УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НИЗКИХ ЧАСТОТ НА МИКРОСХЕМАХ

Усилители, основным назначением которых является усиление сигнала по мощности, называют усилителями мощности. Как правило, такие усилители работают на низкоомную нагрузку, например, громкоговоритель.

Через выходные транзисторы таких микросхем протекают большие токи, микросхемы заметно нагреваются при длительной работе. Поэтому для обеспечения нормальных условий эксплуатации микросхемы усилителей мощности обязательно устанавливают на теплоотводящие радиаторы. Современные микросхемы усилителей мощности имеют защиту от перегрева и короткого замыкания нагрузки.

Пример практической схемы УНЧ, реализующий использование внешнего выходного транзисторного каскада, приведен на рис. 31.1

[31.1.31.2] .

Усилитель НЧ, предназначенный для использования в связном приемнике (рис. 31.1) с выходным каскадом на транзисторах КТ814А и КТ815А

[31.2] на нагрузке 8 Ом развивает мощность 110—120 мВт, потребляя в режиме покоя ток всего 0,6 мА. Чувствительность усилителя — 10 мВ. Конденсатор СЗ выбран из соображений обеспечения частоты среза АЧХ на частоте 3,0—3,4 кГц. Коэффициент усиления выходного каскада опре-

Рис. 31.1. УНЧ на микросхеме К140УД1208

деляется соотношением резисторов R8/R10. Номинал резистора R6 подбирают по минимуму потребляемого тока покоя и приемлемому уровню искажений.

Рис. 31.2. Схема стереофонического предусилители на микросхеме LM387AN

При использовании транзисторов КТ502 и КТ503 (или КТ3107 и КТ3102) и сопротивлении нагрузки 50 Ом ток покоя составляет 0,5—0,6 мА, выходная мощность усилителя ниже [31.1].

Рис. 31.3. Схема стереофонического предусилителя на микросхеме pA749D

Микросхема LM387AN предназначена для использования в качестве предусилителя стереофонической радиоаппаратуры. Номинальное напряжение питания микросхемы — 12 В при токе потребления 10 мА, максимальное — 30 В. Полоса усиливаемых частот от 20 Гц до 1,8 МГц с коэффициентом гармоник не свыше 0,1 %. Коэффициент усиления — до 104 дБ. Входное сопротивление — 100 кОм. Разновидность микросхемы LM387AN выпускается также в круглом корпусе ТО-99 (с сохранением номеров цоколевки). Коэффициент передачи предусилителя (рис. 31.2) определяется соотношением резистивных элементов R1—R3 и R4—R6 для каждого из каналов.

Ухудшенным аналогом микросхемы LM387AN служит микросхема μΑ749Ό (рис. 31.3). Номинальное напряжение питания этой микросхемы — 12 В при токе потребления 3 мА, максимальное — 24 В. Полоса усиливаемых частот от 20 Гц до 20 кГц с коэффициентом гармоник не свыше 0,1 %. Коэффициент усиления — до 86 дБ. Входное сопротивление — 150 кОм. Следует учитывать, что микросхема под маркировкой μΑ749ΌΗΟ выпускается также в круглом корпусе ТО-99 (с сохранением номеров цоколевки), а под маркировкой μΑ749Ω8 — в корпусе DIP14.

Линейный предусилитель на микросхеме ΑΝ127, работающий в полосе частот 20 Гц—1,8 МГц при напряжении питания 1,3—5 В при потребляемом токе 1,2 мА, показан на рис. 31.4. Входное сопротивление усилителя — 3 кОм, выходное — 500 Ом, выходное напряжение — 0,1 В, коэффициент усиления — 57 дБ. Недостаток усилителя — повышенный коэффициент нелинейных искажений — до 1,8 %.

УНЧ с выходной мощностью до 1 Вт, рассчитанный на работу с нагрузкой 8 Ом при напряжении питания 12 В и токе покоя 7,5 мА может быть выполнен на микросхемах U410B и U821B. Первая из них способна работать при питающих напряжениях от 3 до 15 В, вторая — от 2 до 16 В в диапазонах частот при типовом включении 40—18000 и 50—20000 Гц, соответственно, рис. 31.5 и рис. 31.6.

