аудиоТракТ

Кроме полупроводниковых приборов и микросхем, любой узел тракта 3Ч содержит большое число пассивных элементов: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, соединитель­ных проводников. Разрабатывая или ис­следуя тот или иной узел тракта, мы идеализируем пассивные элементы, хотя каждый из них, помимо основных, обла­дает рядом нежелательных характери­стик, в той или иной степени влияющих на параметры устройства. Рассмотрим некоторые из них.

Проводники могут существенно вли­ять на шумовые и переходные характеристики электронных устройств. Наи­более важны индуктивность и сопротивление проводника. Даже на зву­ковых частотах он может иметь индуктивное сопротивление, превышающее активное. Индуктивность (в микрогенри на 1 см длины) прямолинейного про­водника диаметром d, расположенного на расстоянии h от «заземленной» пло­скости, можно оценить по формуле:

L = 0,002 · ln · (4h/d)

Если «заземленная» поверхность явля­ется цепью возврата тока, то при приближении к ней индуктивность уменьшается. Если же расстояние между ними превышает 50 ... 100 мм, индуктивность близка к тому значению, которое она имеет при расположении проводника в свободном пространстве.

Другая важная характеристика проводника — его активное сопротивление Оно зависит от материала, диаметра и длины проводника, которые выбирают, исходя из максимально допустимого па­дения напряжения на нем. Проводник прямоугольного сечения обладает мень­шими сопротивлением переменному току и индуктивностью, чем круглого, поэто­му в качестве заземляющих проводни­ков целесообразно применять ленты или оплетки.

Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы. Катушки индуктив­ности можно разделить на два основных вида: с магнитным сердечником и без него. Эквивалентная схема, пригодная для анализа любой катушки, приведена на рис. 1,а. Здесь резистор R — актив­ное сопротивление провода, которым намотана катушка, С — междувитковая емкость. Последняя вместе с индуктивностью катушки образует параллельный колебательный контур, резонирующий на некоторой частоте fв. Она-то и яв­ляется тем пределом, до которого можно использовать данную катушку.

Катушка, намотанная на замкнутом магнитном сердечнике, создает относительно небольшое магнитное поле, так как почти весь магнитный поток концентрируется внутри сердечника. Для защиты катушек от внешних магнитных полей на звуковых частотах применяют экраны из материала с высокой маг­нитной проницаемостью.

Чтобы разделить сигнальные цепи по постоянному току, применяют трансфор­маторы. Однако между его обмотками всегда есть паразитная емкость, через которую могут передаваться электри­ческие помехи. Для устранения этого канала проникания помех между об­мотками помещают электростатический экран (в простейшем случае изоли­рованную однослойную обмотку). С общим проводом этот экран необходимо соединять в точке подключения нагруз­ки (а не с первичной обмоткой).

Резисторы по виду проводящего (резистивного) элемента постоянные резисторы делятся на проволочные и непро­волочные, среди которых можно выделить две большие группы: пленочные и композиционные. Для большинства резисторов пригодна эквивалентная схема, изображенная на рис. 1,6.

В композиционных резисторах шунти­рующая емкость С обычно составляет примерно 0,1...0,5 пФ. Индуктивность L непроволочных резисторов определя­ется в основном выводами, а прово­лочных — обмоткой из высокоомного провода, являющейся, по сути дела, катушкой. Из-за малой величины индук­тивностью резисторов обычно пренебре­гают (это не относится к проволоч­ным резисторам малого сопротивле­ния). Шунтирующая емкость С сущест­венна у высокоомных резисторов. На­пример, модуль полного сопротивления углеродистого резистора активным со­противлением 1 МОм на частоте 100 кГц не превышает 860 кОм, а фазо­вый сдвиг достигает 16°.

Конденсаторы различают по виду ди­электрика. Помимо емкости, реальный конденсатор обладает сопротивлением и индуктивностью. Эквивалентная схе­ма конденсатора показана на рис. 1,в. Здесь С — индуктивность выводов конденсатора, R1 — его эффективное по­следовательное сопротивление, зави­сящее от тангенса угла диэлектрических потерь, R2 — сопротивление так назы­ваемой параллельной утечки.

Максимальная частота, на которой конденсатор еще работает нормально, ограничивается обычно индуктивностью L, образующей совместно с емкостью С последовательный колебательный кон­тур с резонансной частотой f_р. На часто­тах выше f_р конденсатор имеет индук­тивное сопротивление и его исполь­зовать нельзя. Наибольшее применение в аппаратуре звукового диапазона ча­стот находят электролитические конден­саторы, у которых емкость, приходя­щаяся на единицу объема, максималь­на и, следовательно, габариты по срав­нению с конденсаторами других типов минимальны.

Выбор резисторов и конденсаторов для тракта 3Ч. Большое разнообразие и недостаточное освещение эксплуата­ционных особенностей резисторов и кон­денсаторов в справочной литературе не­редко приводят к неправильному их вы­бору и применению. Статистика пока­зывает, что до 30...40 % всех отказов этих элементов радиоаппаратуры свя­зано с их неправильным применением.

Для облегчения выбора резисторов н конденсаторов и режимов их работы в трактах 3Ч ниже приводятся таблицы сравнительных характеристик и реко­мендации по применению современных резисторов и конденсаторов в звуко­воспроизводящей аппаратуре.

