Одним з основних вимог. пред'являються до підсилювачів, є мінімальний шум на виході. У паспортних даних промислово виготовленого підсилювача, як правило, поставленого на конвеєрне складання, присутній такий параметр, як відношення сигнал / шум. Чим нижче цей показник - тим якісніше підсилювач. Напевно, радіоаматори помічали, що відразу після придбання нового підсилювача середнього класу А або В його шумові характеристики практично задовільні, тобто в динамічних голівках важко зафіксувати на слух шум самого підсилювача. В процесі експлуатації цей параметр поступово погіршується і ось уже на повній гучності підсилювача чути чи то «шум очерету», то чи інший постійний шурхіт.
Як правило, колишній в ремонті підсилювач має гірші якісні параметри, щодо нового. Пояснень цьому може бути кілька - від установки у вигляді заміни тих елементів. що є в наявності, а не тих, які необхідні по заданих параметрах (це стосується всіх радіоелементів), і цілим комплексом інших причин. Після повторної пайки підсилювачі (як показує практика) починають більше шуміти навіть з встановленими високоякісними елементами. Основне посилення в підсилювачах прямого перетворення здійснюється на низьких частотах. Тому особливо важливо при складанні підсилювача застосовувати ті компоненти, які згодом дадуть менше шумових ефектів.
За джерелом виникнення шуми підсилювачів можна розділити на зовнішні і внутрішні. З перешкодами і наведеннями, викликаними зовнішніми причинами, можна успішно боротися відомими способами - за допомогою оптимального розташування елементів, екранування корпусу пристрою, фільтрами і фільтрують оксидними конденсаторами з харчування. Від внутрішніх шумів, що виникають в процесі посилення сигналу, позбутися не просто. Внутрішні шуми підсилювача залежать від схемотехніки підсилювача (совмести транзисторів і цілих каскадів) і виникають при проходженні струму через пасивні (резистори, котушки індуктивності і конденсатори) і активні (транзистори) елементи схеми.
При розробці або повторенні високоякісного підсилювача звукової частоти, крім оптимального вибору виду схеми, важливо правильно підібрати елементну базу і оптимізувати режим роботи каскадів підсилювача.
У кожному підсилювачі джерелом внутрішніх шумів є теплові та струмові шуми постійних і змінних резисторів, мерехтіння шуми конденсаторів, діодів і стабілітронів, флуктуаційні шуми активних елементів, вібраційні і контактні шуми.
Контактні шуми виникають при неякісної пайку, виробленої з порушенням температурного режиму, в місцях з'єднання роз'ємів і відслонень контактних майданчиків друкованого монтажу. Кількість всіляких роз'ємів в підсилювальної апаратури повинно бути зведене до мінімуму. Вібраційні шуми - це різновид контактних шумів. Вони можуть проявлятися при експлуатації підсилювача на рухомих об'єктах, з вібрацією грунту (підстави), в автомобілі і при невиправдано близькому розташуванні потужних динамічних головок до конструкції підсилювача. Такі шуми виникають через передачу механічних коливань на обкладання конденсаторів, на які впливає прикладена напруга. Особливо схильні до цього недоліку керамічні конденсатори (Kl О, К15 і інші) з ємністю понад 0,01 мкФ, встановлені у вхідних ланцюгах підсилювача і виконують роль розділових. Спектр перешкоди знаходиться в діапазоні низьких частот. Для боротьби з цим явищем бажано застосовувати амортизацію всієї конструкції. У оксидних конденсаторах такі перешкоди виникають.
Наприклад, звуковий ефект луна-сигналу - коли в динамічних головках (враховуючи стереоефект) чітко чутно повторення сигналу. Для деяких меломанів такий ефект навіть приємний і незвичайний, але по суті, це є недоліком підсилювача, хоча б тому що його неможливо вимкнути (усунути).
