Снижение шумов в УНЧ радиоприёмника

[roman_er]

Привет всем! Нужно сделать маломощный усилитель и встроить в 12 вольтовый аппарат вместо tda2003 (174ун14)
tda2003 в этом аппарате (связной приемник) с коэффициэнтом усиления ~150 - имеются искажения и высокий уровень шума.
Подскажите как грамотно приспособить медовик к однополярному питанию 13,8 вольт (так понимаю необходимо половина напряжения питания на инвертирующих входах оу) - необходимо получить ~ 3 вт без шума и искажений.
Перед tda2003 по схеме переменный резистор 47к а перед ним njm4558 (планар) - который планирую заменить на малошумящий оу - к сожалению из малошумящих совпадающих по корпусу в наличии есть только el1516 lmh6626 - они вроде как высокочастотные и не для аудиоприменения - здесь тоже нужен совет - как снизить шумы этого каскада

[lgedmitry]

Как пойдёт - не знаю. Макета нету, чтоб проверить. А выглядеть должно примерно так: (Извините, но у Вас нет доступа в Галерею)
. Думаю, без конденсатора между первой и второй ножками ОРА1642 при таком усилении не обойтись

[yooree]

Роман, советую соорудить некий двухступенчатый УМ, где вторая ступень будет на CFA (Кус в районе 2) а первая на обычном (но вменяемом) ОУ с Ку в районе 70. Расположите регулятор громкости на входе второй ступени и навсегда забудете о паразитных шумах.
Единственное, что tda2003  в этой связке окажется ненужной.
CFA способных работать при однополярном 14В (сиречь двухполярном +/-7В) на нагрузку 4-8-16Ом есть таких в природе.
Замечал, что работают даже так низко как +/-1,8В.

[roman_er]

Спасибо за схему и рекомендации друзья ! К сожалению - как мне кажется - tda2003 имеет при Ку=150 приличные искажения - а людям весь день приходится напрягать уши вслушиваясь в эфир через наушники или динамик. Звук очень колючий. На устаревшем ламповом аппарате подобного назначения - звук более приемлем для человеческого слуха. Может тутнадо еще схему мягкого ограничения звука применить?
 Вчера смотрел схемы телефонных усилителей с однополярным питанием, приведенных в статье Юрия про телефонные усилители - там половина питания задается лишь на не инвертирующем входе lt1210 , ножки № 3, 6 подключены к массе (похоже в такой схеме у lt1210 задействуется только одно плечо на выходе? или я ошибаюсь?) - на своей новой схеме Димитрий на 3ю ножку lt1210 подает половину напряжения питания, а так же на инвертирующем входе opa1642 присутствует - так же половина напряжения питания, как и на на не инвертирующем.
 Поясните пожалуйста эти различия и дайте совет как правильно адаптировать lt1210 к однопорлярному питанию.
 Идея Юрия - отказаться от композитной схемы - мне понятна. Регулятор громкости перед оконечной cfa в максимально убавленом положении - максимально погасит шумы предыдущего каскада - значит в композитной схеме шумы от предварительного оу наблюдаются при убавленном положении регулятора громкости (который перед этим оу)? Такое включение наверно более будет предпочтительней для аппаратуры в которой есть передатчик - наводки от которого могут "завести" предварительный каскад на оу в режиме "передача" (то есть появятся искаженные звуки в динамике - в то время как он должен молчать - потребуется отключения динамика с помощью дополнительного реле). Кроме того регулятор громкости в этом аппарате как раз установлен перед tda2003. А перед ним микросхема которая   в режиме "передача" - шунтирует сигнал на массу с предыдущих каскадов выполненых на оу.  
 К сожалению мне не известны CFA  - способных работать при однополярном 14В питании на нагрузку 4-8-16Ом. Кроме того имеется лишь в наличии пара lt1210.
 Кроме того очень не нравится высокий уровень шума каскада перед tda2003 выполненного на оу njm4558 (планар)
Может замена на более малошумящий оу поможет?
Схемы каскадов унч прилагаю
http://www.diyaudio.ru/forum/MGalleryItem.php?id=3218
http://www.diyaudio.ru/forum/MGalleryItem.php?id=3219

[yooree]

Роман, прикрепляю типичную схему для работы ОУ с однополяркой.

