Интегральная микросхема TDA7294 по своим характеристикам, представляет собой современный одноканальный аудиоусилитель от известной европейской компании ST Microelectronics. Его используют в качестве основы в УНЧ класса AB оборудования Hi-Fi. Имеет встроенные функции защиты от короткого замыкания, критического нагрева и электрических разрядов. Есть режим ожидания, при отсутствии сигнала на входе и задержка включения/выключения для снижения шумов на выходе.
За смешные деньги (цена устройства в России не превышает 400 руб.), c помощью небольшого количества электронных компонентов и парой таких TDA, можно своими руками собрать мощный стереоусилитель c хорошим и качественным звучанием. Стоит учитывать, что в настоящее время в радиомагазинах продаются уже готовые модули и конструкторы для пайки, но их стоимость на порядок выше.
Описание микросхемы TDA7294
Недорогая микросхема TDA7294 представляет собой монолитную интегральную схему в корпусе MULTIWATT15. Она предназначена для использования в качестве AB усилителя звука класса Hi-Fi. Благодаря широкому диапазону питающего напряжения и высокому выходному току, TDA7294 способна обеспечивать высокую выходную мощность при сопротивлении динамиков 4 Ом и 8 Ом.
TDA7294 имеет низкий уровень шума, низкий уровень искажений, хорошее подавление пульсаций и может работать от широкого диапазона питающего напряжения. Микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и схему отключения при перегреве. Встроенная функция подавления (Mute) упрощает дистанционное управление усилителем, предотвращая появления шумов.
Этот интегральный усилитель прост в использовании и для его полноценной работы требуется не так много внешних компонентов.
Умощнение транзисторами
Для повышения тока в нагрузке выполняют умощнение схемы на tda7294. Такое возможно реализовать добавив на выход транзисторы. Примеров подобных доработок в интернете достаточно. На рисунке представлен один из вариантов.
Номинальная мощность усилителя в таком исполнении, на нагрузку в 4 Ом, достигает 100 Вт. Коэффициент нелинейных искажений, при работе на уровне до 80 Вт, значительно меньше типового решения. Провал типа «лесенка» в каскаде вовсе отсутствует.
В интернете есть и альтернативные решения на этой TDA. Одним из них является популярный инвертирующий усилитель на tda7294, по схеме с проекта audiokiller. Пример сборки такого модуля смотрите в видеоролике
Размеры микросхемы:
Как было сказано выше, микросхема TDA7294 выпускается в корпусе MULTIWATT15 и имеет следующее расположение выводов (распиновка):
- GND (общий провод )
- Inverting Input (инверсный вход)
- Non Inverting Input (прямой вход)
- In+Mute
- N.C. (не используется)
- Bootstrap
- +Vs
- -Vs
- Stand-By
- Mute
- N.C. (не используется)
- N.C. (не используется)
- +Vs (плюс питание)
- Out (выход)
- -Vs (минус питание)
Следует обратить внимание на тот факт, что корпус микросхемы соединен не с общей линией питания, а с минусом питания (вывод 15)
↑ Печатные платы для TDA7297 и TDA7266SA
Сегодня на Алиэкспресс можно купить как модули в сборе на этих микросхемах, так и наборы для самостоятельной пайки. Стоят они ок. 1 доллара, стереоусилитель за такую сумму — неплохо.
↑ Плата УМЗЧ с Али
Считаю удачной плату в наборе за доллар на Али, надо только заменить диод перемычкой.
Вполне годный вариант, но мне не всё в нём нравится, как обычно я считаю, что платы разведённые мною и под мои детали — лучше.
↑ Мои печатные платы
Поскольку платы я развожу медленно и долго, сначала решил сделать работающий макет и оценить, есть ли смысл продолжать.
Имеющиеся в интернете чертежи мне не понравились тем, что дорожки проходят за тыльной стороной микросхем, плата не позволит прикрутить транзистор к радиатору, радиатор будет стоять на плате. Нельзя будет, например, прикрутить плату к корпусу усилителя. Считаю, лучше припаять перемычку общего провода снизу платы.
