Подборка плат усилителей класса D с хорошим звуком для сборки своего усилителя мощности

Схема усилителя мощности звука

Схема усилителя мощности звука высокого качества

Схема предварительного усилителя звука

Схема БП и защиты усилителя мощности
Этот усилитель состоит из:

1. Входного селектора на шесть реле, для управления использовался 6-позиционный поворотный переключатель ALPS.
2. Предусилителя на малошумящих транзисторах и конденсаторах высокого качества.
3. Контурный фильтр — для активации использовалось миниатюрное реле.
4. Блок питания — двухполярный достаточной мощности.

Транзисторы — TIP35 / TIP36, оконечник конечно требует больших радиаторов. Дополнительно решено было использовать активное охлаждение в виде вентилятора, но испытания показали что это не обязательно.

↑ Детали, монтаж и налаживание

Катушка L1 мотается на оправке диаметром 10 мм и содержит 13 витков провода ПЭЛ, ПЭВ диаметром 1,0 мм. Резистор R10 находится внутри катушки L1.
Детали (на два канала усилителя)

DA1 — Микросхема LM1875T NSC, корпус ТО220-5 – 2 шт., DA2 — Микросхема OP07CP (PBF), корпус DIP8-300 – 2 шт., DA3 — Микросхема стабилизатора положительной полярности 78L15, корпус TO92 – 2 шт., DA4- Микросхема стабилизатора отрицательной полярности 79L15, корпус TO92 – 2 шт., Розетка цанговая dip 8, SCSM-8 (для микросхемы DA2) – 2 шт., VD1, VD2 — SF56, HER508 — 2 шт. R1 – Рез.0,25-1 м (Коричневый, черный, зеленый, золотистый) – 2 шт., R2, R6 – Рез.0,25-22 кОм (Красный, красный, оранжевый, золотистый) – 4 шт., R3, R4 – Рез.0,25-1 кОм (Коричневый, черный, красный, золотистый) – 4 шт., R5 – Рез.0,25-220 кОм (Красный, красный, желтый, золотистый) – 2 шт., R7 – Рез.0,25-10 Ом (Коричневый, черный, черный, золотистый) – 2 шт., R8, R9 – Рез.0,25-2,4 м (Красный, желтый, зеленый, золотистый) – 2 шт., R10 – Рез.1-10 Ом (Коричневый, черный, черный, золотистый) – 2 шт. C1 – Конд.1µ/63V К73-17 – 2 шт., C2 – Конд.390p/63V J EVOX (NPO 390 пФ 5% керам. имп.) – 2 шт., C3, C4 – Конд. металлопленочный имп. 2,2µ/100V К73-17 B32522-C1225-J (2,2µ/63V К73-17 B32522-C225-J)– 4 шт., C5 – Конд.0,22/63V К73-17 – 2 шт., C6, C9, C10 – Конд.0,1µ/63V К73-17 (К73-44б) – 6 шт., C7, C8 – Конд. электролитический 10/25V 0511, +105°C – 4 шт., C11, C12 — Конд. электролитический 220/35V, 1016, +105°C – 4 шт., Клеммник 2К шаг 5 мм на плату dg301-2 – 2 шт., Клеммник 3К шаг 5 мм на плату dg301-3 – 2 шт., Провод ПЭЛ, ПЭВ диаметром 1 мм — 1 м, Печатная плата 55х80 мм – 2 шт.

Размещение деталей на печатной плате показано на рис. 6.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис. 6. Расположение элементов улучшенного УМЗЧ на печатной плате

Монтаж деталей на печатной плате не вызовет трудностей, если соблюсти определенную последовательность сборки. Сначала монтируют резисторы. Учитывая, что в своем большинстве они имеют цветовую маркировку, полезно перед установкой резистора на печатную плату проверить его сопротивление тестером.

Затем устанавливают проволочную перемычку, панельку для микросхемы DA2, микросхемы, конденсаторы, клеммники и элементы L1, R10.

Проверяют монтаж, обратив особое внимание на правильность установки на печатной плате микросхем и оксидных конденсаторов. Целесообразно провести визуальный контроль пайки, выявить и устранить непропаи, перемычки из припоя, дефекты установки элементов.

