УМЗЧ для старого компьютера

ref в блоге Аудио

Из подаренных на запчасти «железок» был собран персональный компьютер с процессором Celeron-466, 128 МБ оперативной памяти, видеокартой, звуковой картой, двумя жесткими дисками и устройством чтения DVD/CD дисков. После специальной настройки производительности такого компьютера оказалось достаточно для просмотра любых MPEG-2 и MPEG-4 фильмов без «замерзания» и запуска большинства 3D игр выпуска до 2003 года.

После успешных тестов этот компьютер стал использоваться для тестирования различных компьютерных ISA, PCI, AGP, USB плат расширения и в качестве учебно-игрового комплекса для детей младшего школьного возраста. Поскольку из-за ограниченного количества свободного места в квартире и наличия еще нескольких ПК, было решено не заводить для такого компьютера комплект внешней акустики, а сделать сам корпус этого ПК активной акустической системой. В итоге, в корпус ПК был установлен одноканальный мостовой усилитель мощности звуковой частоты и динамическая головка с большим диффузором.

На рис.1 показана принципиальная схема мостового усилителя мощности звуковой частоты. Сердце усилителя — интегральная микросхема TDA8943SF, представляющая собой одноканальный мостовой УМЗЧ с функциями защиты от перегрева и перегрузки. Усилитель, собранный с применением этой микросхемы, способен развивать выходную мощность до 6 Вт на нагрузке сопротивлением 8 Ом. Микросхема TDA8943SF отличается низким уровнем гармонических искажений (КНИ), которые не превышают 0,03% при выходной мощности 1 Вт. Такой показатель КНИ — большая редкость для недорогих интегральных мостовых УМЗЧ.

Стереофонический сигнал с выхода звуковой компьютерной карты поступает на смеситель, выполненный на резисторах R1, R2. Со смесителя монофонический звуковой сигнал поступает на регулятор громкости R3. С регулятора громкости звуковой сигнал поступает на вход микросхемы DA1. Фильтр L2C5R4C9 предотвращает поступление на вход микросхемы ВЧ сигналов, например, наведенных работающими на высоких частотах узлами компьютера.

Динамическая головка подключается к выходам DA1. На выходах DA1, выводы 1 и 3, присутствуют усиленные противофазные сигналы звуковой частоты. Амплитуда выходного сигнала на клеммах динамической головки достигает 21 В при напряжении питания усилителя 12 В. Это позволяет получить 3...4 Вт мощности неискаженного сигнала (без ограничения амплитуды) при КНИ не более 0,5% на нагрузке сопротивлением 8 Ом. На резисторах R5, R6 и конденсаторах С12, С13 реализованы демпфирующие цепочки, которые отсутствуют в типовой схеме включения. При экспериментах была выявлена склонность имеющегося экземпляра микросхемы к самовозбуждению при отсутствии на ее выходах этих демпфирующих цепей.

Узел на транзисторе VT1 предназначен для перевода микросхемы DA1 в режим Standby, при напряжении питания менее 10 В. Это предотвращает появление эффекта «похрюкивания» звука при включении и выключении питания.

Дроссель L1 предназначен для устранения помех, как поступающих в цепь питания усилителя от системы питания компьютера, так и создаваемых работающим усилителем, которые по цепи питания могут негативно повлиять на стабильность работы других узлов компьютера. Конденсаторы С1-С4, С6, С7, С14-блокировочные по цепи питания. Све-тящийся светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания усилителя. Диод VD1 защищает усилитель от переполюсовки напряжения питания, что обычно актуально при отладке конструкции. Если при эксплуатации готовой кон-струкции переполюсовка напряжения питания исключена, то этот диод можно не устанавливать.

Конструкция и детали

Усилитель был смонтирован на монтажной плате размерами 123x80 мм. Вид на монтаж показан на рис.2. Монтаж относительно просторный, на плате были оставлены пустые зоны, которые могут быть использованы при модернизации усилителя в будущем. При выборе комплектующих для этой конструкции был задействован тот же принцип, что и при сборке самого компьютера: ни копейки расходов, все детали были изъяты из старой неработающей техники.
Постоянные резисторы — МЛТ, С1-4, С1-10, С1-14, С2-23 или аналоги. Переменный резистор может быть типа СП-04, СП1-4, СПЗ-9, СПЗ-4, СПЗ-ЗЗ или любой малогабаритный сопротивлением 4,7...10 кОм.

