводнике-источнике, создающем помехи.

Наличие угловой частоты w = 2riF указывает на то, что связь между цепями пропорциональна частоте F. Коэффициент М, а соответственно, и значение магнитной помехи имм можно уменьшить, разнося цепи в пространстве, либо применив в них витую пару проводов, либо путем соответствующей ориентации этих цепей. Применение витых пар в цепях источника помех и приемника помех приводит к тому, что магнитные поля взаимно компенсируются.

При воздействии электрического поля наведенное из-за емкостной связи между проводниками напряжение от проводника-источника в проводнике-приемнике иНЭ равно:

Ынз = JWRC12U1.

Значение наведенной помехи прямо пропорционально частоте источника помех w = 2пF, сопротивлению R цепи-приемника помехи относительно земли, емкости Си между проводниками и напряжению U1. Так как напряжение частоту F изменить нельзя, то емкостную связь можно уменьшить шунтированием цепи-приемника малым сопротивлением R и уменьшением емкости Си за счет разнесения и ориентации проводников или их экранирования.

в 3 н

S

оа

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Источник помехи

Следует отметить, что уменьшение входного сопротивления приемника помехи в случае магнитной связи не снижает наводки, как это имеет место при связи через электрическое поле.

Для защиты сигнальных цепей от электрических помех экранирующую оп-.летку необходимо заземлять в одной точке, чтобы исключить протекание по ней токов наводки, а для экранировки от магнитных полей оплетку необходимо заземлять в двух точках: непосредственно у источника и у приемника. При этом возвратный ток, текущий по оплетке в обратном направлении, будет компенсировать магнитные наводки. Эти противоречивые требования могут быть разрешены, если применить витые пары проводников (в общем экране). При этом экранирующая оплетка не должна использоваться для передачи сигнала и один из ее концов должен быть изолирован от общего провода. Хорошей разводкой слаботочных сигналов (например, связь между магнитной головкой звукоснимателя и входом предусилителя - корректора) можно считать вариант, показанный на рис. 97. Такой способ экранировки проводников почти полностью исключает электрические помехи и на 70 дБ ослабляет магнитные наводки.

Хороший результат дает соединение экранирующей оплетки и общего провода сигнальных цепей в одной точке, причем в такой, чтобы токи помех не могли проходить с экрана на землю через общий провод сигнальной цепи. Эта точка, как видно из рис. 97, находится на общем проводе усилителей (точка А). Во избежание замыкания экранирующих оплеток вне предусмотренной точки их необходимо изолировать.

Рис. 97. Схема соединения головки звукоснимателя с входом предусилителя-корректора

Разводка слаботочных сигналов в экранированной витой паре также хорошо предохраняет эти цепи от электромагнитных наводок, так как любой ток, протекающий через экран, наводит через взаимную индуктивность в обоих внутренних проводниках равные напряжения, взаимно уничтожающие друг друга. Следует отметить, что эффективность экранирования витой пары растет при увеличении числа витков на единицу длины.

В усилителях 34 для общих проводов сигнальных цепей можно применять два вида заземления: последовательное и радиальное (рис. 98). Последовательное соединение общих проводов сигнальных цепей разных узлов представляет собой самый простой и в то же время наиболее нежелательный вариант. В этом случае появляется перекрестная связь между каскадами в результате протекания возвратных токов через последовательно соединенные полные сопротивления заземляющих проводников, из-за чего потенциалы общего провода в каждом функциональном узле (ФУ) отличны от нуля. Это вызывает проникновение внутренних помех и часто является причиной неустойчивой работы всего устройства. Однако этот вариант простой и поэтому является наиболее распространенным. Для этой системы в ФУ выделяют цепи с очень малым и стабильным потреблением мощности и далее их общие провода включают последовательно. Причем в такой системе наиболее чувствительный каскад (ФУ1) надо располагать как можно ближе к точке первичного заземления, так как она имеет наиболее близкий к нулю потенциал. Общие провода силовых цепей разводят радиально, объединяя их в точке первичного заземления.

ФУ1

ФУИ\

illi Ifz Z#

CZ1-- • <->

a)

ФУ1

ФУ2.

I z2

j

j--

Рис. 98. Последовательное (с) и радиальное (б) соединение сигнальной «земли» в одной точке

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Правильное заземление - основной путь уменьшения помех и наводок. Шина «Земля» - это эквипотенциальная поверхность, потенциал которой является опорным уровнем для отсчета напряжения в любом узле или устройстве. Функции шины «Земля» выполняют общие провода сигнальных и сило-зых цепей.