[ Вложение: Вам нельзя просматривать вложения ]

Как видите, за счет резисторного делителя на неинв.входе образуется  потенциал близкий к нулю. А входной сигнал развязывается по пост. току через разделительный конденсатор.
Внутри таких чипов как tda2003 этот делитель уже внутри вшит и его дополнительно сооружать не требуется.
Работают оба плеча конечно. Просто они разные полуволны усиливают.
Раз у вас есть lt1210 и вам ее не жаль применить сюда, то выбор подходящий.
У нее входной импеданс ок. 10МОм и даже потенциометр стоящий на максимуме  будет читаться чипом как замкнутый вход.
При замкнутом входе, да еще и с Кус = 2 ваш оконечник будет молчать в паузах как рыба об лед. В качестве ОУ первого каскада советую опять же что-то с самым высоким импедансом (с полевиками на входе) и прилично звучашее и распространенное в продаже.
Например TL071 or TL81. Только резисторы в ОС поставите адекатного номинала (тоже и для LT1210)
На самом деле собстенные шумы чипов ничтожны. То что мы слышим в виде шума при неоптимальном согласовании - это многократно усиленные наводки.
У вас сигнал на выходе гетеродина (если неправильно назвал, извиняюсь ) слаб изначально
и требуется высокое усиление и более тщательное согласование тут единственная панацея.

[roman_er]

А что же все же должно быть на ножке №3 lt1210ct7 при однополярном питании?

[yooree]

Должна быть ОБЩ. для выхода шина. В однополярке она же и МИНУСом является.
То что на неинв. входе - это виртуальная масса, это не ОБЩ. для усилителя в целом.

[roman_er]

А у Димы почему там половина питания?

[yooree]

Вы схему №3 в этой статье - http://www.diyaudio.ru/article/a-11.html
имеете ввиду или какую-то другую?

[roman_er]

Я про новвый вариант схемы под однополярное питание - которую выложил  lgedmitry - чуть выше вашего первого ответа на мой вопрос.
    Кстати в этом композитном усилителе какие доступные оу можно порименять вместо opa1642? Какие критерии при выборе этого оу?
 Как я понял полевики по входу и высокая нагрузочная способность?
 У меня из оу есть только мс33078 ne5532 ne5534 lm833 lm358 EL2125 EL1516 njm2068 op27 - что можно попробовать применить ?

[yooree]

Роман, нога 3 это так называемый shutdown, отключалка выходного каскада если временно оторвать ее от ОБЩ. или от минуса.
Эту интересность можно использовать для задержки включения ВК например. Мне кажется что Сергей (он lgedmitry, но не Дима)
там применил подобную задержку. Пусть лучше автор сам пояснит 
Под ваши цели я вас от композита вообще отговаривал.

[lgedmitry]

roman_er,Роман, Все мои танцы с бубном на схеме - лишь желание выкинуть лишние конденсаторы с пути сигнала.
Что же касается третьей ножки лт1210 - что-то я не нашёл в даташите ничего про понижение её потенциала ниже земли двуполярного питания. Там пишут, что чем ближе 3-я ножка к земле - тем больше ток покоя выходного каскада. Если экстраполировать это правило дальше - до минуса питания - наверное получим ещё больше тока покоя. Хотя прямо я ничего про это не прочитал. Может плохо смотрел?

и добавил...     (27 Октября 2011, 22:17:56)

Мне кажется что Сергей (он lgedmitry, но не Дима)

Подтверждаю) Меня Сергеем зовут. Так схемой увлёкся, что даж забыл сам поправить)))))))))))))))))

[roman_er]

Ага ясно - я напутал с 3й ногой - датащит давно смотрел - уже подзабыл все - извините - но все равно пояснение кстати!
Про оу для композита я спрашивал применительно к оригинальной схеме Сергея с двуполярным питанием - вот думаю стоит ли мне повторять с учетом имеющихся в наличии оу - нужно для аудиоусилителя к компьютеру.
 Еще хотел поинтересоваться у Юрия - чем заменить njm2068 во входной (микрофонной) цепи звуковой карты - у вас смотрю есть opa2211 - они достаточно малошумящие и по корпусу подходят. Может эти оу так же сгодятся и для замены njm4558 в схеме первого каскада унч связного аппарата, схему которого я выложил? Или есть более лучший вариант?