Рис. 31.4. Схема линейного предусилителя на микросхеме AN 127

Рис. 31.5. Схема УНЧ на микросхеме’U410В

УНЧ на микросхеме ТВА820М (аналоги JJ820, LM820M, КА2201)У типовые схемы включения которых приведены на рис. 31.7 и рис. 31.8, обеспечивают выходную мощность до 1,8—2,0 Вт при напряжении питания 12 В. Полоса усиливаемых частот — 30(40) —

18000 Гц. Рекомендуемое сопротивление нагрузки 4 Ом. Напряжение питания УНЧ может составлять 3—16 В.

Рис. 31.6. Схема УНЧ на микросхеме U821В

Входное сопротивление микросхемы 5 МОм. Коэффициент усиления до 56 дБ.

Довольно простой предусилитель НЧ диапазона 20 Гц—20 кГц может быть собран на микросхеме ТВА880, рис. 31.9. Микросхема имеет 2 вывода питания, вход и выход. Номинальное напряжение питания 4,6 В (максимальное — 12 В) при потребляемом токе 18 мА. Входное сопротивление усилителя 12 кОм, выходное — 200 Ом. Коэффициент усиления — 46 дБ, коэффициент нелинейных искажений — до 5 %. Практически полным аналогом этой микросхемы служит микросхема ТСА980, отличающаяся только повышенным выходным напряжением.

Микросхема ТА7368Р фирмы Toshiba предназначена для создания простых УНЧ, рис. 31.10, рис. 31.11. Напряжение питания микросхемы может изменяться в пределах 2—10(14) В (номинальное 4 В). Выходная мощность при работе на сопротивление нагрузки 4 Ом достигает 1,1 Вт в полосе частот 20—20000 Гц при коэффициенте гармоник до 0,2 %.

Коэффициент усиления — 40 дБ. Входное сопротивление микросхемы 27 кОм.

Рис. 31.7. Схема УНЧ на микросхеме ТВА820М (U820)

УНЧ на микросхеме КР1064УН2 (аналоги ЭКР1436УН1, МС34119Р,

Рис. 31.8. Вариант схемы УНЧ на микросхеме ТВА820М (U820)

фирма Motorola) работает при напряжении питания 2—16 В (рис. 31.12, 31.13). Ток покоя составляет 4 мА. При включении ключа SA1 «Mute» потребляемый микросхемой ток снижается до тока утечки (порядка 65 мкА). Выходная мощность усилителя в диапазоне частот 50—16000 Гц на сопротивление нагрузки 8 Ом при напряжении питания 9 В достигает 250 мВт при коэффициенте гармоник 0,22 %. Коэффициент усиления — 46 дБ.

Вариант включения микросхемы МС34119Р приведен на рис. 31.14. Коэффициент усиления УНЧ определяется как 2R2/R1. Остальные характеристики такие же, как у аналогов, см. выше, однако ток покоя всего 2,7 мА. В качестве нагрузки можно использовать относительно высокоомные телефоны — 32 Ом.

Рис. 37.9. Схема усилителя на микросхеме ТВА880

Рис. 31.10. Эквивалентная схема микросхемы ТА7368Р

Рис. 31.12. Эквивалентная схема микросхем КР1064УН2 (ЭКР1436УН1, МС34119Р)

Рис. 31.11. Схема УНЧ на микросхеме ТА7368Р

Рис. 31.13. Схема УНЧ на микросхеме КР1064УН2

Рис. 31.14. Схема УНЧ на микросхеме МС34119Р

Рис. 31.15. Состав и цоколевка микросхем серии LM358, К1464УД1

Микросхемы серии LM358 (National Semiconductor Corporation, NSC), отечественный аналог — К1464УД1, состоят из двух операционных усилителей (рис. 31.15) в корпусе DIP8 (либо Т099, S08). Напряжение питания микросхемы — ±3 — ±32 В, коэффициент усиления — до 100 дБ [31.3].