При прямому проходженні струму власні шуми діодів мінімальні. Невеликий рівень шумів все ж має місце - при дії зворотної напруги утворюється струм витоку, і чим він менше - тим менше шумові властивості приладу. Стабілітрони і стабістори дають більший шумовий ефект (за допомогою таких напівпровідників навіть будують пристрої зі спеціальними ефектами - імітаторами шуму прибою, генератори «білого» і «рожевого» шуму). Чим більший опір має обмежувальний резистор в ланцюзі стабилитрона (робота на малих токах), тим більша ймовірність прояву внутрішніх шумів стабілітрона.
Розглянемо шуми, що виникають від пасивних елементів: резисторів і конденсаторів.
шуми резисторів
Власні шуми резисторів складаються з теплових і струмових шумів. Теплові шуми викликані рухом електронів в токопроводящем шарі, з якого частково складається резистор. Такі шуми збільшуються зі збільшенням температури нагріву резистора, і навіть температури навколишнього середовища.
Якщо на резистор не діє напруга, то ЕРС його шумів (мкВ) визначається співвідношенням:
E = 0,0125 x (f, - /;) R,
де (f, - /) - смуга частот, кГц; Я - опір, кОм.
При протіканні через резистор струму виникають струмові шуми. Шумова напруга з'являється через ефект флуктуації контактних опорів між провідниками. воно лінійно залежить від прикладеної напруги.
Шумові властивості резисторів характеризуються відношенням діючого значення змінної складової напруги шумів Ет (вимірюваної в мкв) до прикладеній напрузі Г (вимірюваного в В): Ет) U;
Частотний спектр теплових і струмових шумів має безперервний характер. Між тепловим і струмовим шумами є відмінності. Спектр теплового шуму рівномірно розподілений по всій смузі частот, а у токового шуму спадає з приблизно 10 МГц. Загальна величина шуму пропорційна квадратному кореню опору, тому у резисторів з низьким опором шумові якості менш значимі. Крім того, визначальне значення має матеріал, з якого виготовлені резистори.
Є кілька способів боротьби з шумами резисторів. Застосування тих типів резисторів, в яких за рахунок технології виготовлення шумові властивості менш значимі. У недротяних резисторів струмові шуми значно більше теплових. Загальний рівень шуму для різних типів резисторів знаходиться в діапазоні 0,1 - 100 мк В / В.
Підлаштування і змінні резистори шумлять більше постійних, тому їх краще застосовувати з невеликими номіналами або взагалі виключити. Теплові шуми можна значно скоротити, якщо застосовувати резистор більшої потужності розсіювання, ніж це технологічно потрібно.
Той же ефект досягається примусовим охолодженням резисторів, наприклад, за допомогою встановленого безпосередньо поруч з елементами вентилятора, або приміщенням всієї монтажної плати в холодильник. Паралельне або послідовне включення резисторів для цієї мети дає відчутно менший ефект, так
З табл. 1 видно, що найбільш ефективно використовувати в високоякісному малошумні підсилювачі
Вуков частоти резистори типів С2-26, С2-29В, С2-33
резистори в чіп-виконанні (безкорпусні) C l-4. '<ак наиболее шумовые из популярных резисторов, кроле переменных и подстроечных, показали себя популярные и распространенные типы МЛТ, ОМЛТ.
Резистори, що застосовуються в коливальних контурах, підсилювачі високої частоти повинні володіти тільки аківним опором, тобто не змінювати свій опір в робочому діапазоні частот. Прикордонна час.ота, на якій буде ефективно працювати резистор,
залежить від його опору і власної ємності т визначається співвідношенням F = 1/4 Я С.
Власні ємності резисторів С2-6, С2-13, С2-14, "2-23, С2-33, ОМЛТ знаходяться в інтервалі 0,1 - 1,1 пФ. Постійні резистори мають допуск відхилення опору-тивления від номінальної величини. Тут важливо розуміти, що чим більше допустимий розкид у відхиленні від номінального опору резистора - тим менш стабільною може виявитися його робота. в підсилювачах бажано застосувати постійні резистори з допуском відхилення 0,001. 2% марки С2-23. Допуск у вітчизняних резисторах позначається третім або четвертим елементом в маркуванні.
