шинами; для развязки паразитного сопротивления шины питания, непосредственно на зажимах нагрузки устанавливается керамический конденсатор (с малой собственной индуктивностью) развязки писания; а для развязки отдельных каскадов усилителя устанавливаются RC фильтры.

ВНУТРЕННИЕ ИСТОЧНИКИ ШУМОВ

Если даже исключены все внешние связи ФУ по помехам, все же имеется минимальный уровень собственных {внутренних) шумов. Собственные шумы имеются у всех электронных компонентов, на которых рассеивается иощность. Основными видами собственных шумов являются: тепловые, дробовые, контактные, импульсные.

Тепловые шумы возникают в результате теплового движения электронов в веществе резистора и определяют нижний уровень шумов, достижимый в ФУ. Действующее значение напряжения тепловых шумов UT, в разомкнутой цепи, обусловленное наличием в ней сопротивления R,

t/T= ywrs.TR,

где к - 1,38*10-23 Дж/К - постоянная Больцмана: Т - абсолютная темпера-тура, К; AF - полоса пропускания шумов, Гц; R - сопротивление, Ом. При комнатной температуре (290° К или 17С): 4kT=1.6*10-20

Вт/Гц,

Мощность тепловых шумов имеет равномерную частотную характеристику и в любой части спектра при одинаковой полосе имеет одинаковое значение, независимо от R:

Рш = UVR=4kW.

Для уменьшения напряжения тепловых шумов необходимо минимизировать сопротивление и полосу пропускания системы.

Дробовой шум связан с прохождением тока через потенциальный барьер. Он возникает из-за флуктуации среднего значения тока при хаотн-ческой диффузии носителей через базу транзистора и из-за случайного характера генерации и рекомбинации пар электрон - дырка.

Действующее значение тока этого шума

/„ = У29Г. &F,

где q=1,6-10-19 Кл - заряд электрона; 70 - среднее значение постоянного тока, А; ДТ - полоса пропускания, Гц;

/д/У КГ ж 5,66.10-» VZ .

т. е. плотность дробового шума зависит только от значения проходящего тока и не зависит от частоты.

Контактные шумы вызываются флуктуацией проводимости вследствие несовершенства контакта между двумя материалами. Они встречаются в композиционных резисторах, угольных микрофонах, транзисторах и диодах, и т. п., которые содержат множество сплавленных между собой частиц. В силу специфичной частотной зависимости их называют низкочастотными или 1/f шумами. Контактный шум If.

где А - постоянная, зависящая от вида материала контакта и его конфигу-рации; Т0 - среднее значение постоянного тока, A; f - центральная частота полосы пропускания, Гц; Др - полоса пропускания, Гц.

«Вес» контактных шумов из-за характеристики 1/f на низких частотах может быть очень большой. При исследованиях шумы 1/f наблюдаются даже при сигнале, имеющем период несколько часов. Контактные шумы - главный источник помех в низкочастотных цепях.

Импульсные шумы обусловлены производственными дефектами и их можно устранить, улучшив процессы производства. Эти шумы вызываются дефектами в переходе полупроводникового прибора (обычно в виде металлических примесей). Импульсные шумы проявляются как резкие всплески и сопровождаются дискретным изменением уровня. Длительность шумовых импульсов колеблется от микросекунд до секунд, их амплитуда

превышает амплитуду тепловых шумов в 2... 100 раз, частотный диапазон составляет 0,01...... 100 Гц. Так как

этот шум связан с наличием тока, то наибольшее напряжение шумов наблюдается в высокоомных цепях, например, во входной цепи ОУ. Для исключения импульсных помех необходимо обнаружить шумящий элемент и заменить его.

Учитывая, что все рассмотренные здесь источники шумов являются некоррелированными, то они суммируются на основе правил сложения мощносей, следовательно, суммарное напряжение теплового, дробового, контактного и импульсного шумов определяется как

Vz- Vvl + Vl + Vl + Vi.

Для измерения напряжения шумов лучше всего пользоваться широкополосным осциллографом. Основное преимущество осциллографа перед различными вольтметрами в том, что на осциллографе можно наблюдать форму измеряемого сигнала. При этом можно быть уверенным, что измеряются именно случайные шумы, а не наводки или фон сети частотой 50 Гц.

Действующее значение белого шума равно 1/8 (предполагается, что отношение амплитуды к действующему

значению шумов составляет 4:1, при этом точность измерений не хуже 1,5%) двойного амплитудного значения сигнала, измеряемого на экране осциллографа. (При определении двойной амп« литуды на экране осциллографа один-два пика, которые будут значительно выше всей кривой сигнала, в расчет брать не следует.) Для количественной оценки шумов, вносимых отдельными электронными устройствами, используют коэффициент шума:

Яш,виг (реального устройства) ш Лп.вы! (идеального устройства) Коэффициент шума Кш можно определить также как

Кщ - Авх/авых»

где АВХ=Рс.вх/Рш.вх, Авых = Рсвых/Ршвых; т. е. Кш показывает, во сколько раз отношение сигнал-шум на входе устройства больше отношения сигнал-шум на его выходе. Коэффициент шума многокаскадного усилителя определяется следующим выражением:

где Кш1 и KP1 - коэффициенты шума и усиления по .мощности первого каскада; Кш2 и Кр2 - те же коэффициенты для второго каскада и т. д.

Из этого уравнения следует, что при достаточном коэффициенте усиления первого каскада суммарный коэффициент шума определяется коэффициентов шума первого каскада.