На базе ОУ К1464УД1 может быть изготовлен генератор стабильных токов, имеющий несколько выходов, схема которого представлена на рис. 31.16 [31.3]. Резисторы Rl, R2 образуют делитель напряжения. Образцовое напряжение с этого делителя (иобр=3 В) поступает на вход ОУ Ток через транзистор VT1 создает падение напряжения на резисторе R3. Это напряжение служит сигналом отрицательной обратной связи ОУ, что стабилизирует ток через транзистор. Тогда

При больших коэффициентах передачи по току транзисторов можно принять 1э1=1э2; IKl=IK2. С транзистором КТ315Е источник может обеспечить выходной ток до 50 мА.

При конструировании магнитофонов актуальной остается проблема обеспечения

Рис. 31.16. Схема мульти- генератора стабильных токов

Рис. 31.17. Схема выходного каскада записи магнитофона (преобразователь напряжение- ток записи)

записи-воспроизведения верхних частот. Схемное решение, представленное на рис. 31.17, позволяет стабилизировать ток записи вне зависимости от частоты входного сигнала [31.4]. Для этого использован усилитель, выполняющий функцию преобразователя напряжения в ток.

На датчике тока R6 поддерживается постоянная разность напряжения во всем диапазоне звуковых частот. Величину этого тока можно регулировать подбором номинала этого резистора. Предельное напряжение на головке записи В1 ограничено размахом напряжения питания, поэтому для достижения верхней границы записи 22 кГц желательно на тран- зис горы выходного каскада подавать повышенное до ±30 В или более напряжение.

Микросхема LA4140 (фирма Sanyo) предназначена для использования в выходных каскадах монофонических магнитофонов, CD-плееров, а также радиоприемников. Типовая схема УНЧ с использованием этой микросхемы приведена на рис. 31.18. Микросхема может работать при напряжении питания 3,5—14 В на сопротивление нагрузки 16 Ом, при

Рис. 31.18. Схема УНЧ на микросхеме LA4140

сопротивлении нагрузки 8 Ом верхняя граница напряжения питания снижается до 12 В. Потребляемый усилителем ток при напряжении питания 6 В не превышает 11 мА. Выходная мощность при этом на сопротивление нагрузки 8 Ом достигает 500 мВт при КНЛ не выше 10 %. Коэффициент усиления — 50 дБ. Входное сопротивление — 15 кОм, уровень шума на выходе — 400 мкВ.

Более высокую выходную мощность имеет УНЧ на микросхеме LA4145, рис. 31.19. Напряжение питания усилителя на этой микросхеме — 3,6—8,0 В.

Рис. 31.19. Схема УНЧ на микросхеме LA4145

Рис. 31.20. Эквивалентная схема микросхем TDA10WA, TDA1011, TDA1015, TDA1020.

ПУ— предусилитель; УМ —усилитель мощности

Потребляемый ток при напряжении питания 6 В — 10 мА. Выходная мощность при КНЛ до 10 % и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 600 мВт; при 4 Ом — 900 мВт. Коэффициент усиления — 50 дБ. Входное сопротивление — 30 кОму уровень шума на выходе — 600 мкВ.

Микросхема TDA1010A (Philips) предназначена для работы при повышенном напряжении питания (6—24 В), номинальное напряжение 14,4 В. Эквивалентная схема микросхем этой серии приведена на рис. 31.20, а типовые схемы практического использования — на рис. 31.21 и рис. 31.22. Выходная мощность УНЧ на микросхеме TDA1010A при сопротивлении нагрузки 2 Ом может достигать 9 Вт при коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент усиления может доходить до 54 дБ. Входное сопротивление — 20 кОм.

Рис. 31.21. Схема УНЧ на микросхеме TDA 1010А

УНЧ на микросхеме TDA1020 (рис. 31.22), обеспечивает выходную мощность 12 Вт на сопротивление 2 Ом; коэффициент гармоник 0,2 %, напря-

Рис. 31.23. Типовая схема включения микросхемы TDA 1011, TDA1015

Рис. 31.22. Вариант схемы УНЧ на микросхемах TDA1010А, TDA1020

усилитель) + 29 (усилитель мощности) = 52 дБ. Входное сопротивление свыше 100 кОм. Разновидность микросхемы в корпусе S08 — TDA1015T имеет иную цоколевку и «облегченные» характеристики (выходная мощность до 0,5 Вт при напряжении питания 9 В и сопротивлении нагрузки 16 Ом).