У табл. 2 наводяться позначення допусків постійних резисторах вітчизняного виробництва.
Величина допуску може бути нанесена і під номіналом, у другому рядку. Що стосується резисторів, на яких маркування читається у вигляді кольорових смуг, то для нашого випадку це ще простіше - постійні резистори з малою величиною допуску (0,1. 10%) маркуються п'ятьма кольоровими кільцями на корпусі приладу. При цьому перші три - чисельна величина опору в Омах, четверте кільце - множник, а п'яте - допуск. У нашій випадку п'ята смуга повинна мати колір: золотистий (+ 5%), коричневий (+ 1%), червоний (+ 2%), зелений (+ 0,5%), блакитний (+ 0,25%), фіолетовий ( + 0,1%). Резистори з більш широким допуском маркуються чотирма смугами.
Маркувальні знаки на резисторах зрушені до одного з висновків і читаються зліва направо. Якщо розміри резистора не дозволяють розмістити маркування ближче до одного з висновків, ширина смуги першого знака робиться трохи більше інших. Сучасні резистори маркуються по ОСТ 11.074.009 - 98.
Перший елемент - буква або поєднання букв, що позначають підклас резисторів (в цьому матеріалі розглянемо тільки резистори, що мають значення для підсилювальної і високоякісної техніки). Р - резистори постійні, РП - змінні.
Другий елемент - група за матеріалом виготовлення.
1 - недротяні, 2 - дротові або металлофольго ші.
Третій елемент - цифра, що позначає реєстраційний номер розробки. Між другим і третім елементом ставиться дефіс, наприклад P 1-4. Крім того, четвертим позначенням (не завжди) ставиться кліматичне виконання, що важливо для високоякісних підсилювачів. В - усекліматичного, Т - тропічне виконання. Цілком природно, що у відносно теплому кліматі надійніше резистор виконання «Т».
За класифікацією до 1980р. позначення вітчизняних постійних резисторів починалося з букви «C» - опору (СП - змінні резистори). Друга цифра вказує на особливості токонесущей частини:
1-недротяні тонкошарові вуглецеві і бороуглеродістие;
2 - недротяні нкослойниеметаллодіелектріческі або металлоокісние;
3 - недротяні компози> щіонние плівкові;
4 - недротяні композиційні об'ємні;
5 - дротяні;
6 - недротяні тонкошарові металізовані.
Останнім часом користуються популярністю метало плівкові резистори MF.
Матеріал основи - особливо чиста кераміка, резистивний шар - обложений NiCr сплав. Висновки таких резисторів з лудженої міді. Температурний діапазон - 55. +155 ° С. Температурний коефіцієнт опору +15. +50 рргп / 'С. Випускаються з потужністю розсіювання 0,125 - 3 Вт.
Особливо малогабаритні варіанти даного типу постійних резисторів маркуються MF-S. Точність опору (допуск відхилення) в межах 0,1 - 5%, що дозволяє використовувати їх в високоякісних підсилювачах. Точність опору і інші електричні параметри маркуються кольоровими смугами так, як розглянуто вище.
Ще один варіант відповідних постійних резисторів для високоякісних підсилювачів звукової частоти - металооксидних резистори МО. Основа та ж. Резистивний шар - металооксидних плівка дає назву самому типу даних резисторів. Крім відмінностей по електричним характеристикам, даний тип резисторів має вогнетривке покриття, що дозволяє будувати на їх основі пристрої, що працюють з високим рівнем температури повітря, наприклад, пожежної сигналізації.
Малогабаритні варіанти маркуються МО-S. Потужність розсіювання до 5 Вт при температурі +70 ° С. Температурний коефіцієнт опір трохи гірше: +200 ррпт / 'С. Точність опору (допуск) також поступаються постійним резисторам серії MF - тільки + 5%. Температурний діапазон - 55. +200 ° С.