В усилителе не следует в цепь прохождения звука ставить керамические конденсаторы, нужны пленочные. На плате они занимают больше места, хотя расстояние между выводами как у керамики — 5 мм.
Так же я разделил через резистор R3 минус питания и общий провод по входу. Это необязательно, но тогда надо делать плату, точно как в datasheet. В платах из интернета обычно общий провод разведен неверно. Насколько это критично — вопрос открыт, но в моих платах при питании от стабилизатора фон отсутствует полностью, а шум из ВЧ динамика еле слышен, если приложить к нему ухо.
Мостовая схема подключения
Мостовое включение — это включение усилителя к динамикам, при котором каналы стереофонического усилителя функционируют в режиме моноблочных усилителей мощности. Они усиливают один и тот же сигнал, но в противофазе. При этом динамик подключается между двумя выходами каналов усиления. Мостовое включение позволяет значительно увеличить мощность усилителя
По сути, данная мостовая схема из datasheet не что иное как два простых усилителя к выходам, которых подключен звуковой динамик. Данная схема включения может применяться только при сопротивлении динамиков 8 Ом или 16 Ом. С динамиком 4 Ом возникает большая вероятность выхода микросхемы из строя.
Типовое включение
Типовую схему включения на tda7294 можно взять из технического описания в datasheet. Контакты VM и VSBY подключают к положительному выводу +VS. Если питание на них отсутствует или меньше 1,5 В – устройство выключено. В случае увеличения напряжения более 3,5 В микросхема выходит из энергосберегающего состояния (StandBy) и тихого режима (Mute).
Данную конструкцию можно собрать используя изображенную на рисунке элементную базу. Вместе с тем, любителям глубоких низких частот, её следует незначительно доработать. Ниже приведены рекомендации по выбору конденсаторов и резисторов, которые помогут получить более качественное звучание.
На место С1 целесообразно установить металлизированные плёночные конденсаторы не менее 0,33 мкФ. Чем больше ёмкость, тем лучше будут звучать басы. C2 должен быть на 50 В и не менее 22 мкФ. На форумах рекомендуют ставить 220 мкФ. C3,C4 (на 50 В) задают время включения. Примерно такое же назначение у резисторов R4 и R5, их номиналы лучше оставить на 10 и 22 кОм соответственно.
ПОС конденсатор С5 имеет место только при превышении источника питания более 40 В. На схеме он указан 22 мкФ, но лучше ставить 220 мкФ x 50 В. Это также будет способствовать появлению хороших низких част.
С7, C9 это плёночныё кондеры на 0,33 мкФ. C6 и С8 можно не ставить. Резистор R1 определяет входное сопротивление. R2 и R3 (их соотношение R3/R2) задают коэффициент усиления.
В вашем автомобиле слишком шумно? Слышен гул колёс? Тогда вам нужна качественная шумоизоляция фольксваген, от профессионалов своего дела.
Пример использования TDA7294
Это простая схема усилителя на 70 ватт. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт. Для нормальной работы схемы микросхему TDA7294 необходимо установить на радиатор площадью около 500 см. кв. Монтаж выполнен на односторонней плате выполненный по технологии ЛУТ.
Печатная плата и расположение элементов на ней:
↑ Идея? Целая идеология!
Хочу начать с того, что сама идея данного усилителя пришла ко мне далеко не спонтанно. Скорее она стала результатом анализа наиболее интересных в плане звучания схемотехнических решений, существующих на сей день. Сразу оговорюсь, по результатам сборки множества схем, я для себя вывел собственную философию в конструкциях звукоусиления.
Во-первых, я не гонюсь за линейностью. Иногда даже нарочно ее избегаю. Во-вторых, мне не нравится идеально точный, стерильный, выхолощенный звук. Намного интереснее создавать усилители с характером, звучание которых приятно и узнаваемо с первых нот. Четные гармоники? Пусть! Неидеально ровная АЧХ? Плевать. Главное — чтобы нравилось.
Увы, такой подход приходится где-то урезать, если хочешь быть услышанным широкой общественностью. Схемотехника усилителя, предлагаемого в данной статье, призвана примирить множество разнообразных групп убежденных сторонников того или иного подхода.