жение питания 14,4 В (автомобильный аккумулятор), пределы изменения напряжения питания 6—18 В. Коэффициент усиления 47,3 дБ — 17,7 (предусилитель) +

29.5 (усилитель мощности). Входное сопротивление — 40 кОм.

Микросхема TDA1011 (рис. 31.23), предназначена для работы при номинальном напряжении питания 16 В (пределы 3,6—24 В). Выходная мощность УНЧ при работе на сопротивление нагрузки 4 Ом составляет

6.5 Вт при коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент усиления — 52 дБ. Входное сопротивление — 200 кОм.

Микросхема TDA1015 (рис. 31.23) работает при номинальном напряжении питания 12 В (пределы 3,6—18 В). Выходная мощность УНЧ с сопротивлением нагрузки 4 Ом составляет 4,2 Вт при коэффициенте гармоник 0,3 %. При снижении напряжения питания до 9 (6) В выходная мощность падает до 2,3 (1,0) Вт.

Частотный диапазон усиления на уровне -3 дБ— 60—15000 Гц. Коэффициент усиления — 23 (пред-

Микросхема TDA1013B отличается от предшествующих по цоколевке (рис. 31.24) и, соответственно, схемой включения (рис. 31.25).

При напряжении питания 18 В выходная мощность на сопротивление 8 Ом — 4,2 Вт при Рис.31.24. Эквивалентная коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент схема микросхемы TDA101ЗВ

усиления — 38 дБ. Входное сопротивление — 200 кОм.

Рис. 31.25. Типовая схема включения микросхемы TDA101ЗВ

Микросхема TDA1518Q (Philips) способна отдавать в нагрузку при КНЛ 10 % мощность до 11 Вт и более (в зависимости от качества радиатора). Напряжение питания микросхемы 6—18 В, оптимальное

Рис. 31.26. Схема УНЧ на микросхеме TDA 1518Q

Рис. 31.27. Стереофонический УНЧ на микросхеме TDA 1518Q

14,4 В. Рекомендуемое сопротивление нагрузки 2 Ом. Микросхема допускает работу как в моно- так и в стереофоническом (двухканальном) режимах, рис. 31.26 и рис. 31.27. Коэффициент усиления в полосе частот 20—20000 Гц — 40 дБ. Ключ S1 предназначен для отключения микросхемы (режим «Stand-By»). Аналогом микросхемы TDA1518Q является TDA1516Q с пониженным до 20 дБ коэффициентом усиления и КНЛ 0,2 %.

При введении в УНЧ на микросхеме TDA1518BQ положительной обратной связи устройство, рис. 31.28, переходит в режим генерации, вырабатывая сигнал частотой около 2 кГц [31.5].

Рис. 31.28. Схема звукового генератора повышенной мощности на микросхеме TDA1518BQ

Микросхема TDA1553Q содержит два мостовых усилителя, схема которого представлена на рис. 31.29, к выходам которых без переходных конденсаторов возможно подключение низкоомных нагрузок (2×4 Ом). При напряжении питания 12—14,4 В, например, от автомобильного аккумулятора, выходная мощность на каждый канал может доходить до 22 Вт при КНЛ не свыше 0,2—0,5 %. Коэффициенту усиления — 26 дБ. Ключ S ι предназначен для переключения микросхемы в режим «Stand-By» (спящий режим).

Рис. 31.29. УНЧ на микросхеме TDA1553Q

На основе микросхемы TDA1553Q или ее аналога TDA1557Q может быть собран автомобильный усилитель мощности для аудио- плеера (рис. 31.30) [31.6]. Для питания аудиоплеера обычно используют напряжение порядка 2,8 В (две пальчиковые батареи). Это напряжение несложно получить при помощи стабилизатора напряжения, питаемого от аккумулятора автомобиля.

Примечание.

