Делитель напряжения для наушников

Делитель напряжения

Делитель напряжения, что это такое, для чего он нужен – рассмотрим этот вопрос. Но прежде поясню, почему такая странная тема. От вас часто приходят вопросы, которые изначально некорректны из-за не понимая самого процесса работы аудиоустройства. Я не являются специалистом в данной области и если вы видите неточности или неверные интерпретации – пожалуйста смело поправляйте в комментариях.

Многие слышали, что такое в аудио класс А, и насколько это хорошо или не очень, или класс B, что такое искажение типа “ступенька”, зона отсечки, зона насыщения и прочие моменты, но если чуть копнуть глубже для ощущения, что оппонент действительно понимает о чем говорит, тут многие и начинают плавать.

Усилитель Pioneer A-09 в классе А

Я, честно, хотел поговорить о более интересной теме, согласовании входного и выходного напряжений усилителя, что это такое, для чего нужно и как вообще работает. Но это планомерно подводило к тому, что тогда придется рассказать и о том, как вообще работает усилитель. А это в свою очередь привело бы к необходимости, до кучи, еще и объяснить неотъемлемую часть любой такой схемы – делитель напряжения. Поэтому я решил, что стоит объяснение начать именно с делителя, а потом дойдем и до всего остального.

Если рассмотреть схему любого усилителя, конкретно одного каскада, то вы узнаете, что для работы транзистора типа NPN нужно подать плюсовое напряжение на коллектор (что-то типа слива), а минусовое на эмиттер (дно). И у вас ничего не заработает, потому что пока вы не подадите на базу напряжение не менее 0,6v транзистор будет всегда закрыт. Т.е. база – это краник перекрывающий весь поток. Приложите вы к нему напряжение в 0,6 вольта – краник (база) откроется и ток потечет дальше, не приложите, краник будет закрыт, потока электронов не будет, транзистор работать не будет.

Вы конечно можете всегда подать на базу аналоговый сигнал (он же является напряжением), но транзистор будет открываться (работать), только когда напряжение сигнала будет равно или превышать 0,6 вольта, а что ниже – молчок.

Но на самом деле мы будем видеть только плюсовую полуволну, ибо минусовая будет всегда приходиться на зону напряжения менее 0,6 вольта при которой транзистор всегда будет закрыт. Поэтому эту зону всегда сдвигают вверх по напряжению, чтобы весь сигнал уместился в границах открытого транзистора.

Поясню. Допустим звуковой сигнал у нас имеет размах от -1 вольт до + 1 вольт, т.е. в сумме это 2 вольта.

Транзистор, пока у нас напряжение меньше 0,6 вольт вообще всегда закрыт (не работает), следовательно, нам нужно принципиально подать 0,6 вольт по умолчанию на него, чтобы он открылся. Но так уместится только положительная полуволна. Следовательно, так как отрицательная полуволна у нас начиналась от -1 вольта, то к 0,6 вольта мы добавим еще 1 вольт. Получиться, что на транзистор нам нужно подать 0,6+1=1,6 вольта напряжения. Тогда весь звуковой сигнал совокупного напряжения в 2 вольта будет колыхаться в пределах между 0,6 вольта и 2,6 вольта.

1,6 вольта – это точка смещения транзистора.

Описанная схема имеет смысл при использовании одного транзистора NPN или PNP, этим трюком, смещая точку открытия транзистора мы умещаем весь сигнал в рамках открытого транзистора.

Если же у нас комплементарная пара транзисторов NPN + PNP, то в этом нет необходимости, так как NPN будет усиливать свою полуволну, а PNP – свою полуволну с противоположным знаком напряжения.

Но и тут возникает проблема искажения типа “ступенька”, поэтому мы так же начинаем использовать точку смещения, немного приоткрыв транзистор, но уже на 0,6 вольта, чтобы этой самой ступеньки не возникало.

Ключевое слово в описанных схемах – подать одно напряжение на коллектор + эмитер, и подать значительно меньшее напряжение 0,6-1,6 вольта на базу.

Неужели для этого придется использовать два трансформатора?

А теперь пусть гремят фанфары, мы подошли к сути темы.

Чтобы получить разные напряжения от одного источника питания необходим ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ.

Давайте рассмотрим такую схему – у нас есть источник питания постоянного тока 12 вольт и резистор (нагрузка) на 1 кОМ.

Бытовой пример нагрузкой для усилителя являются акустические системы.

Вот так это выглядит на схеме. Источник, резистор и похожая на антенку вверх тормашками “земля”.

