Современная электроника №2/2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Усовершенствованный тонкомпенсированный пассивный регулятор громкости с НЧ-коррекцией В статье приведены схема, разводка плат, фотографии и результаты испытаний нового пассивного тонкомпенсированного двухканального регулятора громкости, основанного на двух резонансных LC-контурах с частотами 20 Гц и 20 кГц. Новый прибор имеет улучшенную по сравнению с предыдущей разработкой АЧХ, существенно приближённую к линиям равной громкости, и обеспечивает более плавное регулирование. Кроме того, его конструкция существенно упрощена. Алексей Кузьминов (compmicrosys@mail.ru ) В ВЕДЕНИЕ Эксплуатация тонкомпенсированно- го регулятора громкости (ТКРГ), опи- санного автором в [1–3], выявила ряд его недостатков: 1. Антилогарифмическая (показатель- ная) характеристика переменного резистора R g (22 кОм), регулирующе- го общую громкость, в области мак- симальной громкости приводит к то- му, что незначительный угол поворо- та резистора существенно изменяет громкость и общий вид АЧХ ТКРГ. В связи с этим получение нужной громкости несколько затруднено. 2. На практике отсутствует необходи- мость в столь широком (до 40 дБ) диапазоне регулировки громкости, и его можно сузить более чем вдвое. 3. Выявлено незначительное проник- новение сигнала из одного канала в другой. 4. МинимумАЧХТКРГприходитсянача- стоты в районе 1,5 кГц, что несколько отличается от минимума кривых рав- ныхгромкостейФлетчера-Мэнсона, Ро- бинсона-Дадсона, ГОСТРИСО226-209, составляющегооколо 3 кГц. 5. Для получения индуктивности око- ло 3 Гн необходима намотка доволь- но большого количества витков (от 500 и более) на ферритовое кольцо резонансного контура, настроенно- го на частоту 20 Гц. В предлагаемом ТКРГ все эти недо- статки существенно скорректированы или устранены. П РЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ В ТКРГ, описанном в [1–3], использо- вались ВЧрезонансный контур, настро- енныйна частоту около 20 кГц, иНЧ-LC- цепочка, настроенная так, чтобы при частоте резонанса F р около 20 Гц её индуктивное и ёмкостное сопротивле- ния былиравны (т.е. ω L =1/ ω C ). Называть эту LC-цепочку контуромне совсемвер- но, поскольку она не замкнута. В каче- стве индуктивности L данной LC-цепочки использовалосьферритовое кольцомар- киТ2010 размером20 × 10 × 10мм (D × d × h) из материала CF199 с начальноймагнит- ной проницаемостью μ r =10 000 произ- водства компании Cosmo Ferrites. На кольцо было намотано 530 витков про- водаПЭПШО-0,08, иполученная индук- тивность составила около 3 Гн. Вцепоч- ке использовался керамический SMD- конденсатор ёмкостью22 мкФ. Если увеличить ёмкость C в 2–4 раза (например, до 47 или до 100 мкФ) и одновременно во столькоже раз умень- шить индуктивность L , чтобы сохранить значение резонансной частоты F р =20 Гц, томожно существенно уменьшить коли- чество витков W . Однако здесь возникает вопрос о применимости керамических конденсаторов столь большой ёмкости. Поскольку плёночные конденсаторы аналогичной ёмкости имеют большие размеры, то стоит рассмотреть возмож- ность использования электролитиче- ских алюминиевых или танталовых кон- денсаторов. Анализ имеющихся данных по современным керамическим конден- саторам для поверхностного монтажа [4–8] показал следующее. В очень большом диапазоне темпе- ратур ( − 50…+65°C) имеет место зависи- мость ёмкости от температуры. Одна- ко, поскольку эксплуатация ТКГР, как правило, происходит при комнатной температуре, эта зависимость несуще- ственна. Зависимость ёмкости от частотыпро- является на высоких частотах от 100 кГц, но в звуковом диапазоне частот эта зави- симость практически неощутима. У рассматриваемых конденсаторов имеется существенная зависимость ёмкости от приложенного напряжения, начиная от 0,5 В и вплоть до максималь- но допустимых значений. Что интерес- но, в справочных листках приводятся две зависимости ёмкости от напряже- ния: одна для переменного напряжения, вторая для постоянного. Было замече- но, что для двух конденсаторов, один из которых рассчитан на напряжение 6,3 В, а второй – 16 В, зависимость ёмкости от переменного напряжения (точнее от его RMS) одна и та же, и она проявляется при RMS>0,5 В. Еслиже RMS<0,5 В, то ёмкость от RMS не зависит. Зависимость ёмкости от приложенного постоянного напря- жения проявляется по-другому. У кон- денсатора с максимальным напряжени- ем 6,3 В эта зависимость имеется, если постоянное напряжение выше 2–3 В, а у конденсатора, рассчитанного на напря- жение 16 В, данная зависимость стано- вится заметной, когда приложенное напряжение превышает 10 В. Однако звуковой сигнал является переменным и в нём полностью отсутствует посто- янная составляющая. Кроме того, его максимальное действующее значение не превышает 0,3 В, что меньше 0,5 В, т.е. зависимость ёмкости от приложен- ного напряжения пренебрежимо мала. В этой связи вполне возможно приме- нение конденсаторов с самым низким максимальным напряжением 6,3 В. Керамические конденсаторы по срав- нению не только с электролитически- ми танталовыми, алюминиевыми, но и с плёночными, обладают ничтожной индуктивностью и очень малой актив- ной проводимостью (tg δ <10 − 4 ). Таким образом, применение керами- ческих конденсаторов в данной разра- ботке вполне оправдано. Для дальней- ших исследований были использованы керамические конденсаторы типораз- мера 1210 ёмкостью 100 мкФ, рассчи- танные на напряжение 6,3 В, и ёмко- стью 47 мкФ, рассчитанные на 16 В. LC-контур характеризуется не только резонансной частотой F р . Другим важ- ным параметром является его доброт- ность Q , которая определяет форму резонансной кривой: чем выше доброт- ность Q , тем у ′ же, острее и выше пик кривой резонанса. Форма резонанс- ной кривой непосредственно опре-