Лирическое вступление. С персональными компьютерами традиционно используют так называемые активные акустические системы (АС), имеющие внутри себя усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ), что безусловно удобно в использовании неискушенным пользователем, но в большинстве случаев не устраивает качеством воспроизведения тех, кто слушает на компьютере музыку, при этом проблема в основном заключается в низком качестве звучания самих АС. Выходом из положения является использование для прослушивания обычных, то есть "не компьютерных" АС (например, АС от музыкальных центров и т.п.), однако тут встает вопрос о необходимости использования УМЗЧ. Обычно восторга это тоже не вызывает из-за необходимости где-то размещать "этот ящик". В то же время, давно существует мысль: компьютер - блочное устройство, в корпусе которого как правило есть несколько стандартизированных свободных посадочных мест (для компьютерных же "железок"), есть достаточно мощный источник питания - почему бы не изготовить усилитель, который устанавливался бы непосредственно в корпус компьютера, при этом используя уже имеющееся в нем питание?

Трудности, которые возникают при конструировании такого УМЗЧ заключаются в:
а) низкое напряжение питания - всего 12 В - не дает возможности получить на выходе традиционного УМЗЧ мощность более 4 Вт (на нагрузку 4 Ом);
б) питание достаточно "грязное" (почему - думаю, что и так понятно), что способствует проникновению помех на выход усилителя.

Проблема низкого напряжения питания частично решается применением мостовой схемы включения УМЗЧ - это позволяет получить мощность на выходе до 15 Вт на нагрузку 4 Ом, что уже достаточно во многих случаях. Проблема "грязного" питания также разрешима - в цепи питания необходимо применить фильтр.

Гораздо больше "религиозных споров" может вызывать выбор схемы непосредственно УМЗЧ, потому что в теории заранее хочется получить наилучший результат, несмотря на затраты, однако в данной задаче мне это представляется нецелесообразным - гораздо важнее, чтобы схема не была излишне сложной для повторения, а результат был бы гарантирован при минимуме затрат на ее наладку. Исходя из совокупности всех этих посылок и была разработана данная конструкция.

Cхема. Усилитель собран на двух микросхемах - однокристальных УМЗЧ - TDA1519A. Выбор этого типа микросхем обусловлен их конструктивным оформлением корпуса - их оказалось гораздо легче разместить в довольно низком пространстве стандартного посадочного места компьютера. Принципиальная схема одного канала усилителя приведена на рисунке:

К сожалению, данная микросхема имеет фиксированный коэффициент усиления величиной 46 дБ, что для нашего случая слишком много - величина сигнала на линейном выходе компьютерной звуковой платы достигает 1.0 В, поэтому для снижения уровня сигнала на входе усилителя до приемлемого значения применён делитель R1R2. R2 одновременно выполняет роль регулятора громкости. R3 предназначен для устранения возможных "шорохов", которые могут возникать при регулировании громкости из-за нестабильности подвижного контакта R2.

Для включения-выключения усилителя удобно использовать специально предназначенный для этой цели вывод 8 микросхемы. Усилитель включен, если на этом выходе напряжение выше, чем 8,5 В. На практике, если коммутация не нужна, этот вывод соединяют с '+' источника питания (вывод 7). Если напряжение на выводе 8 находится в пределах от 3,3 до 6,4 В, то микросхема переходит в режим 'Mute' - в этом режиме микросхема как бы отключается от источника входного сигнала. При дальнейшем снижении напряжения на выводе 8 происходит переключение в режим 'StandBy' - этот режим характеризуется низким потреблением энергии - как правило, не более нескольких мкА.

Для управления состоянием микросхем можно воспользоваться приведенной схемкой которая обеспечивает плавное нарастание напряжения на выводах 8 микросхем при включении, и быстрый и плавный спад при выключении. Нумерация элементов продолжает нумерацию элементов усилителя. Скорость нарастания напряжения определяется постоянной времени R5C6, Скорость спада - R6C6 (конденсатор разряжается через переход База-Коллектор транзитора VT1). Светодиод VD1 служит индикатором включения.

Фильтр питания достаточно простой (см. рис). Главная идея - использование диода VD2, который служит для предотвращения использования конденсаторов усилителя в качестве фильтрующих для всего компьютера - в момент, когда в напряжении, подаваемом от источника происходит 'провал', диод запирается и не даёт конденсаторам фильтра разряжаться в основную для блока питания нагрузку. Однако для того, чтобы потеря мощности на диоде не была значительной, желательно, чтобы диод был с барьером Шоттки (использование диода без барьера Шоттки приведёт к снижению напряжения питания на 0,7-0,8 В, что достаточно много в нашем случае). В любом случае диод должен быть быстродействующий и расчитан на прямой средний ток не менее потребляемого усилителем. Индуктивность L1 препятствует проникновению "иголок" в цепь питания усилителя.

Конструкция и детали. Усилитель смонтирован на печатной плате размером 80x100 мм. Никаких особенных требований к деталям, за исключением того, что они должны быть исправны, нет. Сопротивление R2 выбирается по принципу R2<<Rвх.DA1, которое составляет 22 кОм. R3 наоборот, должен быть достаточно высокого по сравнению с Rвх.DA1 сопротивления. Вполне можно применить резистор сопротивлением от 100 до 470 кОм. C1 желательно подобрать с минимальным током утечки, емкость может быть от 10 до 22 мкФ. C2 может иметь емкость от 220 до 470 мкФ. C3, C4, C7, C7 - любые керамические, подходящие по габаритам (я использовал выпаянные из старых неработающих плат компьютеров). При условии наличия фильтра с установленными C9 и C10, C5 может быть гораздо меньшей емкости, чем это указано на рис.1 - вполне подойдут от 330 до 1000 мкФ. На печатной плате вместо двух конденсаторов C9, C10 предусмотрена возможность установки одного конденсатора большей емкости. Катушка L1 фильтра использована также от вышедшего из строя ключевого стабилизатора напряжения системной платы компьютера. Можно применить любую другую при условии, что ее сердечник выполнен из материала с немагнитным зазором. Диод VD2 - любой с барьером Шоттки, расчитанный на средний прямой ток не менее 5 А и обратное напряжение не менее 15 В. Мной был применен "первый попавшийся" из неремонтопригодного блока питания компьютера. Если ничего подобного нет, можно установить и КД213, КД2997, КД2999 с любым буквенным индексом. Разъем питания также использован от вышедшего из строя устройства CD-ROM, правда, его пришлось аккуратно отрезать ножовкой от остальной части разъемов, которые там представляют собой единую планку.

Следует обратить внимание на установку микросхем на плате (см.фото). Радиаторы для микросхем изготовлены из распиленного пополам радиатора для процессоров. Готовая конструкция устанавливается на пластиковые 5" салазки, к которым прикреплена заранее изготовленная лицевая панель, после чего усилитель готов к эксплуатации.

Налаживание заключается в установке R1 в такое положение, в котором при установке R2 в положение максимума и уровня сигнала на выходе звуковой платы компьютера на максимум громкости, усилитель обеспечивает максимальный уровень сигнала на выходе без заметного (лучше всего контролировать осциллографом, но при его отсутствии можно и на слух) клиппинга.

© AK Laboratory