Для правильной прокладки общих проводов требуется, во-первых, »-;«шшизировать напряжение помех, возникающих при прохождении токов от двух или более источников через общее сопротивление общих проводов; во-вторых, исключить образование контуров заземления, весьма чувствительных к магнитным полям и разности потенциалов земляных шин.

При решении проблем прокладки общих проводов надо помнить, что все соединительные проводники имеют конечное сопротивление, состоящее из активной и реактивной (емкостной и индуктивной) составляющих (R, L и С) и что разнесенные в пространстве точки заземления практически не имеют одинакового потенциала. Поэтому в усилителях 34 общий провод цепи питания не должен использоваться в качестве общего провода сигнальной цепи. Для высококачественной аппаратуры требуются, как минимум, три раздельные цепи общего провода (рис. 99). Их следует соединять вместе только в одной точке. Она должна быть выбрана близко к наиболее чувствительному узлу зсего устройства.

Способ радиального соединения общих проводов наиболее желательно использовать в усилителях 34, поскольку отсутствует перекрестная связь между каскадами. Однако он механически громоздок и используется в цепях питания з очень большим разбросом потребляемой мощности. Эти сильноточные цепи необходимо отделять от слаботочных. Чтобы заземляющие провода имели низкое сопротивление и не являлись источниками излучений, они должны иметь длину меньше чем 0.05А. На низких частотах это условие всегда удовлетворяется, в связи с чем заземление в нескольких точках, как это часто практикуется, здесь не требуется. Это исключает образование контуров заземления, чувствительных к магнитным помехам и разности потенциалов в точках заземления. При разводке общих цепей питания на печатных платах и общего провода сигнальных цепей надо внимательно следить за тем, чтобы не образовывались замкнутые контуры.

Усилители 34 монтируют на металлических шасси, являющихся несущей частью конструкции. В целях безопасности они должны быть заземлены. Из-за наличия стыков и соединений их сопротивление может оказаться значительным, что приведет к появлению помех. Корпус ни в коем случае нельзя использовать в качестве общего провода силовых и тем более сигнальных цепей. Его соединяют с общим проводом только в одной общей точке. Это соединение должно выполняться лайкой или сваркой, так как резьбовое соединение неустойчиво. Надо обратить внимание ча все стыки в шасси, они должны быть обеспечены надежным соединением.

Ct;:-ju npozd сигнальной genu ..Эля yrnp-jcmS с низким

Ofajtiu провоз иепи питания

для устройств с бглшциУ\

Кт-ус (Зля axpakodiWitccu) f

Рис. 99. Схема выполнения заземления в усилителе ЗЧ

сигнала

Рис. 100. Схема разводки сигналов с переменным сопротивлением в цепи

Особо надо подчеркнуть способы заземления экранов переменных резисторов: регуляторов громкости, баланса и регулировки тембров. Прежде всего в высококачественной аппаратуре корпуса всех указанных переменных резисторов должны быть изолированы от шасси усилителя. Ручки, устанавливаемые на их оси, должны быть изготовлены из изоляционного материала. Соединения следует выполнять витой парой в общем экране. Экраны резисторов и проводов надо заземлять так, как показано на рис. 100.

Если сигнальная цепь имеет отдельную точку заземления, экраны витых пар следует заземлять в одной точке, которая должна быть подключена к общей точке приемника сигнала (точка 2). Это удается выполнить, если источник сигнала не заземлен. Если же заземлены и источник, и приемник (как показано на рис. 100), то экран надо заземлять с обоих концов. Но при такой экранировке устойчивость к магнитным помехам падает (ослабление составляет 27 против 77 дБ). Если ослабление помех недостаточно, то требуется разорвать контур заземления, используя трансформаторы, оптроны или дифференциальные усилители.

Во всех случаях в диапазоне частот до 1 МГц необходимо стремиться заземлять экран в одной точке. Если это не выполняется, то по экрану будут протекать большие токи с частотой сети и вносить фон в сигнальную цепь, Заземление в одной точке также устраняет контур заземления и связанные в ним магнитные наводки.

Поэтому, если к разъему подводится несколько экранированных проводов, то каждый экран присоединяют к отдельному контакту, иначе образуются контуры заземления, и токи, проходящие через экран, будут протекать между экранами различных витых пар. В тех случаях, когда слаботочные цепи экранируют и делают заземление в одной точке, необходима изоляция экрана.

цепей

Прав. (V

трансформатора " 1 i, Шдсз8д№Ш8 ft ЩШ

Рис. 101. Схема заземления псевдоквадрафонического усилителя ЗЧ

Во всех случаях проводники, выходящие за пределы экрана, необходимо делать как можно короче.

На рис. 101 приведена схема заземления псевдоквадрафонического усилвтеля 34. Каждый ФУ выполнен в виде модуля на печатной плате, на которой смонтированы два одинаковых устройства (предусилитель-корректор, фильтр, нормирующий усилитель и т. п.). На каждой из них имеются два изолированных общих провода: 1 - в сигнальной цепи, 2 - в цепи питания,

Наиболее чувствительные участки усилителя - пять входных ФУ - заземлены с использованием двух раздельных общих проводов сигнальных цепей (корректоры и фильтры соединены с одним проводом, а нормирующий усилитель, шумоподавитель и темброблок - с другим). Цепи нитания этия узлов и квадрапреобразователя подключены к отдельному общему проводу. Общие провода сигнальных цепей квадрапреобразователя и четырех усилителей мощности объединены в один. Общий провод .цепи питания каждого усилителя мощности отдельный. Особо следует обратить внимание, чтобы вместе с ними в этот жгут не попали слаботочные провода входных цепей. Общие провода измерителей уровня и блоков защиты, как менее чувствительные, объединены и проложены отдельно от других. «Земля» шасси служит для подключения каркаса и кожуха усилителя к внешней шине. Общие провода сигнальных цепей и цепей питания необходимо присоединить к корпусу только в одной точке - в основном источнике питания, т. е. в сетевом выпрямителе. К этой же точке необходимо присоединить экран силового трансформатора.

