Домашнее радиоконструирование Часть 10

       Чтобы подобный усилитель хорошо и правильно работал, на его вход нужно подать напряжение ЗЧ с амплитудой не менее определенной. Например, ЭМИ из ЮТ №1 за 1983 г. подает на вход УЗЧ напряжение с амплитудой порядка 1,5 В, амплитуда с выхода наушников плеера может быть порядка 0,7 В, а для линейных входов-выходов советской БРЭА был принят стандарт 0,25 В. Но нередко мы имеем на практике дело с сигналами, напряжение которых недостаточно для раскачки входа усилителя мощности, например, микрофон, электрогитара, головка винилового проигрывателя. В таком случае нужен какой-то нормирующий усилитель, который может усилить небольшое напряжение до нужной величины. В настоящее время очень широкое распространение получили интегральные микросхемы операционных усилителей. Такие усилители имеют два входа - прямой и инвертирующий,т.е., изменяющий фазу входного сигнала на противоположную,   и очень большой коэффициент усиления - по постоянному току у большинства моделей он достигает 25000-50000, а у некоторых специальных - на порядок выше. На практике такой большой коэффициент используется редко, и такой параметр сделан в основном для того, чтобы корректно работали внешние обратные связи. Такие приборы своим появлением во многом обязаны фантазиям ученых, которые представляли себе в уме, что у них есть усилитель с бесконечным коэффициентом усиления и такими двумя противофазными входами с бесконечно большим входным сопротивлением, к которым можно подключать от выхода различные положительные и отрицательные обратные связи, и с помощью математических  формул фантазировали, что из него можно соорудить. Оказалось, что параметры конкретного  устройства, построенного на таком модуле, зависят лишь от параметров небольшого количества навесных элементов обратных связей и легко рассчитываются.  Подключением внешних элементов с помощью такого усилителя над сигналом можно производить различные математические операции - отсюда название. При этом получаемые устройства почти не нуждаются в настройке и имеют хорошую воспроизводимость и повторяемость, что немаловажно для серийного производства РЭА. На основе операционных усилителей можно много чего построить - различные фильтры, генераторы, интеграторы, дифференциаторы, гираторы, компараторы, стабилизаторы, модуляторы, обычные и специальные усилители и многое другое. Особенность использования  этих микросхем составляет то, что на практике большинство ОУ хорошо работают лишь при обработке сигналов постоянного тока и частоты до единиц мегагерц, на более высоких частотах ОУ широкого применения обычно не используют – для такого есть специальные широкополосные и быстродействующие ОУ. На практике же внешними деталями редко задают коэффициент усиления по переменному напряжению более 1000, чаще вообще в пределах от 1 до 100. Дело в том, что коэффициент усиления ОУ нормируется для постоянного тока, а для звуковой частоты он обычно намного ниже. Например, популярный К157УД2 имеет для постоянного тока коэффициент не менее 50000, а для частоты 20000 Гц максимальный коэффициент усиления снижается до  300-800. Мы же тут рассмотрим из всего множества схем на ОУ только две самые простые - инвертирующий усилитель и неинвертирующий усилитель. Их коэффициент усиления рассчитывается очень просто (рис.72), [4]. Некоторым практическим неудобством использования ОУ широкого применения является необходимость использования двуполярного источника питания. Этому мы обязаны наворотам математики - при таком условии рассчитывать схемы на ВУЗовской доске намного проще. Зато в батарейных устройствах применять сложнее. Промышленность давно научилась выпускать однополярные ОУ (К548УН1 и др.), но тут мы рассмотрим классику и ширпотреб, благо обойти необходимость двуполярного источника сравнительно легко - надо в схеме поставить всего лишь делитель напряжения из двух резисторов и одного конденсатора, и такой виртуальной землей могут пользоваться все ОУ устройства. При таком условии большинство ОУ широкого применения могут нормально работать при напряжении от 9 до 30 В, а некоторые - и от 5 В и ниже. На данной схеме (рис.72) показана цоколевка КР140УД708, но можно использовать и другие ОУ, в т.ч. импортные. Можно также использовать ОУ, нуждающиеся во внешней коррекции. На рис. 73 показано для примера, как включать К553УД1А, главными преимуществами которого являются массовость и доступность. Хоть схемотехнически он относится к ОУ ранних моделей, его вполне можно использовать во многих современных устройствах. Конечно, внешняя дополнительная  обвязка представляет некоторое неудобство, иногда требуется небольшая подгонка элементов коррекции для устранения самовозбуждения (можно немного снизить сопротивление R3) , максимальный коэффициент усиления чуть ниже, чем у УД708, выходной каскад выполнен по чистой схеме B, что может вызывать нарекания некоторых аудиофилов и приверженцев высокой верности воспроизведения.  Тем не менее, такая модель ОУ очень широко применялась в конце 1970-х - начале 1980-х в массовой БРЭА, в т.ч. довольно высокого класса, например, в популярном бобинном магнитофоне Юпитер-203-стерео. В усилителе Tesla для бас-гитары стоял целый выводок таких микросхем на панельках. Если у вас залежи таких микросхем, можете их ставить, например, в бытовые микрофонные предусилители - звук чистый, чтобы обнаружить признаки жесткости по сравнению с ОУ более прогрессивной схемотехники, слушать надо "под микроскопом". Показанные здесь схемы могут усиливать как переменное, так и постоянное напряжение. Для подключения к источнику сигнала ЗЧ последовательно ко входу обычно подключают разделительный конденсатор, лучше неполярный, емкостью до 2,2 мкФ. Для согласования с нагрузкой тоже может использоваться конденсатор, подключенный последовательно с выходом. При использовании полярного его полярность подключения зависит от того, к какому проводу питания подключен другой конец нагрузки. Если другой конец нагрузки подключен к центральному проводу при двуполярном питании, в качестве выходного также лучше использовать неполярный конденсатор.