ЗАЩИТА ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

Предлагаемая схема одна отслеживает оба канала усилителя, отключая громкоговорители, если случайно "выбежит" усилитель.

Прежде чем приступить к изучению схемы, подумаем, какие функции должна выполнять хорошая схема защиты. Естественно, ее главная задача — в случае какого-либо дефекта оконечных каскадов УМЗЧ с симметричным питанием, предотвращать попадание на громкоговорители постоянного напряжения. "Комфортная" электроника обеспечивает еще подключение акустических систем с задержкой (включение без "стуков"). Причем все это должно быть реализовано так, чтобы не было необходимости в доработке системы питания усилителя.

А теперь посмотрим, каким образом выполняет перечисленные выше зада- чи данная схема. Она состоит из двух частей: первая — блок резисторов (рис. 1а), вторая — логический блок, реализованный на триггере Шмидта "И-НЕ" (рис. 1 б). Обе части вместе образуют двухпорого-вый цифровой компаратор — "окно", который, в конечном счете, отслеживает постоянную составляющую напряжения на выходах оконечного каскада. При напряжении питания 5 В переключению микросхемы соответствуют уровни напряжения около 3 В. И задача теперь заключается в том, чтобы граничные условия (пороги) компаратора соответствовали входному сигналу требуемой полярности.

Это обеспечивает резисторная цепь, которая, по сути дела (если не обращать внимания на диоды), представляет собой такую мостовую схему, в которой одна из точек диагонали питания имеет +5 В, в то время как противоположная точка — выходной сигнал усилителя. При нормальной работе постоянная составляющая выходного сигнала равна 0, так что напряжения в точках А и В можно вычислить с учетом указанных значений сопротивлений (в точке А будет +3,14 В, а в точке В — +0,6 В). Подключим теперь к этой мостовой схеме логический блок. Тогда на входе верхнего элемента (точка А) будет высокий уровень (Н), а на входе нижнего (точка В) — низкий уровень (L). Остальные уровни также помечены на этом рисунке.

Изменим входное нулевое напряжение в положительном или отрицательном направлении. Напряжения на входах логических элементов будут изменяться, и состояние схемы также изменится. Не вдаваясь в детали расчетов, мы приводим на рис.2 графики зависимости выходных напряжений от величины входного напряжения. Графики иллюстрируют действие защитных диодов. Без них входное напряжение на логических элементах "взлетело бы до небес".

Изучение приведенных рисунков позволяет сделать вывод, что при изменении сигнала в диапазоне ±3 В, цифровые компараторы остаются в основном состоянии, если же сигнал выходит за эти пределы, они меняют состояние на выходе. Это изменение состояния используется в дальнейшем для приведения в действие реле.

Полная схема защиты приведена на рис.3. До логического элемента IС2c оба канала имеют полностью одинаковое строение. Используя сказанное выше, проследим за функционированием схемы, начиная с этого элемента. Как следует из принципа действия элемента "И-НЕ", только при одновременном отсутствии постоянного напряжения на обоих каналах, на выходе будет уровень логической "1". Это можно было бы уже непосредственно использовать для управления Т2, однако в схеме сигнал еще инвертируется элементом IC2c.

На пути сигнала в схеме имеется еще цепь, образованная элементами D11, С6, R11, которая во время включения напряжения питания обеспечивает временную задержку. Цепь R11-С6 сни- жает напряжение с +5 В до значения, необходимого для срабатывания элемента IC2d. С помощью такого простого решения устраняется "стук" при включении. Конечным итогом всего процесса будет то, что Т2 после задержки переходит в режим насыщения, реле на выходе УМЗЧ срабатывает и подключает колонки к усилителю. При появлении на выходе УМЗЧ постоянного напряжения, логический блок запирает Т2, реле отпускает и отключает громкоговорители.

Имеющиеся в схеме конденсаторы С2...С5 "заботятся" о том, чтобы сигнал ВЧ не приводил к ложным срабатываниям компаратора, и чтобы он реагировал только на уровни постоянного напряжения. Схема имеет собственный стабилизатор напряжения питания на транзисторе Т1, который согласован с напряжением питания реле, в то время как цепочка R2-D2 обеспечивает напряжение +5 В, необходимое для работы КМОП ИМС. Сборка и настройка. Печатная плата для схемы защиты приведена на рис.4, а сборочный чертеж размещения деталей — на рис.5. Готовая плата тщательно проверяется, затем распаиваются детали, а на Т2 надевается небольшой радиатор.

Хотелось бы утверждать, что схема начинает работать сразу же после сборки. Это действительно так, только монтаж нужно осуществить аккуратно, и еще учесть следующее. Прежде всего, для конкретного усилителя необходимо подобрать номиналы деталей источника питания. Приведенная схеме рассчитана на напряжение питания ±50 В. Реле используется на напряжение 24 В. Если напряжение питания реле ниже, необходимо уменьшить R2 и взять диод Зенера (стабилитрон) D1 с напряжением 12 или 13 В для 12-вольтового реле.

Вторая проблема, которую необходимо иметь в виду — это пороговые уровни сигнала ИМС, зависящие от серии и фирмы-изготовителя. Наши расчеты выполнялись для случая, когда порог "опрокидывания" примерно равен 3 В (серия CD4093BP). У серии V4093D это значение лежит вблизи 3,6 В, и в этом случае величины R3 и R7 необходимо уменьшить до 72 кОм. Ток срабатывания реле зависит от типа Т2 и значения R12. Время задержки можно регулировать, изменяя С6 и R11.

Как видно, прежде чем начинать монтаж, необходимо немного подумать. Если все эти вопросы решены, то после припайки деталей и подключения реле схема действительно готова к работе. Если необходима сигнализация срабатывания, имеются две возможности — или сделать добавление к схеме, показанное на рис.3 пунктирными линиями, или же, если имеется реле с тремя группами контактов, использовать для этой цели третью группу контактов. Эти добавления на сборочном чертеже не указаны.

Настройку схемы не обязательно проводить на месте ее окончательной установки. От блока питания подайте в точку X (+24 В) постоянное напряжение, совпадающее с напряжением срабатывания реле. Соедините оба входа (Bx1 и Вх2) с "землей", а затем проверьте наличие напряжения питания +5 В. Если все в порядке, после подключения питания с некоторой задержкой сработает реле. Если какой-либо из входов отсоединить от "земли", то, поскольку на вход попадает +5 В, реле отпустит.

Настройка будет более корректной, если измерить "ширину окна" срабатывания. Для этого вход одного из каналов соедините с "землей", а второго — с движком потенциометра на 1 кОм. Выводы потенциометра подключите к биполярному блоку питания (±10 В). При среднем положении движка потенциометра выходное напряжение равно нулю, и, в соответствии с вышесказанным, реле сработает. Поворачивая движок потенциометра в положительном и отрицательном направлениях, можно измерить напряжения отпускания реле. Как правило, измерения согласуются с расчетами, и отпускание происходит в окрестности ±3 В. Для полноты проверки все это повторяется еще раз со входом второго канала.

Для установки готовой платы на место нет единых рецептов. Наиболее важна настройка стабилизатора, после этого обязательна новая проверка. Контакты реле необходимо соединить с усилителем и динамиками гибкими изолированными проводами как можно большего поперечного сечения.

Другие страницы сайта