[roman_er]

 Вчера я эксперементировал с заменой оу в предварительном каскаде унч связного аппарата (ссылки на схему приведены выше).
 Предварительно я убавил на минимум усиления каскадов перед детектором. И занялся поиском каскада унч порождающего белый шум.
 Шум становится заметен в последней 1/3 части сектора вращения регулятора громкости и в максимальном положении очень силен.
 Сначала я отсоединил предварительный каскад от регулятора громкости после которого идет оконечный унч на tda2003. В максимальном положение потенциометра оконечный каскад шумел не сильно (только немногим больше чем в минимальном положении). Но стоило снова подключить предварительный усилитель на ОУ - унч зашипел как примус.
 По схеме перед ОУ имеется еще каскад на транзисторе - но похоже там нет усиления. Это эмитерный повторитель (между эмитером и массой резистор 4,7 к) Я попробовал зашунтировать базу транзистора на массу но это совершенно не повлияло на шум унч. (То есть шум идет не с детектора который расположен перед этим транзистором) Затем я попробовал зашунтировать вход ОУ на массу - шипение заметно убавилось но все равно немного было большим, нежели если этот предварительный усилитель вообще отключить от последующего регулятора громкости. Как видно из схемы этот ОУ получает сигнал на инвертирующий вход через сопротивление 15 кОм. Я пробовал закорачивать этот резистор - но ничего не изменилось. С выхода ОУ сигнал идет через сопротивление 4,7к и разделительный конденсатор на регулятор громкости. Я также попробовал закоротить этот резистор - шумы не убавились, но возрос общий уровень громкости - что и следовало ожидать.
 Напрашивается вывод - что шумит видимо этот ОУ. Если вход ОУ шунтировать на массу - шумы снижаются значительно. Если выпаять оу еще снижаются.  (Может pздесь усиление оу слишком задрано? Кстати как влияет на шумы "иверсное" включение ОУ?)
 Потом я попробовал заменить этот ОУ njm4558 - на el1516 (уровень шума 1,3 nv/Vhz) - на слух улучшений по шумам не заметил.
el1516 работает в такой схеме нормально - не возбуждаетя. На счет музыкальности нечего сказать не могу - все вроде как и до замены.
 Теперь не ясно куда копать дальше. Вроде надо уменьшить сопротивление цепей через которые приходит сигнал на вход ОУ но тогда видимо погасится и сам полезный сигнал. Перед ОУ эмитерный повторитель на транзисторе - между эмитером и массой резистор 4,7 к -наверно он и определяет сопротивление входной цепи перед ОУ.
 Кото что может предложить по снижению белого шума?

[yooree]

Роман, посмотрел я схемы сейчас и должен сказать, что на лицо плохое согласование цепей, оно шумы и порождает.
Попутно советую вам в дальнейшем входы каскадов на массу не закорачивать, это может быть чревато неприятными последствиями.
Итак, какой ляп допущен разработчиками - для 4558 применено инвертирующее включение и входной импеданс этого каскада составляет всего то 15 кОм. А здесь нужно чем больше-тем лучше, десятки мегаОм хорошо бы. Этого можно достичь только перейдя на неинвертирующее включение.
И опера лучше типа TL072/TL082.
Может как-то на проводках опер подпаивать, перекинув неинв. входы местами с инв. Ну и частично обвеску изменить.
Посмотрим какой Кус у каскада - 120000/15000 = 8. На это и ориентироваться. У вас там делитель R210,211 составлен из резисторов на 10кОм.
Можно так и оставить или поменять на 22кОм. В ОС по схеме что я выше приводил поставьте номиналы скажем 1кОм/75кОм, тогда выйдете примерно на Кус = 8. Не забыть еще разделит. емкость по инв. входу добавить. И потом в наушниках через балластные резисторы на 510- 910 Ом послушать на выходах опера насколько улучшилась картинка по шумам.
У оконечника вашего Кус = 330/2,2+1 = 151, это очень "дофига", от этой радости надо тоже избавляться.
Другими словами я вам рекомендую улучшить согласование и оптимальнее перераспределить общее усиление между каскадами.

[roman_er]

Юрий - спасибо за советы!
Хотел немного уточнить - может резистор 15 кОм при расчете Кус в паре с резистором 4,7к (стоит между эмитером и массой ) надо учитывать?
 Еще Вы пишите "...1кОм/75кОм, тогда выйдете примерно на Кус = 8..."  - тут я немного не понял какие же все-таки номиналы?
 Как я понял в предложенной схеме один резистор соединяет выход ОУ с инверсным входом, а другой соединяет инверсный вход на массу через электролитический конденсатор (кстати какой номинал посоветуете?).

