Постановка задачи

Пусть нам необходимо разработать некоторое устройство, обеспечивающее смешение нескольких низкочастотных сигналов от стандартных источников. Под стандартными источниками мы здесь понимаем типовые линейные выходы разнообразной звуковой аппаратуры (усилители, магнитофоны, эквалайзеры и т.п.). На выходе такого устройства мы должны получить сигнал, уровень которого также должен соответствовать принятому стандарту (т.е. должен быть примерно равен уровню входных сигналов).

Рассматриваемое устройство называется микшером и может пригодиться для технического обеспечения концертного зала, дискотеки и т.п.

В качестве дополнительного требования выдвинем пожелание, чтобы разрабатываемый микшер имел минимальную сложность и мог быть легко воспроизведен новичком.

Построение развернутой блок-схемы

Схема пассивной цепи, обеспечивающей смешение любых сигналов (и низкочастотных, и высокочастотных), широко известна и представляет собой последовательно-параллельное включение нескольких резисторов (рис. 6.1).

Очевидным недостатком схемы на рис. 6.1 является низкий уровень полезного сигнала на выходе, гораздо меньший уровней сигналов, поступающих на входы схемы. Тем не менее, взяв данную схему за основу, мы можем доработать ее так, чтобы удовлетворить поставленным требованиям. Что же для этого нужно предпринять? Ответ очевиден — необходимо дополнить пассивную резистивную цепь простым усилительным звеном, которое обеспечит увеличение уровня выходного сигнала.

Как мы уже знаем, существуют три основных схемы включения транзистора в усилительный каскад (ОЭ, ОБ, ОК) и, соответственно, три принципиально отличающихся типа усилительных каскадов. Какое же из этих решений наиболее подходит для применения в нашем микшере? Ответить на этот вопрос не так просто, как может показаться. Во всех случаях есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим названные варианты по порядку. В случае применения усилительного каскада по схеме с ОЭ мы сможем обеспечить высокое усиление и широкий динамический диапазон. Однако АЧХ усилителя без применения специальных корректирующих цепей не будет равномерной (будет плавно убывать с ростом частоты), а нагрузочная способность будет невысокой (большое выходного сопротивление). Все эти проблемы разрешимы, но связаны с некоторым усложнением схемы.

При применении усилителя с ОБ мы имеем равномерную АЧХ и высокое выходное сопротивление (низкую нагрузочную способность), динамический диапазон уменьшается. Также возникает проблема обеспечения начальной рабочей точки каскада по постоянному току (на низких частотах это может потребовать усложнения цепей смещения в каскаде с ОБ). Дополнительный фактор, отличающий каскад с ОБ, — низкое входное сопротивление, что в нашем случае стоит отнести скорее к плюсам (это обусловлено спецификой использования микшера).

В каскаде с ОК мы не можем получить усиления по напряжению, что, конечно же, в данном случае является недостатком. Зато здесь мы будем иметь равномерную АЧХ (из-за глубокой ООС) и высокую нагрузочную способность.

Из приведенного краткого обзора следует, что в нашем случае разумнее всего остановиться на каскаде с ОБ. Пожалуй, несколько лучшие характеристики мы могли бы получить от двухкаскадной схемы ОЭ—ОК, однако такое решение, по всей видимости, окажется сложнее.

.

Рис. 6.2 Блок – схема микшера

Для обеспечения правильного смещения биполярного транзистора в каскаде с ОБ при питании от однополярного источника нам понадобится источник тока (схема, обеспечивающая протекание стабильного заданного тока и обладающая высоким внутренним сопротивлением).

Итак, итоговая блок-схема микшера имеет вид, представленный на рис. 6.2