ЭКРАНИРОВАНИЕ

Функциональный узел, имеющий большой коэффициент усиления (например, предусилитель-корректор), целесообразно поместить в металлический экран, чтобы исключить влияние на него внешних магнитных и электрических полей. Подходящим материалом для экрана в диапазоне звуковых частот является сталь. Следует иметь в виду, что низкочастотные магнитные поля помехи труднее поддаются экранированию, чем электрические. Основные потери для магнитных полей составляют потери на поглощение в материале экрана, поэтому здесь применяются магнитные материалы с низким магнитным сопротивлением, имеющие достаточную толщину. Экран с толщиной, равной глубине скинслоя (например, на частоте 50 Гц, в стали глубина его равна 0,74 мм), обеспечивает уменьшение амплитуды внешнего поля помехи ~9 дБ

(в е раз). Для электрических полей помех звукового диапазона экранирование обусловлено, главным образом, отражением. Поэтому здесь необходимо использовать экран из хорошего проводника (медь, латунь и т. п.). Применение стальных экранов в аппаратуре, работающей в диапазоне звуковых частот, является компромиссным решением.

Ёкав I.

I

"

ПоИктчшиаа охрана Рис. 102.Схема подключения экрана к «земляной» шине

Следует иметь в виду, что при не-правильном подключении экрана к земляной шине, паразитные емкости образуют цепь обратной связи с выхода на вход, и каскад (узел, устройство) может самовозбудиться. Единственно правильное подключение экрана, которое исключает эту нежелательную обратную связь, - подключать экран к общему выводу усилителя, даже если эта точка не имеет потенциала земли (рис. 102).

РАЗВЯЗКА КАСКАДОВ ПО ПИТАНИЮ

Источники и цепи питания постоянного тока ФУ усилительного устройства являются общими. Поэтому надо обратить самое серьезное внимание-на проектирование системы питания, чтобы исключить связи между ФУ через общий источник питания. Любой сигнал переменного тока, возникающий в ФУ или нагрузке, не должен присутствовать на шинах питания и не создавать падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания.

В идеальном случае источник питания должен быть генератором ЭДС с нулевым внутренним сопротивлением. Однако реальный источник имеет конечное внутреннее сопротивление Ri, следовательно, через это сопротивление источника могут образовываться связи между ФУ. Причем эта нежелательная обратная связь усиливается из-за сопротивления соединительных проводников цепей питания. Одновременно они, как и сигнальные проводники, подвержены воздействию электрических и магнитных помех. И здесь применимы те же методы борьбы, которые рассматривались ранее.

В статическом режиме (в режиме постоянного тока) напряжение UH, передаваемое на нагрузку,

ин- их.х h maxmax)j

где Uxx - выходное напряжение ненагруженного источника (холостого хода); 1н max - максимальный ток нагрузки; Rj, max - сопротивление соединительной линии.

Чтобы улучшить работу источника при медленном изменении тока нагрузки, необходимо улучшить стабилизирующие свойства источника (уменьшить Ri) и соединительные провода брать достаточного сечения. При резком изменении тока нагрузки на Д1н (режим усиления звуковых сигналов - динамический режим) возникают напряжения переходных помех, и результирующее-изменение напряжения на нагрузке оказывается функцией волнового сопротивления Z0 линии передачи, Мгновенное напряжение помехи на нагрузке

д мп = д /в z0 = д /„ угТёл,

тде Lл и Сл - соответственно индуктивность и емкость линии передачи питания.

Волновое сопротивление линии передачи может служить хорошим критерием качества для сравнения различных систем разводки питания. Чтобы подучить хорошую развязку в динамическом режиме, волновое сопротивление линий передачи должно составлять не более нескольких Ом. Для этого необходимо увеличить Сл и уменьшить Ln. Это достигается использованием плоских шин питания, расположенных как можно ближе, между которыми устанавливается изолирующая прокладка с большой диэлектрической постоянной. Например, два провода круглого сечения с тефлоновой изоляцией, разнесенных на 1,5 диаметра, имеют Z0=80 Ом. Однако если два плоских проводника шириной H=10 мм расположить один над другим и разделить тонкой (толщиной h ==100 мкм) полиуретановой пленкой (е = 7), то волновое сопротивление такой шины будет:

Z„ = 377 А/(У Г/Г) = 377-100- 10-»/(У Ю) = 1,42 Oi

На практике сделать шины передачи с малым zq довольно сложно и дорого, что вынуждает подключать к нагрузке между шинами питания и земли развязывающий керамический конденсатор емкостью от 0,1 до 1,0 мкФ [19] для обеспечения малого комплексного сопротивления шин питания. Чтобы исключить динамические помехи через источник и дополнительно сгладить пульсации питающего напряжения, применяют развязывающие фильтры.

Для развязки слаботочных и чувствительных узлов по цепи питания ис-яользуются резистивно-емкостные и реже индуктивно-емкостные фильтры.

Итак, для улучшения характеристик системы питания, цепи разводки необходимо выполнять плоскими