Закрепляют микросхему DA1 на радиаторе, подсоединяют провода к клеммникам и производят первое включение усилителя. При отсутствии «сюрпризов» проверяют наличие питающих напряжений ±15 В на выходах микросхем стабилизаторов DA3 и DA4, «ноля» на выходе усилителя; далее подсоединяют акустические системы, источник сигнала и слушают музыку.

Печатные платы для сборки

Блок питания 24 В и защита. Источник питания подает напряжение для управления реле. Чтобы избежать неприятных звуковых эффектов при включении / выключении усилителя, добавлена защита в виде задержки включения и немедленного отключения громкоговорителей и защиту от возникновения постоянного напряжения на выходе АС. Два реле позволяют подключить два громкоговорителя.

Всё собрано в оригинальный корпус от УНЧ.

AudioKiller’s site

Самая новая и самая лучшая схема с детальным описанием и выбором компонентов находится здесь: Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294.

И это реально! Усилитель, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Вообще-то, по правде говоря, у «микросхемных» усилителей есть ряд ограничений, поэтому усилители на «рассыпухе» могут обеспечить более высокие показатели. В защиту микросхемы (а иначе почему я и сам ее использую, и другим рекомендую?) можно сказать:

• схема очень простая
• и очень дешевая
• и практически не нуждается в наладке
• и собрать ее можно за один вечер
• а качество превосходит многие усилители 70-х … 80-х годов, и вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить)
• таким образом, усилитель подойдет и начинающему, и опытному радиолюбителю (мне, например, как-то понадобился многоканальный усилитель проверить одну идейку. Угадайте, как я поступил?).

В любом случае, плохо сделаный и неправильно настроенный усилитель на «рассыпухе» будет звучать хуже микросхемного. А наша задача — сделать очень хороший усилитель. Надо отметить, что звучание усилителя очень хорошее (если его правильно сделать и правильно питать), есть информация, что какая-то фирма выпускала Hi-End усилители на микросхеме TDA7294! И наш усилитель ничуть не хуже!!!

Основные параметры

Я специально проведу замеры параметров микросхемы и опубликую отдельно (Работа усилителя на микросхеме TDA7294 на «трудную» нагрузку). Здесь же скажу, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2…24 ома, на активное сопротивление 4 ома плюс либо емкость ~15 мкФ, либо индуктивность ~1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках (не таких сильных, как описано выше) искажения оставались малыми. Нужно отметить, что величина искажений сильно зависит от источника питания, особенно на емкостной нагрузке.

Схема

Схема этого усилителя — это практически повторение схемы включения, предлагаемой производителем. И это неслучайно — уж кто лучше знает, как ее включать. И наверняка не будет никаких неожиданностей из-за нестандартного включения или режима работы. Вот она, схема:

Признаюсь сразу — никаких 80-ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40-60, но зато это будут честные долговременные ваты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80-120 Вт). В «китайских» ватах это будет несколько тысяч, если кого интересует. Тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания, и позже, я напишу, как увеличить мощность, при этом улучшив еще и качество звучания. Следите за рекламой!

Описание схемы

Входная цепочка R1C1 представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), обрезающий все выше 90 кГц. Без него нельзя — ХХI век — это в первую очередь век высокочастотных помех. Частота среза этого фильтра довольно высока. Но это специально — я ведь не знаю, к чему будет подключаться этот усилитель. Если на входе будет стоять регулятор громкости, то в самый раз — его сопротивление добавится к R1, и частота среза снизится (оптимальное значение сопротивления регулятора громкости ~10 кОм, больше — лучше, но нарушится закон регулирования).