Что произойдет с напряжением 12 вольт, если оно пройдет, через нагрузку (резистор) в 1 кОм? Напряжение уменьшиться? Ведь сопротивление мешает току. Току мешает, но ток измеряется в амперах, а не вольтах, а мы говорим о напряжении. Ток действительно взаимодействует с сопротивлением, и мы может узнать каково напряжение при определенном сопротивлении и силе тока по закону Ома, например:

но пока такой цели не ставиться.

Мы так же зная напряжение можем узнать и силу тока

Но что же с напряжением в схеме?

Подключим вольтметр в схему и посмотрим изменилось ли напряжение от того, что оно прошло через резистор (нагрузку) в 1 кОм.

Мы видим стрелочками движение тока, но так же видим и то, что вольтметр по прежнему показывает неизменное напряжение 12 вольт, как и было до резистора.

Кстати, легко проверить все значения, что нам показал симулятор everycircuit.

Посчитаем силу тока.

Прежде всего все расчеты ведутся в вольтах, омах, амперах и никак иначе. Поэтому если у вас миллиамперы, или милливольты, сначала переведите их в вольты и амперы для рассчета.

На схеме указано миллиамперы, т.е.

1 Ампер = 1000 миллиампер, следовательно

Да, на схеме так и есть.

Но напряжение не изменилось.

Нужно разделить напряжение на два потока. Это можно сделать двумя резисторами.

Используем два резистора одинакового номинала 1 кОм.

Так как два резистора одного номинала, то напряжение разделилось ровно пополам.

Теперь если снять напряжение с боков нижнего резистора, то получим 6 вольт, а с верхнего – тоже 6 вольт.

Но вернемся к нашей задаче, подать на транзистор с одного источника строго 1,6 вольта, при том что источник питания у нас 12 вольт.

Еще один эксперимент, попробуем изменить номинал любого из резисторов, например нижнего в большую сторону. Увеличивая сопротивления резистора мы увеличиваем напряжение, ибо

напряжение пропорционально сопротивлению и обратно пропорционально силе тока.

Если переиначить поставив во главу угла силу тока, то вы получите определение из учебника.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Другими словами – увеличив сопротивление резистором, мы уменьшим силу тока (как краник перекрываем немного для потока воды), но на этом отрезке зато увеличиваем напряжение.

Уменьшив значение одного из резисторов (в нашем случае нижнего) до 154 Ом мы получили требуемое напряжение 1,6 вольт – смотрим скриншот.

Не забываем, что резисторы бывают не всех номиналов, поэтому смотрим существующий ряд и берем ближайшее значение.

Но вы сейчас спросите, а как я получил значение в 154 Ом, а я и отвечаю – покрутил ползунком в симуляторе, пока не увидел нужное напряжение, как результат.

Так и было, но это не отменяет существование формул для расчета.

Рассчитывается следующим образом по формуле:

(пусть верхний резистор – это R1, а нижний – R2)

U делителя R1 = U напряжения источника * R2 / (R1+R2)

U делителя R1= 12 вольт * (1000 Ом (это 1 кОм)/(1000+154))= 12 * 1000/1154=10,398=10,4

Соответственно с R2 мы снимем 12-10,398 =1,6 вольта.

Все точно как в аптеке. Но есть еще один нюанс, где порылась собака. Резисторы способны пропускать только определенную силу тока, они при непосильной ноше начинают греться и могут сгореть ибо представляют собой, как вариант, просто накрученные проволочки (не всегда).

Поэтому для делителя напряжение мы должны выбрать не просто резистор какого-то номинала , а еще и с соответствующим значением по току, на 250мА или 1 А и тд.

Считается это следующим образом:

I (сила тока) = U источника / R1

I = 12v/ 1000 Om = 0.012 A или 12 мА.

т.е. достаточно резистора R1 в данном случае с параметрами 1кОм и не менее 12 мА.

Аналогично посчитайте для резистора R2.

Ниже я покажу схему усилителя.

Синим прямоугольником обведен делитель напряжения, который как раз и реализует точку смещения транзистора. Слева мы так же видим конденсатор С1, который отсекает постоянный ток, что приходит от делителя напряжения, от аналогового сигнала, но об этом поговорим в другой раз.

2 Комментарии

Отличная тема для обсуждения чего то по сути, о реальных электрических процессах. Но это никому не интересно. Все ходят обсуждать мифичиские процессы в каких нибудь кабелях, влиянием на звук конденсаторов определённого типа, о том что добавляет звуку пространственности, натуральности и т.д. и т.п. А субьективно поговорить можно хоть сколько угодно

Сайт не коммерческий, поэтому особо никак не пугает отсутствие хайпа в теме и соответственно не влияет на желание продолжать ту или иную тему, пока хочется поговорить и продолжить начатую тему, лишь думаю как проще озвучить ассоциации тех или иных процессов. Например что такое напряжение – за сухими формулировками, когда спрашиваешь человека что такое напряжение и просишь привести аналогии – это всё – отвечающий плывет. Ток елементарно объяснить, а напряжение – внятно и понятно? Если бы я хотел наплыва ради шума, то достаточно разместить любой материал про виниловые вертушки или лампу – начнется ажиотаж. Мне важнее собрать полезную информацию к которой сам могу позже возвращаться.

