По просьбам жителей Датагории выкладываю полный текст статьи Олега Гетьмана. (АМ 2002) с комментариями мэтра С. Куниловского.
Hi-Fi за один доллар?
Какая еще может быть fidelity за один доллар? А вы, господа аудиофилы и меломаны, задумывались ли вы над тем, как в кривых зеркалах так называемой маркетинговой политики и торговой рекламы искажаются, и чаще всего нелинейно, предметы материального быта и их потребительские свойства?
↑ Итак, весь вечер на арене «Hi-Fi за !»
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Список элементов
С1 (подбирается при регулировке) ПО-750 пФ ±5%-500 В С2 КТ-5,6 ±0,4 пФ СЗ.С6 2200,0 мкФ-16 В («Samsung») С4.С5 К73-17-4,7 мкФ ±10%-63 В С7 К73-17-0,22мкФ±10%-63 В
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Теперь немного расскажу о принципиальной схеме
. Данное устройство представляет собой мощный операционный усилитель в инвертирующем включении с коэффициентом усиления, определяемым в основном соотношением R7/R5 и равным 3. R1 баланс каналов; R4: громкость; R1С1 фильтр ВЧ-помех, необходимость его применения зависит от уровня ВЧ-помех и наводок в системе проигрыватель CD + межблочные кабели + входные цени устройства (у меня фильтра нет и без него лучше, а там кто знает попробуйте и так и эдак…); С2 коррекция частотной характеристики на ВЧ для обеспечения устойчивости устройства; R6 для подсоединения цепей балансировки по постоянному току (рис. 2а, б); при напряжении смещения на выходе менее 20 мВ (зависит от экземпляра DAi, если есть откуда отобрать и желание это делать.
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Бог в помощь, ну а на нет и суда нет) можно отказаться от цепей балансировки. С3С4, С5С6 фильтрующие конденсаторы; чем ближе они расположены к соответствующим выводам DA1, тем лучше. R8-R12 как раз то самое, фишка всей конструкции резисторы, смещающие рабочую точку верхнего по схеме (Л1) транзистора выходного каскада Da1 в режим класса А на мощностях до 1 Вт на нагрузке 8 Ом (0,5 Вт на 4 Ом) (кстати, можно попробовать применить вместо них генератор тока на полевом или биполярном транзисторе); R13-C7 обеспечивает устойчивость при резких изменениях выходного напряжения и величины нагрузки. Конструктивно самый первый экземпляр был выполнен на базе набора «Рапри УМ-1» (Л2); второй методом навесного монтажа с помощью провода МГТФ 0,35 и ПЭВ2 0,8 мм; были изготовлены экземпляры и на печатных платах. В любом случае следует придерживаться топологии, представленной на рис. 1, и минимизировать длину соединительных проводников.
Для двух каналов можно использовать общий радиатор площадью не менее (лучше более) 800 см2, если вы не собираетесь создавать конструкцию dual mono с раздельными двухполярными стабилизированными источниками питания. Если собираетесь, то следует либо применить раздельные радиаторы на каждый канал, либо изолировать корпуса микросхем слюдяными прокладками, так как вывод теплоотвода у них соединен с выводом 3 (-14 В). Трансформатор питания для двух каналов должен иметь мощность не менее 120 Вт (попробуйте перемотать ТС 180 или подходящий из серии ТПП). Схема варианта источника питания показана на рис. 3. VT4, VT5 установлены на раздельных радиаторах площадью 200 см2 каждый. VD9, VD12 можно подобрать до получения на выходе источника питания (под нагрузочным током 1,6 А) напряжения питания ±14 В. Если же у вас имеется парочка исправных автомобильных аккумуляторов (хотя бы 50 А.ч), попытайтесь применить их, используя для регулировки смещения схему, помещенную на рис. 2б, satisfaction guaranteed.
И еще: по такой же схемотехнике (рис. 1) можно включить TDA1514 (a la «Linn»)
, TDA2040/ 2050/ 2051 (ЛЗ), подобрав нужный Кусил = R7/R5 и С2 по максимальной скорости нарастания прямоугольного сигнала при условии отсутствия выбросов па фронте и спаде импульса, и получить соответственный прирост качества звучания (правда, стоить это будет уже не один доллар).