[yooree]

Роман, тот резистор не учитывается, он обеспечивает работу транзистора в режиме повторителя, он в цепи постоянного тока еще. Выходом этого каскада следует считать нижний по схеме электрод конденсатора С161.
По предложенной схеме неинв.включения, тот резистор что идет от инв. входа через электролит на массу (680 Ом по схеме) делаете 1 ком. А тот что  связывает выход с инв. входом (22 кОм по схеме) делаете 7, 5 кОм. Пардон, опечатался в прошлом посте, не 75кОм, а 7,5 кОм.
Или же первый делаете 680 Ом как по схеме, а второй подбираете примерно 680х7 = 4760 = 4,7кОм.
Номинал разделительного конденсатора по инв. входу приемлемо будет выбрать в районе 22-47мкФ. Только если значительно ниже емкость поставите подрежется диапазон по НЧ. Но не будет криминала и больше 47мкФ поставить.

[roman_er]

Юрий спасибо за рекомендации!
Перетряс все запасы оу (нашел еще lt1115 op27 но они с низким входным R) - ничего с высокоомным входом нет. Магазинов с радиодеталями у нас в радиусе 120 км тоже нет - что бы купить TL071/TL082.
 Нашел еще чип ina217. В одной вашей статье (нечто2) вы писали о применении этих микросхем - о том что они имеют высокое входное сопротивление. Наверно придется на этой микросхеме пробовать - правда не знаю как она при однополярном питании в 8 вольт себя поведет.
 Есть кажется еще русские микросхемы 538ун3 к544уд1 - может тоже подойдут?

[yooree]

Роман, к544уд1 только с полевым входом, но это слизанная СА3130 с подгонкой под более высокое питание.
В неинверте она очень плохо себя ведет, не советую.
У ina217 действительно высокий входной импеданс, но это инструментальный усилитель, мы его не сможем сконфигурировать здесь.

[roman_er]

Попалась в инете схемка инструментального усилителя, но по схеме с однополярным питанием - выполненного на микросхеме подобной ina217 . Там на ножку микросхемы REF (№5 ina217) подается половина напряжения питания через дополнительный оу-повторитель. Может так можно сконфигурировать?

[yooree]

Нога Ref подлежит занулению. И еще при переводе входа в SE нога № 2 тоже занулению подлежит.
Наглядно можно глянуть здесь - http://yooree.narod.ru/nechto2.html
Но это все под двухполярное питание.
То, что Вы видели на другой схеме это называется Ground Buffer. Если другими словами, просто виртуальная масса организуется.
Но она может быть массой только для этого каскада. Это означает что вам в принципе можно так питать INA217, но это должен быть отдельный,
независимый источник питания. Некая вторая батарейка на 9-12В.
В остальных каскадах минусовая шина является и общей для них. И мы не можем в каскаде на INA217 выделять виртуальную массу и потом ее с минусом складывать.

[roman_er]

А если разделительные емкости применить по входу и выходу? (так же виртуальную землю емкостью с массой соединить)

[yooree]

Не поможет, Роман. И с разделительными конденсаторами мы не можем выделять виртуальную массу и потом ее с минусом того же источника питания складывать.
Я вам советую в Менялках обратиться к людям из России (кто поближе к вам живет), у кого есть вменяемые опера типа TL072/082 или подобные
с предложением поменяться на что-то. Полагаю что сотоварищи откликнутся.

[roman_er]

Спасибо за советы Юрий!
 Кстати сегодня удалось найти два оу к574уд2 (вроде аналог tl083) и кр140уд20 (аналог аналог lf356)- оба вроде с полевиками по входу.
Попробую их - может заработают при 8 вольтах однополярного питания.
 Кстати Юрий а преобразователи с однополярного питания в двухполярное применимы для таких малошумящих каскадов на оу? Достижимо ли без фона и помех сделать такой какскад?

[yooree]

к574уд2 это уже человеческий опер. С ним можно работать. Распиновку только внимательно смотрите.
Преобразователи интегральные в технике ШИМ существуют, много разных вариантов выпускают Linear или еще Maxim - http://kazus.ru/articles/346.html
Честно говоря никогда не пробовал подобные преобразователи. Думаю, что для питания схем с высоким Кус. они не очень хороши будут. Вероятность наводок очень и очень.
 