Далее цепочка R2C2 выполняет прямо противоположную функцию — не пропускает на вход частоты ниже 7 Гц. Если для вас это слишком низко, емкость С2 можно уменьшить. Если сильно увлечься снижением емкости, можно остаться совсем без низких. Для полного звукового диапазона С2 должно быть не менее 0,33 мкф. И помните, что у конденсаторов разброс емкостей довольно большой, поэтому если написано 0,47 мкф, то запросто может оказаться, что там 0,3! И еще. На нижней границе диапазона выходная мощность снижается в 2 раза, поэтому ее лучше выбирать пониже:

С2[мкФ] = 1000 / ( 6,28 * Fmin[Гц] * R2[кОм])

Резистор R2 задает входное сопротивление усилителя. Его величина несколько больше, чем по даташиту, но это и лучше — слишком низкое входное сопротивление может «не понравиться» источнику сигнала. Учтите, что если перед усилителем включен регулятор громкости, то его сопротивление должно быть раза в 4 меньше, чем R2, иначе изменится закон регулирования громкости (величина громкости от угла поворота регулятора). Оптимальное значение R2 лежит в диапазоне 33…68 кОм (большее сопротивление снизит помехоустойчивость).

Схема включения усилителя — неинвертирующая. Резисторы R3 и R4 создают цепь отрицательной обратной связи (ООС). Коэффициент усиления равен:

Ку = R4 / R3 + 1 = 28,5 раза = 29 дБ

Это почти равно оптимальному значению 30 дБ. Менять коэффициент усиления можно, изменяя резистор R3. Учтите, что делать Ку меньше 20 нельзя — микросхема может самовозбуждаться. Больше 60 его также делать не стОит — глубина ООС уменьшится, а искажения возрастут. При значениях сопротивлений, указанных на схеме, при входном напряжении 0,5 вольт выходная мощность на нагрузке 4 ома равна 50 Вт. Если чувствительности усилителя не хватает, то лучше использовать предварительный усилитель.

Значения сопротивлений несколько больше, чем рекомендовано производителем. Это во-первых, увеличивает входное сопротивление, что приятно для источника сигнала (для получения максимального баланса по постоянному току нужно чтобы R4 было равно R2). Во-вторых, улучшает условия работы электролитического конденсатора С3. И в-третьих, усиливает благотворное влияние С4. Об этом поподробнее. Конденсатор С3 последовательно с R3 создает 100%-ю ООС по постоянному току (так как сопротивление постоянному току у него бесконечность, и Ку получается равным единице). Чтобы влияние С3 на усиление низких частот было минимально, его емкость должна быть довольно большой. Частота, на которой влияние С3 становится заметной равна:

f [Гц] = 1000 / (6,28 * R3 [кОм] * С3 [мкФ] ) = 1,3 Гц

Эта частота и должна быть очень низкая. Дело в том, что С3 — электролитический полярный, а на него подается переменное напряжение и ток, что для него очень плохо. Поэтому чем меньше значение этого напряжения, тем меньше искажения, вносимые С3. С этой же целью его максимально допустимое напряжение выбирается довольно большим (50В), хотя напряжение на нем не превышает 100 милливольт. Очень важно, чтобы частота среза цепи R3С3 была намного ниже, чем входной цепи R2С2. Ведь когда проявляется влияние С3 из-за роста его сопротивления, то и напряжеине на нем увеличивается (выходное напряжение услителя перераспределяется между R4, R3 и С3 пропорционально их сопротивлениям). Если же на этих частотах выходное напряжение падает (из-за падения входного напряжения), то и напряжение на С3 не растет. В принципе, в качестве С3 можно использовать неполярный конденсатор, но я не могу однозначно сказать, улучшится от этого звук, или ухудшится: неполярный конденсатор это «два в одном» полярных, включенных встречно.

Конденсатор С4 шунтирует С3 на высоких частотах: у электролитов есть еще один недостаток (на самом деле недостатков много, это расплата за высокую удельную емкость) — они плохо работают на частотах выше 5-7 кГц (дорогие лучше, например Black Gate, ценой 7-12 евро за штуку неплохо работает и на 20 кГц). Пленочный конденсатор С4 «берет высокие частоты на себя», тем самым снижая искажения, вносимые на них конденсатором С3. Чем больше емкость С4 — тем лучше. А его максимальное рабочее напряжение может быть сравнительно небольшим.

Цепь С7R9 увеличивает устойчивость усилителя. В принципе усилитель очень устойчив, и без нее можно обойтись, но мне попадались экземпляры микросхем, которые без этой цепи работали хуже. Конденсатор С7 должен быть рассчитан на напряжение не ниже, чем напряжение питания.

