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
DirectAdvert NEWS
GNEZDO NEWS
Друзья сайта
Статистика
Проект темброблока на LM1036.
Проект темброблока на LM1036.
Проект темброблока на LM1036N
Наверно многим радиолюбителям знаком Линкоровский темброблок на микросхеме LM1036. Мы нашли другой вариант исполнения печатной платы, в котором регулирующие потенциометры устанавливаются непосредственно на плату, ну а для начала приведем принципиальную схему:
Питание схемы осуществляется от однополярного источника с напряжением 12 Вольт. Свободное место на плате позволяет установить по питанию дополнительный стабилизатор, например, на LM7812 или КР142ЕН12, ну а мы остановимся на плате оригинала.
Исходниками печатной платы темброблока послужили следующие изображения:
И расположение элементов на плате:
Sprint Layout нам в помощь и печатная плата стала выглядеть так:
Фото-вид платы LAY6 формата:
Вариант платы темброблока со стабилизатором 7812 по питанию:
LM1036_7812_LAY6
LM1036_7812_LAY6_FOTO
Стеклотекстолит для платы односторонний, размер 45 х 115.
Зависимость пределов регулировки от номиналов конденсаторов:
Печатная плата темброблока на LM1036N в сборе:
Схему темброблока на LM1036N, Линкоровский вариант печатной платы и LAY6 формат приведенный в этой статье можно скачать одним файлом. Размер архива – 2,8 Mb.
Уважаемый Пользователь! О том, как получить нужный материал, прочитайте информацию по кнопке ниже:
Источник