Юный техник, 2010 № 12 - Журнал «Юный техник»

— Сейчас я тебя заколдую — и ты разучишься правильно писать. Энеки, бенеки!.. Напиши на этой бумажке свое имя.

Командуйте быстро, чтобы товарищ не успел сообразить, в чем дело. Второпях он почти наверняка напишет свое имя шиворот-навыворот, справа налево. Как показывает практика, при этом ошибаются девять человек из десяти.

ЛОКОТЬ

Приготовьте палку длиной около 1 м и яблоко.

Локтем у древних называлась мера длины. Она соответствовала расстоянию от локтя до конца среднего пальца и была равна примерно 50 см. Вот забавное упражнение, для которого нам понадобится эта древняя мера.

Отмерьте на палке «локоть»: положите руку на палку так, чтобы локоть лежал вровень с ее концом. Сделайте пометку, до какого места на палке доходит средний палец.

Теперь держите палку горизонтально перед собой; средний палец должен лежать точно на метке. Пальцы расположены почти параллельно палке, ногти смотрят в потолок.

Это обычное положение руки, когда мы сжимаем палку. Теперь, не сдвигая пальцев с места — то ли наклоняя голову, то ли отводя локоть в сторону, — постарайтесь дотянуться ртом до того конца палки, от которого ты отмерял «локоть». Убедитесь, что сделать это не так-то просто.

Предложите товарищам выполнить это упражнение. А на конец палки насадите яблочко — оно будет призом тому, кто сумеет до него дотянуться.

ЛЕВОЙ РУКОЙ

Приготовьте бумагу, карандаш или ручку, палочку.

Левая рука, если положить ее рядом с правой, очень точно повторяет все движения своей соседки. Только при этом все движения левой руки направлены в обратную сторону. Если хочешь без долгой подготовки научиться рисовать или писать левой рукой, возьми в левую руку карандаш, а в правую — какую-нибудь палочку. Правой рукой води палочкой, будто вправду пишешь; а левая рука без запинки повторит все твои движения, только в обратную сторону.

Написанное левой рукой придется читать в зеркале.

Если напишете на прозрачной бумаге, переверните листок и читайте с оборота. Кстати, этот прием часто использовал легендарный Леонардо да Винчи для шифровки своих записей.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Усилитель для Нового года

Если решите быстро построить для новогоднего вечера мощный и надежный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ), можно подобрать подходящую микросхему, где большинство проблем, связанных со стабильностью, качеством и защитой от перегрузок, уже решены разработчиками. Микросхем УМЗЧ сейчас выпускается превеликое множество, как отечественных, так и зарубежных. Но сначала представим себе звуковую установку (рис. 1).

Входные сигналы могут поступать от микрофонов, звукоснимателей электрогитар, электронных синтезаторов и других подобных устройств. В единый звуковой поток их объединяет предусилитель-микшер.

В нем отдельные сигналы усиливаются до определенного, примерно одинакового или несколько различного, уровня (в зависимости от замысла звукорежиссера) и складываются все вместе.

Следующий узел — блок, в котором установлены регуляторы громкости и тембра звучания. Громкость зависит от общего уровня сигнала, а тембр — от относительного «подъема» или «завала» отдельных частот звукового спектра, например, верхних или нижних (басов).

Далее следует собственно УМЗЧ, в котором и происходит основное усиление мощности звукового сигнала. Как правило, в УМЗЧ уже не предусматривают регулировок (все они вынесены в предыдущие блоки) и рассчитывают его на определенное входное напряжение 34 (обычно сотни милливольт) и на требуемую выходную мощность (единицы — десятки ватт).

УМЗЧ нагружен на акустическую систему (АС), суммарная паспортная мощность ее динамических громкоговорителей должна быть не меньше, чем максимальная выходная мощность УМЗЧ, иначе громкоговорители будут перегружаться и неизбежны большие искажения или даже выход их из строя. Стандартизованное сопротивление АС — 4 или 8 Ом, реже встречаются значения 2 Ом (в основном, для автомобильных АС) и 16 Ом.

Как видите, звуковая установка напоминает конструктор, в котором отдельные узлы можно заменять и дорабатывать независимо друг от друга. Это дает огромный простор для творческой конструкторской мысли и экспериментов.

Совершенствование установки может происходить без потери ее работоспособности, что также немаловажное ее достоинство.