Оставить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник

Подключение наушников — усиление или ослабление сигнала

На практике бывают случаи, когда устройства звуковоспроизведения не могут обеспечить достаточного уровня громкости звучания наушников, подключённых к их выходу.

Это может быть обусловлено как недостаточной чувствительностью применяемых наушников, так и недостаточным уровнем усиления (мощности) самого устройства. В таких ситуация может помочь использование дополнительного каскада усиления.

Для примера, в данной статье будет рассмотрен случай дополнительного, промежуточного усилителя для металлоискателя, собранного по простой схеме всего на двух транзисторах малой мощности.

Транзисторы можно использовать, например, типа KT315, KT3102, KT342, KT361, KT3107 или аналогичные импортные. Коэффициент усиления их может быть от 100 и выше. Напряжение питания усилителя может быть от 3 вольт.

Никакой особой наладки такой усилитель не требует, но можно подобрать номинал резистора R3 по максимальной громкости и наилучшему качеству звучания. От величины ёмкости конденсатора С2 зависит громкость звука и уровень воспроизведения низких частот.

Подбором номинала резистора R4 можно добиться минимального уровня потребляемого тока при приемлемом уровне громкости звука в наушниках.

Наушники могут быть любые, сопротивлением до 100 Ом (возможно и большее значение сопротивления, но на практике это не проверялось ). Ток потребление усилителя, в зависимости от сопротивления используемых наушников, будет порядка 5. 20 мА.

Качество звучания такого усилителя, конечно, будет не самое высокое. Но вполне приемлемое для использования с такими устройствами как, например, металлоискатель или радиоприёмник.

Но бывают случаи когда, наоборот, нужно понизить уровень сигнала до величины, достаточной для наушников. Например, для их подключения к выходу мощного усилителя мощности. Здесь можно воспользоваться схемой, аналогичной показанной на следующем рисунке.

Подобная схема используется в усилителях мощности до 100 ватт аппаратуры «Technics». На резисторах собраны делители напряжения для каждого канала, а конденсаторы исключают возможное возбуждение усилителя.

В случае применения подобной схемы, качество звучания наушников определяется только их характеристиками и параметрами самого усилителя мощности.

Источник

Форумы сайта «Отечественная радиотехника 20 века»

Подключение наушников к вых. клеммам усилителя.

Подключение наушников к вых. клеммам усилителя.

Существуют различные схемы , с различными номиналами резисторов .

Может кто собирал? Какие использовались сопротивления ?

Думаю , что удобно с помощью хороших наушников ставить диагнос «усям».

#3 Непрочитанное сообщение Virt » 17 авг 2010, 23:35

Re: Подключение наушников к вых. клеммам усилителя.

sergey d писал(а): Существуют различные схемы , с различными номиналами резисторов .

Может кто собирал? Какие использовались сопротивления ?

Думаю , что удобно с помощью хороших наушников ставить диагнос «усям».

А нет смысла паралельно ушам низкоомные резисторы подключать, для демпфирования ? Для динамиков же считается полезным низкое ( а то и «отрицательное» ) выходное сопротивления усилителя, атут для ушей мы , последовательно с ним, 100 Ом. Некошерно как — то. Так прикинуть делитель, скажем 1 к 100. И уже параллельно нижнему плечу оного — наушники.

Что — то я такое читал по молодости.

Virt писал(а): Наушники ?

Re: Подключение наушников к вых. клеммам усилителя.

sergey d писал(а): Существуют различные схемы , с различными номиналами резисторов .

Может кто собирал? Какие использовались сопротивления ?

Думаю , что удобно с помощью хороших наушников ставить диагнос «усям».

> Да я ТДС5(30ом) включал прям на выход для АС
. подавал на них 200 Ватт и вдыхал тот дым, который оттуда пошёл

> Надо забить в голову 4 гвоздя, и к этим клеммам сразу подключацца
через трансформатор от 25АСЭ-101
прекрасная идея

> А нет смысла паралельно ушам низкоомные резисторы подключать, для демпфирования ?