Конденсаторы С8 и С9 осуществляют так называемую вольтодобавку. Через них часть выходного напряжения поступает обратно в предоконечный каскад и складывается в напряжением питания. В результате напряжение питания внутри микросхемы оказывается выше, чем напряжение источника питания. Это нужно потому, что выходные транзисторы обеспечивают выходное напряжение вольт на 5 меньше, чем напряжение на их входах. Таким образом, чтобы получить на выходе 25 вольт, нужно подать на затворы транзисторов напряжение 30 вольт, а где его взять? Вот и берем его с выхода. Без цепи вольтодобавки выходное напряжение микросхемы было бы вольт на 10 меньше, чем напряжение питания, а с этой цепью всего на 2-4. Пленочный конденсатор С9 берет работу на себя на высоких частотах, где С8 работает хуже. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

Резисторы R5-R8, конденсаторы С5, С6 и диод D1 управляют режимами Mute и StdBy при включении и выключении питания (см. Режимы Mute и StandBy в микросхеме TDA7294). Они обеспечивают правильную последовательность включения/выключения этих режимов. Правда все отлично работает и при «неправильной» их последовательности , так что такое управление нужно больше для собственного удовольствия.

Конденсаторы С10-С13 фильтруют питание. Их использование обязательно — даже с самым наилучшим источником питания сопротивления и индуктивности соединительных проводов могут повлиять на работу усилителя. При наличии этих конденсаторов никакие провода не страшны (в разумных пределах)! Уменьшать емкости не стОит. Минимум 470 мкФ для электролитов и 1 мкФ для пленочных. При установке на плату необходимо, чтобы выводы были максимально короткими и хорошо пропаяны — не жалейте припоя. Все эти конденсаторы должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

И, наконец, резистор R10. Он служит для разделения входной и выходной земли. «На пальцах» его назначение можно объяснить так. С выхода усилителя через нагрузку на землю протекает большой ток. Может так случиться, что этот ток, протекая по «земляному» проводнику, протечет и через тот участок, по которому течет входной ток (от источника сигнала, через вход усилителя, и далее обратно к источнику по «земле»). Если бы сопротивление проводников было нулевым, то и ничего страшного. Но сопротивление хоть и маленькое, но не нулевое, поэтому на сопротивлении «земляного» провода будет появляться напряжение (закон Ома: U=I*R), которое сложится со входным. Таким образом выходной сигнал усилителя попадет на вход, причем эта обратная связь ничего хорошего не принесет, только всякую гадость. Сопротивление резистора R10 хоть и мало (оптимальное значение 1…5 Ом), но намного больше, чем сопротивление земляного проводника, и через него (резистор) во входную цепь попадет в сотни раз меньший ток, чем без него.

В принципе, при хорошей разводке платы (а она у меня хорошая) этого не произойдет, но с другой стороны, что-то подобное может случиться в «макромасштабе» по цепи источник_сигнала-усилитель-нагрузка. Резистор поможет и в этом случае. Впрочем, его можно вполне заменить перемычкой — он использован исходя из принципа «лучше перебдеть, чем недобдеть».

Микросхема TDA7293 практически такая же, как и 7294 (она подробно описана здесь). Но не совсем. В отличии от 7295 и 7296, которые являются следствием разбраковки 7294, 73-я микросхема сделана несколько по-другому. То ли это следующая, более совершенная модификация; то ли 7294 — это упрощенная версия 73-й… Это знают только производители, но тщательно скрывают.

Во всяком случае, судя по даташиту, некоторые параметры 7293 несколько лучше, чем у 7294. Пусть и мелочь, а приятно. Например, чуть выше напряжения питания:

Кроме того, микросхема имеет несколько другую внутреннюю структуру — в нее добавлены блоки, отсутствующие в TDA7294. Причем, что очень приятно, сохранена полная совместимость по выводам с микросхемой TDA7294, что обеспечивает их взаимозаменяемость (вместо 7294 всегда и везде можно применять 7293; а вот вместо 7293 можно применять 7294 только там, где не используются ее отличительные особенности):

1. Отключение звука при превышении температуры без отключения микросхемы (переход в режим Mute).
2. Clip Detector, сигнализирующий об ограничении (клиппинге) сигнала.
3. Буферный усилитель для вольтодобавки.
4. Цепи для «параллельного» включения двух (или больше) микросхем.

