Обзор

 Темброблок на LM1036N - легко, просто и качественно

     Оглавление:

   1. Комплектация, внешний вид и схемотехника темброблока на микросхеме LM1036N

   2. Сборка темброблока на микросхеме LM1036N

   3. Технические испытания темброблока на LM1036N

   4. Окончательный диагноз темброблока на LM1036N и рекомендации
 

Предисловие

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 $10 ("сделай сам") или $12 (в сборе).

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.

 Итак, поехали!

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, например, здесь. Цена на момент обзора - около $10 ("сделай сам") или $12 (в сборе). Если у других продавцов на Алиэкспресс этот товар будет дешевле, то тоже можно брать (но надо убедиться, что товар - действительно тот же).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

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.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!