Разумеется, все элементы структурной схемы (рис. 1) можно купить и в магазине, но это и неинтересно, и, главное, стоит очень дорого!

Вот поэтому-то мы и предлагаем всем, кто интересуется эстрадно-концертной деятельностью, приобщиться еще и к радиолюбительству. Уже есть примеры выдающихся музыкантов и в то же время известных радиолюбителей, авторов множества конструкций, например Валдемарс Кетнерс из г. Огре, что под Ригой (ищите его статьи). Сегодня мы рассмотрим главную часть комплекса — УМЗЧ.

Одна из распространенных (и дешевых) микросхем для УМЗЧ — это К174УН19. Микросхема выполнена по схеме операционного усилителя и имеет всего 5 выводов: входы (1, 2), выход (4) и питание (3, 5). Она может работать при напряжении питания от 12 до 36 В, отдает выходную мощность 15… 18 Вт при весьма малых искажениях (менее 0,5 %), а в форсированном режиме до 25 Вт при несколько больших искажениях, имеет встроенную тепловую защиту и не выходит из строя при коротких замыканиях в нагрузке. Иностранный аналог этой микросхемы — TDA2030. Принципиальная схема УМЗЧ на этих микросхемах показана на рисунке 2.

Входное напряжение ЗЧ (0,2…0,3 В) поступает на неинвертирующий вход микросхемы (вывод 1) через разделительный конденсатор С1. Входное сопротивление высокое (100 кОм), поэтому большой емкости не требуется.

Одновременно через резистор R2 на этот же вход подано напряжение смещения с делителя R1, R3. Оно в точности равно половине напряжения питания, таким же будет и постоянное напряжение на выходе микросхемы (вывод 4). Конденсатор С2 сглаживает возможные пульсации напряжения смещения и тем самым устраняет фон переменного тока при питании УМЗЧ от сетевого выпрямителя.

На инвертирующий вход (вывод 2) через цепочку R6R4C3 подан сигнал отрицательной обратной связи (ООО) с выхода усилителя.

Для постоянного тока сопротивление конденсатора СЗ бесконечно, поэтому коэффициент ООС равен единице, и ОУ превращается в повторитель, точно воспроизводящий на выходе то напряжение, которое приложено к его неинвертирующему входу (от делителя R1,R3). Таким образом, режим усилителя устанавливается автоматически и поддерживается в процессе работы.

Для переменного тока звуковых частот емкостное сопротивление конденсатора С3 невелико, и напряжение ЗЧ в цепи ООС ослабляется в отношении R6/R4.

Примерно таким же будет и усиление по напряжению всего УМЗЧ. В нашем случае оно равно примерно 30.

Иногда, особенно при неаккуратном монтаже, возникает самовозбуждение усилителя на ультразвуковых (выше 20 кГц) частотах. Они не слышны человеческим ухом, и обнаружить его можно только с помощью осциллографа. Но такое самовозбуждение приводит к искажению звука, снижению выходной мощности, возрастанию потребляемого тока и перегреву УМЗЧ. Для его устранения служит цепочка R5,C5. Она не работает на звуковых частотах ввиду малой емкости конденсатора С5 (всего 10 пФ), но снижает усиление на ультразвуковых.

Той же цели способствует и керамический конденсатор С4 — его следует монтировать как можно ближе к выводам питания самой микросхемы.

Диоды VD1, VD2 в работе усилителя не участвуют, поскольку включены в обратной, запирающей полярности. Их назначение — защита микросхемы от случайных выбросов выходного напряжения, могущих возникнуть при резких музыкальных пассажах на нагрузке со значительной индуктивной составляющей полного сопротивления (длинные провода к АС, индуктивность звуковых катушек ее динамиков). На выбросах напряжения, превосходящих половину напряжения питания, один из диодов (в зависимости от полярности пика) открывается и шунтирует выброс. Подойдут диоды КД208, иностранные 1N4001 или аналогичные по параметрам.

Для снижения полного сопротивления нагрузки на высоких частотах (ведь индуктивное сопротивление растет с частотой) служит цепочка R7,C7, подключенная параллельно выходу.

Конденсатор С8 — разделительный, препятствующий прохождению постоянного тока с выхода УМЗЧ в АС, а конденсатор С6 сглаживает пульсации ЗЧ, а также выпрямленного источником напряжения на проводе питания. Если не предполагается питание усилителя напряжением более 25 В, на такое же рабочее напряжение можно взять и этот конденсатор.