[roman_er]

Юрий - вчера пробовал подключать кр574уд2а вместо njm4558 и el1516 . Ну что сказать ? Вроде шуметь стало чуть поменьше - возможно и усиление упало - поэтому и показалось. Существенно снизить шум не получилось.
 На проводках новый оу соединил с огромным трудом - поскольку там планарные корпуса и это только для эксперемента.
Может надо кр574уд2а было заменить на более малошумящий,  тоже с полевиками на входе?
Кроме того я хотел бы спросить - почему в этой схеме надо обязательно не инвертирующее включение оу с полевеками по входу? Я так понимаю что бы повысить входное сопротивление каскада? Но ведь в  этой схеме делитель напряжения по входу  из резисторов по 20кОм тоже задает входное сопротивление не превышающее 20 кОм.
 Переделывать схему оказалось весьма неудобно - проще впаять другую микросхему но с полевиками по входу или заменить резисторы другим номиналом не меняя схемы, но переделывать схему с инвертирующей на не инвертирующую - крайне сложно.
 Пока я решил убавить усиление этого каскада на оу в 2 раза и еще немного уменьшить на tda2003 - припаяв между выходом и инверсным входом последовательно резистор 330 Ом и конденсатор 1 мКф - в результате чего еще подрезались высокие частоты в которых особо различался белый шум. При максимально выкрученной ручке громкости шумит уже не как примус. Но усиление приходится поболее делать в каскадах промежуточной частоты перед детектором - что тоже не особо хорошо.
 Еще хотел спросить - как влияет сопротивление резисторов в обвязке ОУ на шумы усилителя - если не изменяя Ку пропорционально уменьшать их значение?

[yooree]

Роман, оно и будет шуметь пока у вас в оконечнике все остается по-прежднему. У вас там так и остается Кус. = 151 сейчас.
Это надо бы заменить двухкаскадным оконечником, как я вам изначально и советовал.
Почему важно делать неинв. включение ОУ для лин. выхода - да, дабы иметь максимально возможное входное сопротивление чипа.
Не входной цепи, а именно самого чипа. Резистор делителя 20кОм стоит на пути сигнала, правильно, но от этого импеданс входного каскада чипа не уменьшается. Уменьшается только импеданс входной цепи.
Я вам еще советую послушать насколько сейчас велик(заметен) уровень шумов если в наушниках послушать. Только на выход опера подключайте через балластный резистор (я раньше писал об этом). Полагаю, что оценить результаты переделки так будет точнее, чем через оконечник.
Понимаете к чему я клоню?

[roman_er]

Не совсем Юрий. Если не трудно поясните пожалуйста.
Может что бы оценить шумы только каскада на оу а не с наложением шумов оконечника?
Кстати в этой схеме есть смысл ставить чип более малошумящий нежели tl082?
Например OPA1642 или еще чего поинтересней?

[yooree]

Роман, Вы меня извините за назойливость, но я опять же вам советую инспектировать наушниками что теперь линейный выход после внедрения К574УД2 в неинверте говорит.
Что касается оконечника, Кус. в районе 151, это извините ни в какие ворота и от этого надо убегать как можно побыстрее.
Еще раз брутально повторюсь, что собственные шумы ОУ гораздо меньше наведенных помех при неудачном согласованиии цепей по их внутреннему
импедансу.
ОРА1642 есть у нас на складе сейчас, не вопрос. Но они вам как бы особо и не панацея.

[roman_er]

Да ничего страшного Юрий!
Я к сожалению не подключал наушники (не было времени поэксперементировать - теперь при случае в дальнейшем буду) - попробовал сравнить вариант с К574УД2 и с стандартный - подключал к оконечному унч и тот и другой и без всего - каскад на оу - при подключении сразу дает шум
 Места там нет для монтажа совершенно - очень не удобно там лазить с паяльником - решил что нужно врезать разъем и подключить до или после эмитерного повторителя на транзисторе и подключать к разъему внешний унч с предварительным усилителем - тогда можно и с наушниками и без и сравнивать со штатным и все что угодно.

[yooree]

Роман, по прежнему советую подобраться с наушниками к выходу К574УД2 и послухать.
А оконечник на 2003 с излишне высоким Кус. ( и следственно очень склонным к ловле всевозможных помех) вам советую впоследствии
абортировать как вредный в вашем тракте элемент. Вот так мысль течет.

[roman_er]

Будем пробовать