Постійні резистори серій KNP (дротяні резистори), а також SQP і PRW (потужні дротяні резистори з високим перевантажувальної здатністю, закочені в литий цементний корпус) для роботи в високоякісному підсилювачі небажані через змусять комплексувати причин, однією з яких є надмірно нестабільний (для підсилювачів класу А) їх температурний коефіцієнт опору +300 ррт / 'С.
Для змінного струму конденсатор являє собою опір, величина якого зменшується з ростом частоти. У конденсаторах джерелом мерехтіння шумів є струм витоку. Найбільший струм витоку у оксидних конденсаторів великої ємності.
Помічено, що витік збільшується зі збільшенням ємності і знижується зі збільшенням допустимого робочої напруги U Оксидні конденсатори. встановлені на вході і виході підсилювача в якості розділових (не пропускають постійну складову напруги і зменшують вплив навантаження або вихідних каскадів попереднього підсилювача на роботу основного підсилювача) істотно збільшують внутрішні шуми підсилювача. Тому бажано замість них застосовувати плівкові конденсатори (наприклад, К10-17, К10-28, К10-23, КТ4-23, К73-3, К73-9, К73-17, К76-3, К10У-5, КД-1, К76-П2, КМ-5, КМ-6, з імпортних-KWC), хоча це, по-перше, призведе до істотного збільшення розмірів конструкції, а по-друге, вихідні конденсатори таким чином замінити не вдасться через відносно великих ємностей .
Оксидні конденсатори взагалі є значним джерелом мерехтіння шумів, які утворюються в підсилювачі з плином часу. З цієї ж причини бажано уникати їх застосування в ланцюгах проходження сигналу.
У табл. 5 зведені дані про деякі популярні оксидних конденсаторах, вивчивши які можна визначити ті чи інші прерогативи в використанні даних конденсаторів. Найменші струми витоку серед оксидних конденсаторів мають К53-1А, К53-18, К53-16, К52-18, К53-4.
При виборі компонентів для високоякісного підсилювача необхідно брати до уваги, крім електричних параметрів, термін виготовлення і фірму-виробника. Як правило, виробник гарантує паспортні параметри протягом обмеженого терміну 3 - 8 років. При тривалому періоді зберігання оксидних конденсаторів до введення їх в робочий режим, їх струми витоку помітно зростають.
З огляду на це, при використанні довгий час зберігалися на консервації конденсаторів необхідно поступово підвищувати впливає на них напруга до зазначеного в паспортних даних номінального значення. Так як струми витоку конденсатора зростають при збільшенні температури, слід зберігати конденсатори в недоступному для прямих сонячних променів місці, при температурі навколишнього середовища в діапазоні - 40. +40 ° С. Для того щоб підбирати конденсатори для тієї чи іншої радіоелектронної апаратури необхідно знати їх позначення і відомості, що визначають їх електричні параметри такі, як ємність, робоча напруга, матеріал виготовлення, групу ТКЕ (температурного коефіцієнта ємності).
позначення конденсаторів
Перший елемент позначення - буква або поєднання букв, що визначають тип конденсатора (К - постійної ємності, КТ - підлаштування, КП - змінний, КС-конденсаторні збірки - не плутайте з початковим позначенням мікросхем, наприклад серії КС193ІЕ2).
Другий елемент - використовуваний вид матеріалу (діелектрика). Далі деякі відомості, що відносяться до конденсаторів, застосовуваним в підсилювачах різного призначення:
керамічні;
кварцові;
скляні;
склокераміки еские;
стеклоемальовиє;
тонкоплівкові з неорганічним діелектрі-
кому;
слюдяні;
паперові та фольгові;
паперові металізовані;
оксидні (електролітичні) алюмінієві;
оксидні танталові і ніобієві;
оксидні танталові об'емопорістие;
оксидно-напівпровідникові;
з подвійним електричним шаром, вони ж іоніс-
тори;
повітряні;
вакуумні;
полістирольні з металізованими про-
кладками;
второпластовие;
поліетилен нтерефталатние.