Не сколько для этого, а просто чтобы усилитель работал примерно в том режиме, в каком он будет работать с динамиками. Или уж вообще катушку небольшую на железном сердечнике — эквивалент динамика.
А наушники через сопротивление или делитель, если уж так хочется их демпфировать. В Ведь нужно-то испытать усилитель в режиме хотя бы средней громкости.

Во ! Вот именно эту статью из Радио я и вспоминал.

Офигенная статья. Типа, до В. Ратинского никто не знал что такое Г-аттенюатор?

А вот про его влияние на звук я бы поспорил.

Ну так в любом случае, последовательный с нагрузкой резистор испортит бас, а если к нему добавить еще и параллельный, то помимо баса, еще и все остальное.

Поэтому корректное тестирование УМ с помощью наушников практически невозможно. ИМХО.

Ну как. добавляем сопротивление, уменьшается демпингфактор, акустика раздемпфируется. Получаем ваш «ватно-подушечный бас». То что резистор сам по себе портит звук — это уже явление на пару порядков менее важное.

Blackbird, вот и я о том же.

Phlanger, не будем о печальном , я потому-то кавычки и поставил.

abv9999, так ведь мы ставим не один только последовательный резистор, а Г-аттенюатор, выходное сопротивление которого будет равно эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных резисторов последовательной и параллельной ветвей (будем считать что усилитель транзисторный, с ООС, выходное сопротивление близко к нулю). К примеру, последовательное сопротивление 10 Ом и параллельное 1 Ом. Выходное сопротивление которое будет демпфировать наушники — около 0,9 Ом.

А все равно звук уже будет не тот, что вообще без резисторов ) ну не зря же люди городят отдельные телефонные усилители, при наличии оконечников. Хотя это на порядки сложнее и дороже, чем 4 резистора.

norman63 писал(а): Параметры уся зависят от нагрузки. Акустика является сложной низкоомной нагрузкой с переменным импедансом, в зависимости от частоты.

Не спасут никакие делители и резистивные нагрузки.

Может параметры уся зависят от нагрузки, но если «сухой», безжизненный звук у уся( большинство японс., в том числе- из 70х) ,тогда не спасут никакие нагрузки.

С помощью такого устройства (уже говорил) в магазине выбирал СДмагнитолу из «кларинов , алпайнов и т.д» . Очень помогает : можно сразу оценить проигрователь и усилитель.

norman63 писал(а): Параметры уся зависят от нагрузки. Акустика является сложной низкоомной нагрузкой с переменным импедансом, в зависимости от частоты.

Не спасут никакие делители и резистивные нагрузки.

Вот интересно порассуждать. Как только начинают обсуждать параметры промышленных усилителей, то тут же начинают говорить о том, что дескать эти параметры фирмы измеряют на резистивной нагрузке и к реальным параметрам при работе на сложную реальную нагрузку они никакого отношения не имеют и являются чисто рекламными. Замнем для ясности то, что никто, из рассуждающих на этот счет, наверняка не знает как там Sony, Pioneer, Denon etc. etc. на самом деле измеряют.
Вопрос в другом.
Теперь вот предлагается дать усилителю эту самую идеальную легкую нагрузку в виде резистивного делителя, и пусть он свои красивые параметры выдает. Вроде ж хорошо. Ан нет, теперь для того чтобы он правильно работал, говорят — надо ему чего-нить на выход повесить, катушку какую-нить или еще чё.

Господа-товарищи, вы уж как-нибудь определитесь — либо вчера большие, но по пять, либо сегодня маленькие, но по три.
Замнем для ясности не относящиеся к данному топику разговоры типа «цифры не определяют качества звучания усилителя», «я слушаю ушами а не приборами». Этими хоругвями народ настолько привык размахивать, даже не задумываясь, что иногда некоторые автоматически так отвечают когда это не нужно. Тут как-то на Аудиопортале или на Вегалабе была тема — обсуждали то ли чью-то вертушку, то ли доработку чьей-то вертушки, не суть. Короче, человеку предложили поставить на вертушку измерительную пластинку и самому убедиться при воспроизведении сигнала, допустим 1 килогерц, какая у нее бешеная детонация. Всем вроде бы было понятно, что это предлагалось услышать ушами, но этот зомби привычно выпалил: «Я слушаю музыку не приборами, а ушами!»
В пароксизме неистового хохота я сполз под стол.

Конечно я малость перегнул палку — sergey d таким способом хочет выбирать усилители и этот выбор методически, без реальной акустики, будет неправильным, ну тут уж ничего не поделаешь. НО. таким образом ведь можно подключать наушники к усилителю просто для прослушивания, дабы не использовать стандартный ушной выход усилка, который, как мы знаем, сделан обычно некошерно. Если в усилке есть переключаемый выход на вторую пару АС.

Источник