Оригинальность схемного решения, рис. 31.30, заключается в том, что стабилизатор напряжения одновременно управляет режимом «Stand-By» усилителя мощности.

Для перевода усилителя в этот режим достаточно отключить питание аудиоплеера. Тогда ток через резистор–датчик тока R3 прерывается, транзистор VT3 запирается, и вывод 11 микросхемы DA1 оказывается соединенным с общей шиной. Усилитель отключается. Для снижения уровня помех в цепи питания усилителя следует установить помехоподавляющий дроссель.

Микросхема TDA2822 (Philips), предназначена для сборки простых моно- или стереофонических УНЧ (рис. 31.31 и 31.32), работающих в полосе частот 30 Гц — 18 кГц с выходной мощностью на канал до 1,8 Вт при напряжении питания 6 В. Допустимый диапазон питающих напряжений — 3—15 В.

Рис. 31.30. Схема стереофонического усилителя мощности для аудиоплеера на микросхеме TDA1553

Примечание.

Аналогичную схему имеет микросхема TDA2822M, однако она выполнена в ином корпусе и имеет иную цоколевку и характеристики (пониженную до 0,65 Вт выходную мощность).

УНЧ на микросхеме TDA2006, включенный почти по типовой схеме (рис. 31.33), работает от источника питания напряжением 4,5—13,5 В

[31.7]. Коэффициент его усиления можно плавно регулировать потенциометром R4. Входное сопротивление усилителя — порядка 100 кОм.

Рис. 31.31. Типовая схема стереофонического УНЧ на микросхеме TDA2822

Рис. 31.32. Типовая схема одноканального УНЧ на микросхеме TDA2822

Рис. 31.33. Схема УНЧ на микросхеме TDA2006

Типовые схемы включения микросхемы1TDA7050 (фирма Philips) в двух- и одноканальных УНЧ показаны на рис. 33.34 и рис. 33.35 [31.8]. Напряжение питания микросхемы может составлять 1,6—6,0 В. Ток покоя при напряжении питания 3,0 В 3,2 мА. Коэффициент усиления по напряжению 32 дБ (мостовой режим) 26 дБ (стереорежим). Предельная рабочая частота до 500 кГц. Выходная мощность в мостовом режиме при напряжении питания 3,0—4,5 В и коэффициенте нелинейных искажений до 10 % около 140—150 мВт. В стереорежиме — 35 и 75 мВт при напряжении питания 3,0 и 4,5 В. Входное сопротивление — 1 МОм. Сопротивление нагрузки в мостовом режиме — 8—64 Ом, рис. 31.34, в стереорежиме — 32 Ом, рис. 31.35.

В моноканальном включении нагрузка (электродинамический громкоговоритель) включена по мостовой схеме, поэтому необходимость использования переходных конденсаторов, ограничивающих частотный диапазон, отпадает.

Монофонический мостовой УНЧ на микросхеме TDA7052 (рис. 31.36, рис. 31.37) может работать в диапазоне питающих напря-

Рис. 3 Ί.34. Двухканальный УНЧ на микросхеме TDA7050

Рис. 31.35. Схема монофонического УНЧ на микросхеме TDA7050

жений 3—18 В (номинальное — 6 В) [31.8]. Максимальный потребляемый ток — 1,5 А при токе покоя 7 мА (при 6 В) и 12 мА (при 18 В). Коэффициент усиления по напряжению 36,5 дБ. Полоса пропускания усилителя на уровне —1 дБ 20 Гц — 300 кГц. Номинальная выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений 10 %

1,1 Вт. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивление нагрузки 8 Ом.

Мостовой стереофонический УНЧ (рис. 31.38) на микросхеме TDA7053, также способен работать в диапазоне питающих напряжений 3—18 В (номинальное 6 В при токе покоя 9 мА). Выходная мощность на канал при напряжении питания 6 В и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 1,2 Вт (коэффициент нелинейных искажений 10 %). Полоса частот 20—20000 Гц. Максимальный потребляемый ток до 1,5 А. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивлейие нагрузки 8—32 Ом.