Основные технические характеристики
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
О звуке
Контрольный тракт: «Sony CDP-XE 800» (или «Yamaha CDX-590»); «Monster Interlink 300 Mk II»; […]; «Monster Standard S12»; «B & W DM302» («35AC-021»). На место многоточия подставляем поочередно «Корвет», «Marantz», «Yamaha». «Корвет» выбыл в первом же периоде, «Marantz» довольно долго боролся с «Yamaha» не то чтобы он оказался так уж хорош, а просто сложно было решить, какие недостатки звуковоспроизведения более приемлемы для моего слуха его или «Y». Победила «Yamaha». Потом стали бодаться «Yamaha» и соответственно, как бы его назвать («Как вы судно назовете, так его и понесут…» [4]), ну пусть будет «Alpha» первая буква, так сказать. Не буду фантазировать, уважаемые читатели (слушатели?), и сообщать вам, что «А» сразу забодал насмерть «Y»…
Этого, конечно, не было, да в данной конструкции и быть не могло: «Y» в своей категории очень добротное и прилично звучащее изделие, хотя и не лишенное достаточного количества чисто конструкторских, как бы помягче сказать, недоработок. Слушали много, в общей сложности более 90 компакт-дисков. Описывать все прослушанное долго не имеет смысла, так как, во-первых, я не считаю себя мерилом вещей, эдаким компасом в мире аудиоэкспертизы, а во-вторых, и уши, и мозги у всех разные каждый все равно слышит что-то свое и по-своему.
Послушайте сами, например: W. A. Mozart. The Magic Flute, A Little Night Music, Piano Concerto № 17. DDD, «Point Production», 1991; Michael Bolton. My secret passion. The Arias. «Sony Music», 1998, трек 3 «Una furtiva lacrima» из «Любовного напитка» Доницетти — прослезился слушая; Золотая коллекция. Иоганн Штраус. AAD, «AT Music», 1999; Ch. Aznavour. 20 Chanson D’or. «EMI Music Holland BV», 1997, трек 13 — «La Boheme»; Astrud Gilberto. Beach Samba, 1993, трек 5 «Oba, Oba», и 9 — «My Foolish Heart»; Kate Bush. Never For Ever. AAD «EMI Records Ltd.», трек 10 «Army Dreamers»; Lisa Gerrard & Pieter Bourke. Duality «4AD», 1998, трек 7 «Human Game»; Annie Lennox. Medusa. «BMG», 1995, трек 1 «No more «I love you’s»»; Mike Oldfield. Discovery. AAD , трек 1 «To France»; Saint-Preux. Le piano cTAbigail. «ARCHER», 1995; Chris de Burgh. Quiet Revolution. «A & M Records», 1999; Sinead O’Connor. Universal Mother, 1996.
Вернемся к нашим баранам. «А» и «Y» бодались значит, бараны, на быков они не тянут. Различия в качестве записей «А» передает лучше «Y». По пространственным характеристикам сцены «А» и «Y» примерно одинаковы, а в отношении тембров «А» ощутимо лучше передает их богатство, нежели «Y», звучащий не то чтобы сухо или бедно, а как-то академично вроде бы все на месте, как у «А», но все-таки похуже. В особенности это заметно в низкочастотной области, где «А» худо-бедно, но позволяет услышать каждую басовую ноту раздельно, а не сплошной массой и кучно, чем иногда грешит «Y». Это я рассказал кое-что из того, что заметно сразу и отчетливо. К тому же всплыла масса тихих звуков, которых не то чтобы раньше не было, а так вроде есть, а вроде и нет.