Подробнее об этих вещах:

1. Если TDA7294 просто отключается, когда ее температура превышает 145 градусов, то в 7293 отключение производится в два этапа: сначала при температуре 150 градусов микросхема переходит в режим Mute, т.е. только лишь отключает звук, чтобы остыть. Если же нагрев продолжается, то при температуре 160 градусов происходит отключение всей микросхемы (я так полагаю, что это режим SdtBy). То есть, управление более гибкое, и максимальная рабочая температура выше на 5 градусов.

2. Процесс ограничения сигнала (клиппинг) вызывает изменение напряжения на выводе 5 микросхемы, причем эта цепь достаточно чувствительна, чтобы сигнализировать вовремя, когда перегрузка еще не велика. Про работу этой цепи я напишу отдельно.

3. Работа цепи вольтодобавки объясняется в описании усилителя на TDA7294. Ее недостаток в том, что напряжение для подпитки микросхемы отбирается прямо с выхода усилителя. Т.е. к выходу помимо нагрузки подключается еще дополнительный шибко нелинейный потребитель, отбирающий выходной ток. Пусть этот ток имеет небольшую величину, но если требуется получать коэффициент гармоник порядка 0,005%, то этот ток должен составлять 0,001% от выходного. А это не так. В 7293 между выходом усилителя и цепью вольтодобавки включен буферный усилитель. При этом ток, отбираемый от выхода снижается во много раз, как и влияние цепи вольтодобавки на качество звучания (т.е. происходит как бы разделение труда — для нагрузки свой усилитель, для вольтодобавки — свой).

4. Для увеличения выходного тока, микросхемы можно соединить «параллельно». Причем если использовать обычное настоящее параллельное соединение, то получится плохо: из-за того, что микросхемы хоть чуть-чуть отличаются друг от друга, они и работать будут по-разному, неизбежные при этом фазовые (и еще какие-нибудь) сдвиги ухудшат и звучание, и режим работы микросхем. Здесь же правильнее говорить не «параллельная работа», и даже не «совместная». В английском варианте это называется «master-slave» — «ведущий-ведомый» (правильный перевод «хозяин-раб», но в советские времена такие слова употреблять было нельзя, и называли «мастер-помошник»). Одна из микросхем при этом работет как обычно (ведущая), а у второй (ведомой) отключаются почти все ее потроха, за исключением мощного выходного каскада. Сам выходной каскад подключается параллельно выходному каскаду ведущей микросхемы. Т.е. грубо говоря, просто запараллеливаются выходные транзисторы, которые дополнительно «берутся» из второй микросхемы. Через каждую микросхему при этом протекает половина выходного тока, и, следовательно, общий ток нагрузки (и выходная мощность) может быть в 2 раза больше (или в 3…), чем у одной микросхемы. Это хорошо при работе на низкоомную (или сильно реактивную) нагрузку, и об этом я напишу отдельно.

А так схема усилителя отличается от схемы на TDA7294 только тем, что конденсаторы С8С9 подключены не к выходу (вывод 14), а к специальному выводу 12 BootLoad (который у 7294 не используется):

Источник питания

Усилитель питается двухполярным напряжением (т.е. это два одинаковых источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).

Минимальное напряжение питания по даташиту +- 10 вольт. Я лично пробовал питать от +-14 вольт — микросхема работает, но стОит ли так делать? Ведь выходная мощность получается мизерной! Максимальное напряжение питания зависит от сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника):

Эта зависимость вызвана допустимым нагревом микросхемы. Если микросхема установлена на маленьком радиаторе, напряжение питания лучше снизить. Максимальная выходная мощность, получаемая от усилителя приблизительно описывается формулой:

где единицы: В, Ом, Вт (я отдельно исследую этот вопрос и опишу), а Uип — напряжения одного плеча источника питания в режиме молчания.