Рис. 37.36. Схема УНЧ на микросхеме TDA7052

Рис. 31.37. Вариант схемы УНЧ на микросхеме TDA7052A с регулятором громкости

Рис. 31.38. Схема стереофонического УНЧ на микросхеме TDA7053

УНЧ на микросхеме TDA7231 (рис. 31.39) может работать при напряжении питания 1,8—15 В,. При напряжении питания 12 В выходная мощность на нагрузку 4 Ом достигает 1,6 Вт в диапа-зоне частот 40—18000 Гц. Ток покоя микросхемы — около 4 мА.

Рис. 31.40. Цоколевка микросхем TDA7233, TDA7233D

Рис. 31.39. Схема УНЧ но микросхеме TDA7231

Микросхемы TDA7233, TDA7233D (ST Microelectronics) с выходной мощностью до 1 Вт предназначены для портативных экономичных бытовых звуковоспроизводящих приборов, рис. 31.40 и рис. 31.41 [31.9, 31.10].

Примечание.

Цоколевка микросхем, выполненных в корпусах Minidip и S08, отличается друг от друга, а именно, для микросхемы TDA7233 выводы Зи4 (питание!) в отличие от TDA7233D поменяны местами, рис. 31.40.

Диапазон рабочих напряжений микросхем составляет 1,8—15 В. При напряжении питания 6 В коэффициент усиления — 39 дБ. Диапазон частот 22 Гц—22 кГц. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивление нагрузки 4(8) Ом. Микросхемы имеют вывод — 2 «Mute» («Отключено»), что позволяет при замыкании этого вывода на общий провод (переключатель SA1) экономить ресурс элементов питания или

Рис. 31.41. Типовая схема монофонического УНЧ на микросхеме TDA7233D

Рис. 31.42. УНЧ удвоенной выходной мощности на микросхемах TDA7233D

временно отключать звуковое сопровождение. Удвоить выходную мощность УНЧ на микросхемах TDA7233D можно при их включении по схеме, представленной на рис. 31.42 [31.10]. Конденсатор С7 предотвращает самовозбуждение устройства в области

высоких частот. Резистор R3 подбирают до получения равной амплитуды выходных сигналов на выходах микросхем.

Рис. 31.43. Структурная схема микросхемы КР174УНЗ 7

Микросхема КР174УН31 предназначена для использования в качестве выходных маломощных УНЧ бытовой РЭА.

При изменении напряжения питания от

2.1 до 6,6 В при среднем токе потребления 7 мА (без входного сигнала), коэффициент усиления микросхемы по напряжению меняется от 18 до 24 дБ [31.11].

Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности до 100 мВт не более 0,015 %, выходное напряжение шумов не превышает 100 мкВ. Входное сопротивление микросхемы 35—50 кОм. Сопротивление нагрузки — не ниже 8 Ом. Диапазон рабочих частот — 20 Гц — 30 кГц, предельный — 10 Гц — 100 кГц. Максимальное напряжение входного сигнала — до 0,25—0,5 В.

Структурная схема микросхемы КР174УН31 приведена на рис. 31.43. Вывод 6 — фильтр блокировки, вывод 7 — фильтр делителя смещения.

Выходная мощность стереофонического УНЧ (рис. 31.44) на микросхеме КР174УН31 на канал при напряжении питания 6,0 В — 0,44 Вт, при 4,5 В — 0,24 Вт, при 3,0 В — 0,1 Вт.

Выходная мощность монофонического УНЧ (рис. 31.45) на микросхеме КР174УН31 на каждый канал при напряжении питания 6,0 В —

1.1 Вт, при 4,5 В — 0,54 Вт, при 3,0 В — 0,2 Вт.