Теперь скажу о том, что я считаю основным свойством этой конструкции, слушать музыку в тракте с «Y» заметно скучнее, чем с «А» (Ну да, да, не так интересно, как, например, с гибридным SE на 6Н23П + BUZ10 без ООС, как говорится, «А » с ним и рядом не стоял, и не так, как с «бюджетным» биполярно-полевым SE (два каскада с неглубокой ОС), и уж точно не так, как с SE на 6С4С + 6Н23П), но все же…
И еще: слушать музыку с «А» можно на таких малых громкостях, при которых большая часть транзисторных усилителей еще не оживает. И соседям не помешаете, и уши будут целее, и акустический отклик помещения прослушивания будет поменьше. В заключение своего опуса хочу еще раз напомнить о цели разработки данной конструкции, отягощенной неизбежным злом недостатков (взять хотя бы наличие глубокой ООС…), максимально облегчить и удешевить первый шаг к High Fidelity для человека, которому музыка интересна не только как фон, но и сама по себе, как некий другой мир, создаваемый поколениями композиторов и слушателей, и предоставить ему достаточно универсальный в смысле жанровых предпочтений и простой в повторении инструмент для этого шага (согласитесь, что схемотехнически «Alpha» проще, чем, скажем, Макаровский «MAG 3.5»).
Олег Гетьман Аудиомагазин, 2002
Для однополярного источника питания
Типовая схема с однополярным источником питания (ИП) отличается от предыдущей наличием цепи смещения, необходимой для обеспечения на выходе (Output 4) микросхемы половину от величины питающего напряжения. Эта цепь состоит из делителя (R1,R2) и сопротивления R3. Она требуется для обеспечения одинакового усиления как отрицательной, так и положительной полуволн.
Коэффициент усиления устанавливается отношением величин R4 и R5. Технические характеристики этого усилителя при питающем напряжении +36 В эквивалентны предыдущей схеме с двуполярным питанием от +18 до -18 В.
↑ Мой усилитель
Моя разводка платы несколько неправильна и определена типом использованных резисторов смещения. Их лучше располагать на двух сторонах платы и блюсти правило наикротчайших проводников. Греется всё это хорошо. Я использовал активный продув корпуса. В макете я пробовал вставить генератор тока на LT1083 с хорошим радиатором. Звук улучшается. Конструкция становится более компактной.Наборы для начинающих
В настоящее время в сети интернет и на прилавках радиомагазинов встречаются не только готовые модули с применением рассмотренных решений, но и наборы для начинающих радиолюбителей. Пример сборки усилителя звуковой частоты с использованием такого конструктора приведен в видео.
Вместе с тем, многим радиолюбителям интереснее найти и спаять все самим. Скачать для этого один из datasheet на TDA2030 (STMicroelectronics), в котором также представлены примеры её применения, можно по ссылке.
↑ Оценка площади охлаждающей поверхности радиатора
Микросхема обязательно должна быть установлена на радиаторе – ведь даже в состоянии покоя на ней рассеивается мощность, равная P0=UпI0=(2•25)•0,07=3,5 Вт. Чтобы рассчитать необходимую площадь радиатора, вычислим максимальную рассеиваемую мощность для случая работы в идеальном классе В: где Uп – полное напряжение источника питания, Rн – сопротивление нагрузки, Р0 – мощность, рассеиваемая в режиме покоя. При полном напряжении источника питания Uп =50 В, Rн =8 Ом на корпусе микросхемы должна рассеиваться мощность около 19,3 Вт. Ясно, что температура кристалла при работе всегда должна быть ниже 150ºС. Примем температуру окружающего воздуха 53 ºС, тогда тепловое сопротивление переход – окружающая среда должно быть меньше, чем: (150-53)/19,3=5,0 ºС/Вт.
Обычно сумма тепловых сопротивлений корпус – радиатор и радиатор – окружающая среда оказываются меньше, чем 2,0 ºС/Вт. Тепловое сопротивление корпус – радиатор зависит от способа установки микросхемы. Если использовано непосредственное соединение металл – металл, тепловое сопротивление будет примерно 1,0 ºС/Вт при использовании теплопроводной пасты и 1,2 ºС/Вт при ее отсутствии.