Для уменьшения уровня помех и шумов в общей системе необходимо ограничивать полосу пропускания усилителя до значения, соответствующего полосе слышимых звуковых сигналов. Поэтому в начале тракта необходимо устанавливать фильтры, ограничивающие полосу слышимых частот. Полоса пропускания последующих ФУ выбирается из условия обеспечения высокого качества их динамических характеристик (линейность фазо-частотной характеристики, высокая крутизна переходной характеристики и т. п.).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Атаев Д. И., Болотников В. А. Унификация в радиолюбительских конструкциях. - Радио, 1983, № 12, с.

32 - 35.

2.Пикерсгиль А., Беспалов И. Феномен «транзисторного звучания». - Радио, 1981, № 12, с. 36 - 38.

3.Банк М. У. Параметры бытовой приемно-усилительной аппаратуры и методы их измерения. - М.: Радио и связь, 1982. - 136 с.

4.Лихницкий А. М., Школьников Р. М. Применение метода компенсации для измерения параметров усилителя низкой частоты. - Техника средств связи. Сер. ТРПА, 1981, № 1, с. 25 - 34.

5.Атаев Д. И., Болотников В. А. Подавление помех и шумов в усилителях 34. - Радио, 1984, № 4, с. 43 -

45,№ 5, с. 35 - 36.

6.Атаев Д. И., Болотников В. А. Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя. - Радио, 1982, № 4, с. 38 - 40.

7.Эфруси М. М. Микрофоны и их применение. - М.: Энергия, 1974. - 88 с.

8.Терехов А. О регулировании громкости. - Радио, 1982, № 9, с. 42 - 43.

9.Орлов П., Приходько А. О регулировании громкости в стереофонических усилителях. - Радио, 1980, №

6, с. 44 - 45.

10.Кинг Г. Руководство по звукотехнике: Пер. с англ. - Л.: Энергия 1980 - 384 с.

11.Изаксон И., Николаенко А., Смирнов В. Динамический фильтр «Маяк». - Радио, 1982, № 12, с. 34 -

36.

12.Боздех И. Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам: Пер. с чешск./Под ред. Б. Я. Меерзона. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 304 с.

13.Кононович Л. М., Ковалгин Ю. А. Стереофоническое воспроизведение звука. - М.: Радио и связь,

1981.- 184 с.

14.Берендюков Ю., Ковалгин Ю., Синицын А., Егоров А. Квадрафония или система ABC? - Радио,

1982,№ 9, с. 44 - 48.

15.ГОСТ 21185 - 75. Измерители уровня квазипиковые. Типы и основные параметры. Методы испытаний.

16.Никонов А. В., Папернов Л. 3. Измерители уровня звуковых сигналов - М.: Радио и связь, 1981. - 112 с.

17.Рачев Д. Вопросы любительского высококачественного звуковоспроизведения: Пер. с болг. - Л.: Энергоатомиздат, 1981. - 184 с.

18.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ - Изд 2-е - М.: Мир, 1984. - 598 с.

19.Атаев Д. И., Болотников В. А. Выбор пассивных элементов для тракта 34. - Радио, 1985, № 6, с. 44 -

46,№ 7, с, 38 - 39.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

Основные технические показатели и характеристики усилителей звуковоспроизведения Общие сведения Показатели качества Селекторы входных сигналов

Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя

Микрофонные усилители

Фильтры

Регуляторы громкости, баланса и режима «Интим»

Нормирующие усилители

Шумоподавнтели

Регуляторы тембра, эквалайзеры

Квадрапреобразователи

Усилители мощности звуковой частоты

Узлы контроля уровня выходных сигналов

Узлы защиты звуковых колонок

Источники питания

Практические способы подавления помех и шумов в усилителях ЗЧ .

Источники помех

Защита проводов

Заземление

Экранирование

Развязка каскадов по питанию

Внутренние источники шумов

Список литературы

ББК 32.871 А 92

УДК 681.842:64

Редакционная коллегия:

Б. Г. Белкин, В. М. Бондаренко, В. Г. Борисов, Е. Н. Геништа, А.В.Гороховский С А. Ельяшкевич, И. П. Жеребцов, В. Г. Корольков,А. Д Смирнов, Ф. И. Тарасов, Ю. Л. Хотунцев, Н. И. Чистяков

Атаев Д. И., Болотников В. А.

А 92 Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. - М.: Радио и связь, 1986. - 136 с.: ил. (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1109).

Рассматриваются показатели качества и конкретные отдельные взаимно совместимые функциональные узлы (корректоры, фильтры, шумоподавители и т. п.) высококачественных усилителей звуковой частоты, выполненных на транзисторах, микросхемах и других полупроводниковых приборах отечественного производства. Описываются функциональные узлы, позволяющие строить широкий набор усилительных устройств, оптимальных по различным показателям качества.

Для подготовленных радиолюбителей.

ББК 32.871

2402020000 - 136

А----------------69-86

046(01)-86

Рецензенты: Л. А. Галченков и канд. техн. наук Ю. И. Крылов

Научно-популярное издание

ДЖАВАНШИР ИСМАИЛ ОГЛЫ АТАЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ БОЛОТНИКОВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Руководитель группы Массовая радиобиблиотека И. Н. Суслова Редактор А. И, Гусев Обложка художника А. С. Дзуцева Художественный редактор Н. С. Шеин Технический редактор Т. Н. Зыкина Корректор Г. Г. Казакова