Рис. 31.44. Схема стереофонического УНЧ на микросхеме КР 7 74УНЗ 7 С1=С4=С8=0,15мкФ, С2- 7 00 мкФ, СЗ=10мкФ, С7= 7 000 мкФ, С5-С6-500 мкФ

Рис. 31.45. Схема монофонического УНЧ на микросхеме КР 7 74УНЗ 7 С1=С4-С6=0,75 мкФ, С2=2000 нФ, СЗ=ЮмкФ, С5-Ю00мкФ

Микросхема КР174УН34 производства ОАО «Ангстрем» (рис. 31.46) — двухканальный низкочастотный усилитель мощности с выходной мощностью до 1,3 Вт при напряжении питания 6 В [31.12]. Напряжение питания 2—9 В (предельное — 1,8—15 В). Потребляемый ток в режиме

молчания при напряжении питания 6 В — менее 9 мА. Коэффициент усиления при напряжении питания 6 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом — 36—41 дБ. Входное сопротивление — не менее 100 кОм.

Рис. 31.48. Схема мостового монофонического УНЧ на микросхеме КР174УН34

Стереофонический УНЧ (рис. 31.47) на микросхеме КР174УН34 при напряжении питания 2 В (сопротивление нагрузки 32 Ом) обеспечивает выходную мощность 2 мВт на канал при КНЛ 10 %; при 3 В (4 Ом) — 40 мВт·, при 6 В (8 Ом) — 300 мВт; при 6 В (4 Ом) — 450 мВт; при 9 В (8 Ом) — 600 мВт.

Рис. 31.49. Внешний вид и цоколевка микросхемы TDA2030 (К 7 74УН79)

Рис. 31.46. Структурная Рис. 31.47. Схема стереофонического

схема микросхемы КР174УН34 УНЧ на микросхеме КР174УН34

Монофонический УНЧ по мостовой схеме (рис. 31.48) при напряжении питания 2 В (сопротивление нагрузки 4 Ом) обеспечивает выходную мощность свыше 30 мВт при КНЛ 10 %; при 3 В (8 Ом) — 120 мВт; при 3 В (4 Ом) — 200 мВт; при 4,5 В (4 Ом) — 400 мВт; при 6 В (8 Ом) — 900 мВт; при 9 В (16 Ом) — 1400 мВт.

Микросхема TDA2030, выпускаемая фирмами RFT, SGS-Thomson Microelectronics, ST Microelectronics [31.8, 31.13], предназначена для создания недорогих УНЧ с выходной мощностью до 10—12 Вт (в зависимости от напряжения питания и используемого радиатора), рис. 31.49 и рис. 31.50.

Отечественный аналог микросхемы — К174УН19. В микросхеме предусмотрена защита от короткого замыкания нагрузки и перегрева.

Рис. 31.50. Типовая схема использования микросхемы TDA2030 (К174УН19) в качестве УНЧ

Типовые характеристики УНЧ (рис. 31.50) на микросхеме TDA2030: максимальное напряжение питания до 18 В, выходная мощность до 20 Вт. При питании от 14 В выходная мощность снижается до 14 Вт на сопротивлении нагрузки 4 Ом при КНЛ 0,5 %. Полоса усиливаемых частот в зависимости от разновидности микросхемы 30 Гц — 20 кГц (40 Гц — 15 кГц).

Параллельно резистору R6 в целях коррекции амплитудно-частотной характеристики УНЧ можно включить последовательную RC-цепочку 10 пФ, 15 кОм с подбором номиналов элементов, рис. 31.50.

При использовании двуполярного источника питания схема включения микросхемы видоизменяется, рис. 31.51. Корректирующая цепочка C4R4 может отсутствовать.

Ррс. 31.51. Типовая схема включения микросхемы TDA2030 (К174УН19) в качестве УНЧ с питанием от двуполярного источника питания

Рис. 31.52. Схема мостового усилителя мощностью 28 Вт. на микросхемах TDA2030 (К 174УН19) с питанием от двуполярного источника питания

Мостовой УНЧ на микросхемах TDA2030 (К174УН19) с выходной мощностью до 28 Вт питается от двуполярного источника питания напряжением ±14 В, он показан на рис. 31.52 [31.13]. Параллельно резисторам R3 и R7 могут быть включены корректирующие RC-цепочки, см., например, рис. 31.51.

На рис. 31.53 показан вариант применения микросхемы TDA2030

при использовании ее в составе активных колонок для персонального компьютера (показан один из каналов) [31.14].