В таблицах 1 и 2 приведены справочные данные постоянных и переменных резисторов. При выборе типа резистора необходимо принимать во внимание следующее:

- наличие нужного номинала (преде­лы номинальных сопротивлений, ряд номиналов Е);

         - допускаемое отклонение сопротивле­ния от номинала;

         - уровень собственных шумов;

         - номинальную мощность рассеяния и предельное рабочее напряжение;

         - рабочие интервалы температур, влажности;

         - срок службы;

         - размеры, способ монтажа и т.п.;

         - стоимость.

Номиналы резисторов и конденсато­ров установлены стандартом СЭВ 1076—78 и имеют 7 рядов: ЕЗ, Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифры после буквы Е указывают число номиналь­ных значений сопротивлений или ем­кости в каждом десятичном интервале (декаде). Например, ряд Е6 состоит из шести номинальных, значений, соответ­ствующих 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7 и 6,8 или числам, полученным умножением или делением их на 10ⁿ, где n — целое поло­жительное или отрицательное число; ряд Е12 — из двенадцати (к указанным числам добавлены промежуточные: 1,2; 1,8; 2,7; 3,9; 5.6 и 8.2) и т. д. В бытовой аппаратуре обычно используют резисторы с номиналами из рядов Е6, Е12 и Е24 с допускаемыми отклонениями ±5 и ±10 %.

1. В зависимости от рассеиваемой мощности.

2. Одинарные со сплошным (СП2 6а) и полым валом (СШ-66), сдвоенные с концентрическими валами (СП2-6в).

3. С одним дополнительным выводом.

4. С двумя дополнительными выводами.

5. Сдвоенные резисторы.

6. В зависимости от сопротивления.

7. Для печатного монтажа.

8. СПЗ-4аМ, СПЗ-4вМ - для навесного. СШ-4ЛМ. СПЗ-4гМ — для печатного монтажа (резисторы с индексами в и г - с выключателями.

9. Сдвоенные резисторы.

10. СПЗ-ЮаМ — сдвоенные с концентрическими валами, СПЗ-106М одинарные с двухполюсным выключателем СПЭ-ШвМ сдвоенные с концентрическими валами и двухполюсным выключателем.

11. СП312а, СПЗ-12Л. СПЗ-)2в одинарные соответственно без дополни­тельных выводов, с одним и двумя дополнительными выводами: СПЗ-12г, СПЗ-12Д. СПЗ-12е - то же, но сдвоенные; СП312н сдвоенные с концентрическими валами, СПЗ-12л — то же. С двухполюсным выключателем, СПЗ-12к одинарные с двухполюсным выключателем.

12. Одинарные и сдвоенные с линейным перемещением движка, для навесного и печатного монтажа, с фиксацией и без фиксации движка в среднем положении, с одним и двумя дополнительными выводами.

13. Сдвоенные с концентрическими валами.

14. В зависимости от функциональной характеристики.

15. Одинарные и сдвоенные с одним и двумя дополнительными выводами и без них. Сдвоенные с концентрическими валами, одинарные с двухполюсным выключателем.

Собственные шумы резистора складываются из тепловых и токовых. Первые из них обусловлены тепловым движением электронов в веществе, из которого изготовлен резистивный элемент и зависят от температуры и сопротивления, вторые (возникают при включении резистора под нагрузку) обусловлены флуктуацией контактных сопротивлений между проводящими частицами. При заданном сопротивлении и определен­ном постоянном напряжении они за­висят от материала и конструкции резистивного элемента и наиболее характерны для непроволочных резисто­ров. Частотные спектры обоих видов шумов непрерывные, однако, если у пер­вых энергия распределена равномерно вплоть до очень высоких частот, то у вторых она спадает, уже начиная примерно с 10 МГц. Следует отметить, что токовые шумы непроволочных ре­зисторов существенно больше тепловых.

Шумы резистора характеризуются уровнем шума D, представляющим со­бой отношение действующего значения переменной составляющей напряжения шумов Е_ш (в микровольтах) к прило­женному постоянному напряжению U (в вольтах), т.е. D = Е_ш / U. Уровень собственных шумов резистора тем вы­ше, чем выше температура и прило­женное напряжение. Для непроволоч­ных резисторов D = 0,1...10 мкВ/В.

Переменные резисторы генерируют те же шумы, что и постоянные, но им, кроме того, присуши шумы, возника­ющие в месте контакта движка с резистивным слоем. Эти дополнительные шумы прямо пропорциональны току че­рез резистор и его сопротивлению, по­этому для уменьшения шумов их следует выбирать минимальными, а постоянную составляющую тока вообще исключить.

Условия эксплуатации влияют на ста­бильность и надежность работы резистора. Наибольшее влияние оказывают повышенные электрическая нагрузка и окружающая температура (происходит тепловое старение). Среди непроволоч­ных резисторов наиболее устойчивы к воздействию этих факторов углероди­стые (ВС, С1-4 и т. п.). металлодиэлектрические (МЛТ, МТ, С2-33) и металлоокисные (С2-26) резисторы. При ра­боте в облегченном режиме их сопро­тивление имеет тенденцию к уменьше­нию. Повышенная влажность приводит, как правило, к возрастанию сопротивле­ния. Наибольшей нестабильностью от­личаются композиционные резисторы с проводящим элементом на органической основе (КИМ, КЛМ, СП и т. п.).

В качестве основных резисторов для трактов 3Ч можно рекомендовать резисторы С2-33 (или МЛТ), для входных цепей предусилителей-корректоров и микрофонных усилителей — малошумящие резисторы С2-26, а для регулиро­вок — резисторы СПЗ-4, СПЗ-10, СПЗ-12, СП4-1.

Д. АТАЕВ, В. БОЛОТНИКОВ, г. Москва, из журнала «Радио»