При наличии слюдяной прокладки между корпусом и радиатором тепловое сопротивление можно считать равным 1,6 ºС/Вт и 3,4 ºС/Вт соответственно при применении теплопроводной пасты и без нее. Рассмотрим для примера крепление микросхемы к радиатору через слюдяную прокладку с применением теплопроводной пасты. Тепловое сопротивление радиатора должно быть меньше чем 5,0 – 2,0 — 1,6 = 1,4 ºС/Вт. Это рекомендуемое тепловое сопротивление радиатора для данной конструкции.
Полезно оценить результаты расчетов радиатора с помощью какой-нибудь программы, например, [4]. Самый прикидочный расчет площади охлаждающей поверхности радиатора: 20 квадратных сантиметров на каждый ватт рассеиваемой микросхемой мощности. Для радиаторов, выполненных из алюминиевых сплавов с ребрами не тоньше 3 мм при шаге ребер не менее 10 мм и свободном потоке воздуха площадь радиатора можно оценить следующей приближенной формулой: S[кв см]≈600/Rθр-с[ºС/Вт]=600/1,4=430 кв см. Как уже указывалось, микросхема LM1875
снабжена эффективной схемой тепловой защиты. Когда температура кристалла микросхемы достигнет 170 ºС, схема тепловой защиты срабатывает, и усилитель выключается. Включение происходит после понижения температуры кристалла до 145 ºС. Однако, если температура кристалла снова начнет повышаться, то теперь отключение произойдет уже при 150 ºС.
↑ «Студенческий» УМЗЧ Питера Смита
Распространенность микросхемы LM1875
позволяет надеяться, что имеются законченные конструкции на ее основе. Так оно и оказалось, – соберем великолепный усилитель
Питера Смита
, опубликованный в апрельском номере английского журнала «Everyday Practical Electronics» за 2007 год [8]. Автор назвал его «студенческим». Действительно, собрать его проще, чем конструкцию 35 – летней давности [1]. Принципиальная схема одного канала усилителя показана на рис. 4, а блока питания к нему – на рис. 5. Блок питания снабжен необязательной опцией – компенсационным двухполярным стабилизатором, который может пригодиться для питания предварительного усилителя или темброблока.
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Рис. 4. Принципиальная схема «студенческого» усилителя Питера Смита
Усилителя мощности имеет следующие параметры:
Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом; 8 Ом), Вт = 20 Рабочий диапазон частот при выходной мощности 1 Вт, Гц = 14…100000 Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц при выходной мощности 20 Вт, дБ = -105
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Рис. 5. Принципиальная схема блока питания для усилителя Питера Смита
Хотя микросхемы, указанные в табл. 1 просты и удобны в использовании, они требуют тщательной продуманности разводки проводников при разработке печатной платы для обеспечения устойчивой и надежной работы. Печатная плата, спроектированная Питером Смитом представляет собой пример грамотной разводки сильноточных и слаботочных цепей усилителя, и может быть смело рекомендована к повторению (рис. 6), также, как и блок питания (рис. 7).
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Рис. 6. Размещение элементов и печатная плата «студенческого» усилителя мощности. Размеры печатной платы – 80х63,5 мм
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Рис. 7. Размещение элементов и печатная плата (90х54,5 мм) блока питания для усилителя Питера Смита
Здесь возник вопрос, требующий пояснения.
Корпус и БП
Блок питания берите или с трансформатором плюс выпрямитель, или готовый импульсный, например от ноутбука. Усилитель необходимо питать не стабилизированным напряжением в пределах 12 – 30 В. Максимальное напряжение питания 35 В, до которого естественно лучше не доходить на пару вольт, мало ли что.
Корпус делать с нуля очень хлопотно, так что проще всего подобрать готовую коробку (металл, пластик) или даже готовый корпус от электронного устройства (ТВ тюнер спутниковый, плеер DVD).
Принципиальная электрическая схема УНЧ
Усилитель 2x15W ТДА2030 – схема стерео
TDA2030A позволяет спаять усилитель низкой частоты класса AB. Микросхема обеспечивает большой выходной ток, характеризуясь при этом низкими искажениями сигнала. Есть защита встроенная от короткого замыкания, которая автоматически ограничивает мощность до безопасной величины, а также традиционная для таких устройств тепловая защита. Схема состоит из двух одинаковых каналов, работа одного из которых описана далее.