Коэффициент усиления УНЧ (20 раз) определяется соотношением R5/R6. Конденсаторы С2, С6 и С5 определяют нижнюю границу усиливаемых частот. Цепочка R7C7 повышает стабильность работы УНЧ в области верхних частот.

УНЧ (рис. 31.54) на микросхеме TDA2030A с выходной мощностью до 30 Вт [31.8] работает в диапазоне частот 40 Гц — 15 кГц, обеспечивая КНЛ 0,5 %.

Рис. 31.53. УНЧ на микросхеме TDA2030

Рис. 31.55. Схема мощного звукового генератора

На микросхеме TDA2030, предназначенной для работы в качестве выходного каскада мощного УНЧ, может быть собран не менее мощный генератор звуковых сигналов, схема которого представлена на рис. 31.55 [31.15].

Такой генератор можно использовать для охранной сигнализации, в качестве гудка транспортного средства, электрического звонка, устройства для отпугивания животных и насекомых и т. д.

Частоту звукового сигнала можно плавно варьировать регулировкой потенциометра R5, а грубо — переключением емкости конденсатора С1. Микросхема должна быть установлена на теплоотводящую пластику. При напряжении питания 20 В устройство потребляет ток 400 мА, при 4 В — 25 мА.

Рис. 31.54. Схема УНЧ повышенной мощности с использованием микросхемы TDA2030A

Нели взамен головки ВА1 включить простейший выпрямитель, то на основе генератора можно получить достаточно мощный преобразователь напряжения любой полярности.

Простой УНЧ (рис. 31.56) на микросхеме К157УД1 может быть использован в качестве выходного каскада приемопередающего устройства, линии связи, переговорного устройства, домофона [31.16].

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Tweet Нравится

Предыдущая запись: КОЛЛЕКТИВНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА
Следующая запись: УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕЛЕФОННЫХ АППАРАТАХ – СДЕЛАЙ САМ

Основные принципы работы УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

Упрощенная схема этого УМЗЧ показана на рис. 3. Он также содержит два выходных усилителя (канала), НЧ-сигналы на выходах которых имеют одинаковый размах, но противоположные фазы.

Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ (Рис. 3)

Рис. 3. Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

В каждом канале имеется свой ШИМ. Причем прямоугольные сигналы в режиме покоя на выходе схемы вовсе не противофазны, как в предыдущей схеме, а синфазны или имеют небольшой фазовый сдвиг (см. рис. 4).

Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу) (Рис. 4)

Рис. 4. Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу)

Это достигается с помощью инвертора (рис. 3) с коэффициентом усиления по напряжению равным 1 (KU = 1). В результате на громкоговоритель в режиме покоя в худшем случае поступают противофазные симметричные импульсы малой длительности (рис. 4). Для их сглаживания используется небольшая емкость и индуктивность громкоговорителя. Сравнив рис. 4 и рис. 2, легко заметить, что ток нагрузки в режиме покоя заметно ниже в схеме рис. 3, чем в схеме рис. 1. В режиме усиления входного НЧ-сигнала звука ШИМы работают в противофазе, то есть если длительность импульсов на выходе одного ШИМ увеличивается, то на выходе другого— уменьшается, и наоборот (рис. 4). Это приводит к асимметрии импульсов, прикладываемых к нагрузке, а значит, к появлению в токе громкоговорителя составляющей, величина которой зависит от разности длительности импульсов ШИМ 1 и ШИМ2. Эта составляющая меняется по закону входного НЧ-сигнала звука и будет преобразовываться громкоговорителем в акустические колебания.

Обзор микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Корпорация Texas Instruments производит множество микросхем для УМЗЧ класса D. До сих пор в изделиях и в продаже можно встретить микросхемы первого поколения, такие как TL1451, TL1453 и другие, которые были разработаны еще в начале 80-х годов. Но на много интереснее более поздние микросхемы УМЗЧ класса D. В одном из последних релизов представлено 19 таких микросхем. Их основные параметры и характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Рассмотрим подробнее две микросхемы УМЗЧ класса D из этой таблицы, одна из которых — монофонический усилитель, а другая — стереофонический.

Тульгин Ю. М. УНЧ и приемник на цифровой микросхеме