↑ Итак, рассмотрим постулаты современного виденья схемотехники бюджетных несложных УМЗЧ.
- Усилитель реализован по принципу мощного ОУ с ОООС, будь то дискрет или микросхема. В данном случае для наиболее широкого круга радиолюбителей будет доступна именно мощная микросхема распространенной линейки.
- Инвертирующее включение, несомненно, более линейно, устойчиво и просто лучше звучит.
- Для повышения входного сопротивления в инвертирующем включении рационально применять Т-образную ООС.
- ИТУН реализуется на МС просто, а звучит, несомненно, намного лучше классических схем с ООС по напряжению. Однако основная сложность — работа на многополосные системы с разделительными фильтрами и усугубление ситуации неравномерности АЧХ динамика на резонансной частоте. Также нельзя не отметить подъем усиления на ВЧ, что сразу отпугивает многих энтузиастов.
- Земля на плате должна быть разведена, несомненно, звездой, а все электролиты зашунтированы пленкой или керамикой.
И, что самое интересное, при всем при этом схема должна быть проста для сборки широким кругом радиолюбителей. Честно говоря, меня поначалу пугала перспектива объединить все требование воедино, не наворочив при этом сложных повторителей, компенсаторов и критических цепей.
Но чем дольше размышлял, тем реальнее казалась эта идея. Оформилась она в следующую мыслеформу — новый УМ должен сочетать в себе как ООС по току, так и по напряжению. Чистая ООС по току недопустима, т. к. резко сужает выбор используемых АС, но и отказываться от нее не стоит. Коэффициент усиления должен быть не прямо пропорционален сопротивлению нагрузки, а, скажем, пропорционален корню из импеданса. При этом схема должна быть, несомненно, инвертирующей, с достаточно высоким (насколько это реально) входным сопротивлением. Не стоит забывать и об источнике сигнала. К нему не должно предъявляться каких-либо особых требований.
Блок питания усилителя TDA7294
Для питания усилитель с нагрузкой 4 Ома питание должно составлять 27 вольт, при сопротивлении динамиков 8 Ом напряжение должно быть уже 35 вольт.
Блок питания для усилителя TDA7294 состоит из понижающего трансформатора Тр1 имеющего вторичную обмотку на 40 вольт (50 вольт при нагрузке 8 Ом) с отводом посередине либо две обмотки по 20 вольт (25 вольт при нагрузке 8 Ом) с током нагрузки до 4 ампер. Диодный мост должен отвечать следующим требованиям: прямой ток не менее 20 ампер и обратное напряжение не менее 100 вольт. С успехом диодный мост можно заменить четырьмя выпрямительными диодами с соответствующими показателями.
Электролитические конденсаторы фильтра C3 и C4 предназначены в основном для снятия пиковой нагрузки усилителя и устранению пульсации напряжения идущего с выпрямительного моста. Данные конденсаторы обладают ёмкостью 10000 мкф с рабочим напряжением не менее 50 вольт. Неполярные конденсаторы (пленочные) C1 и C2 могут быть емкостью от 0,5 до 4 мкф с напряжением питания не менее 50 вольт.
Нельзя допускать перекосов напряжения, напряжение в обоих плечах выпрямителя обязательно должно быть равным.
(1,2 MiB, скачано: 5 845)
↑ О звучании
Конечно, аудиофильским усилителям они уступают. Но звук без явных искажений и не раздражающий. Все частоты воспроизводятся, особенно низкие. Но звук как бы очищенный, упрощенный, сглаженный. Нет «воздуха», «живости» и микродинамики.
Но недостатки при прослушивании качественных записей переходят в достоинства при прослушивании МР3 и соответствующей акустики. Детальность и прозрачность усилителей более высокого класса могут только подчеркивать недостатки МР3.
У меня есть свои «стандарты» определения мощности (с удивлением фактически нашел подтверждение на некоторых datasheet), своя «музыкальная» мощность, но она принципиально отличается от раздутого PMPO. Для данных усилителей моя оценка мощности 1…2 Вт, и этого достаточно для домашнего прослушивания на акустике чувствительностью около 90 дБ.