Оксидные конденсаторы К50-35, К50-68, К50-24, К50-29 или аналоги. Конденсатор С14 устанавливают как можно ближе к выводам питания DA1. Неполярные конденсаторы К10-50, К10-17. Конденсаторы С12, С13 — пленочные, на-пример, К73-9, К73-17 или импортные.
Диод КД226Б можно заменить любым из серий КД226, КД212, 1 N5400-1 N5408, RL201-RL207. Вместо стабилитрона 1N4739A подойдет BZV55C-9V1, TZMC-9V1, 2С191Ц, КС191Ц. Светодиод RL30-CB744D синего цвета свечения можно заменить любым общего применения. Если индикация рабочего состояния усилителя не требуется, то этот светодиод можно не устанавливать.

Транзистор 2SC3199 можно заменить любым из серий KT312, KT315, KT3102, SS9014 или любым аналогичным кремниевым п-р-п транзистором. Микросхема TDA8943SF установлена на дюралюминиевый теплоотвод с площадью ох-лаждающей поверхности 80 мм2 (одна сторона). Предохранитель FU1 — обычный плавкий.

Дроссель L1 — ДПМ-2,4 или любой другой индуктивностью 20...500 мкГн, рассчитанный наток не менее 1,5 А. Остальные дроссели — феррито- вые трубки длиной около 10 мм, сквозь которые потянут провод диаметром от 0,3 мм. Резисторы R1, R2 распаяны на контактах выходного аудио- разъема звуковой карты.
Усилитель подключают к источнику питания компьютера с помощью стандартной четырехконтактной вилки питания «Molex». «Общий» провод усилителя должен соединяться с «минусом» питания только в одной точке. «Общий» провод, идущий от звуковой карты, используется только для экранирования сигнального провода и корпуса переменного резистора. Динамическая головка мощностью не менее 6 Вт и сопротивлением катушки 8 Ом может быть установлена на передней декоративной панели корпуса компьютера или на боковой стенке корпуса, для чего потребуется вырезать отверстие подходящего размера. Вырезать большое отверстие в плоской металлической стенке можно с помощью алмазной дисковой пилки, которой намечается контур будущего отверстия, после чего лишний металл легко удаляется любым удобным способом. Диффузор динамика можно защитить с помощью проволочной декоративной решетки для компьютерных вентиляторов.

Безошибочно собранный из исправных деталей усилитель начинает работать сразу. Для детальной проверки его работоспособности используют генератор сигналов и осциллограф. Если в качестве нагрузки к усилителю будет подключена динамическая головка сопротивлением 4 Ом, то на большой громкости усилитель будет «щелкать» — срабатывает защита. При желании, можно изготовить стереофонический вариант усилителя, для чего используются два экземпляра микросхем TDA8943SF, установленных на общий теплоотвод с удвоенной площадью охлаждающей поверх-ности, а предохранитель FU1 устанавливают на ток 4 А или 5 А.

Если вход усилителя потребуется подключить не к дискретной звуковой карте расширения, а к системной компьютерной плате, то, чтобы «не ворошить» весь компьютер, будет удобным изготовить несложный пассивный разветвитель звукового сигнала, подключаемый к одному из аудиоразъе- мов, расположенных на задней стенке компьютера. Если в вашем распоряжении не окажется микросхемы TDA8943SF, то несложный мостовой усилитель аналогичного класса можно изготовить по публикации [1].

На собранный из «металлолома» компьютер была установлена Windows 2000. При «заливке» в компьютер пакета программ первой необходимости выяснилось, что многие современные несложные программы в этой системе не хотят работать и привычный софт приходится заменять альтернативными решениями выпуска первой половины 2000-х годов. Также было замечено, что немалая часть современных мупьтяшных двухмерных тетрис- пакмэн-подобных игр жалуется на недостаток ресурсов, что на фоне шустро работающей 3D игры «Return to Castle Wolfenstein» (выпуск 2002 г.) выглядит странно. Это свидетельствует о том, что современные программисты, мягко говоря, обленились.

Литература

1. Бутов А.Л. Мостовой усилитель на ИМС КА2206 // Радиоаматор. — 2008. — №5. — С.9.