Мощность блока питания должна быть ватт на 20 больше, чем выходная мощность. Диоды выпрямителя рассчитаны на ток не менее 10 Ампер. Емкость конденсаторов фильтра не менее 10 000 мкФ на плечо (можно и меньше, но максимальная мощность снизится а искажения возрастут).

Нужно помнить, что напряжение выпрямителя на холостом ходу в 1,4 раза выше, чем напряжение на втоичной обмотке трансформатора, поэтому не спалите микросхему! Простая, но довольно точная программа для расчета блока питания. И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по поредлагаемой программе все учитывается автоматически).

От импульсного источника схема тоже работает, но тут высокие требования предъявляются к самому источнику — малые пульсации, возможность отдавать ток до 10 ампер без проблем, сильных «просадок» и срывов генерации. Помните, что высокочастотные пульсации подавляются микросхемой гораздо хуже, поэтому уровень искажений может повысится в 10-100 раз, хотя «на вид» там все в порядке. Хороший импульсный источник, пригодный для Hi-Fi аудио — это сложное и недешевое устройство, поэтому изготовить «старомодный» аналоговый блок питания будет зачастую проще и дешевле.

Конструкция и детали

Весь набор документации (печатная плата в формате Sprint-Layout 4.0, схема в формате pdf, расположение деталей на плате в формате gif) упакованный в архив zip ~ 120 кбайт.

hifi7294

Печатная плата односторонняя и имеет размеры 65х70 мм:

Не пугайтесь внешнего вида, это делал начинающий радиолюбитель под моим руководством. Для первого раза получилось очень даже неплохо. Кстати, как видите сборка хорошего усилителя под силу даже начинающему! (На фото показана плата с микросхемой 7293, отличающаяся только расположением конденсаторов С8, С9).

Плата разведена с учетом всех требований, предъявляемых к разводке высококачественных усилителей. Вход разведен максимально далеко от выхода, и заключен в «экран» из разделенной земли — входной и выходной. Дорожки питания, обеспечивают максимальную эффективность фильтрующих конденсаторов (при этом длинна выводов конденсаторов С10 и С12 должна быть минимальна). В своей экспериментальной плате я установил клемники для подключения входа, выхода и питания — место под них предусмотрено (может несколько мешать конденсатор С10), но для стационарных конструкций лучше все эти провода припаять — так надежнее.

Широкие дорожки кроме низкого сопротивления обладают еще тем преимуществом, что труднее отслаиваются при перегреве. Да и при изготовлении «лазерно-утюжным» методом если где и не «пропечатается» квадрат 1 мм х 1 мм, то не страшно — все равно проводник не оборвется. Кроме того, широкий проводник лучше держит тяжелые детали (а тонкий может просто отклеиться от платы).

Дорожки рекомендуется облудить — и сопротивление меньше, и коррозия.

На плате всего одна перемычка. Она лежит под выводами микросхемы, поэтому ее нужно монтировать первой, а под выводами оставить достаточно места, чтобы не замкнуло.

Резисторы все, кроме R9 мощностью 0,12 Вт, Конденсаторы С9, С10, С12 К73-17 63В, С4 я использовал К10-47в 6,8 мкФ 25В (в кладовке завалялся… С такой емкостью даже без конденсатора С3 частота среза по цепи ООС получается 20 Гц — там, где не нужно глубоких басов, одного такого конденсатора вполне достаточно). Однако я рекомендую все конденсаторы использовать типа К73-17. Использование дорогих «аудиофильских» я считаю неоправданным экономически, а дешевые «керамические» дадут худший звук (это по идее, в принципе — пожалуйста, только помните, что некоторые из них выдерживают напряжение не более 16 вольт и в качестве С7 их использовать нельзя). Электролиты подойдут любые современные. На плате нанесена полярность подключения всех электролитических конденсаторов и диода. Диод — любой маломощный выпрямительный, выдерживающий обратное напряжение не менее 50 вольт, например 1N4001-1N4007. Высокочастотные диоды лучше не использовать.

В углах платы предусмотрено место для отверстий крепежных винтов М3 — можно крепить плату только за корпус микросхемы, но все же надежнее еще и прихватить винтами.

Микросхему обязательно установить на радиатор площадью не менее 350 см2. Лучше больше. В принципе в нее встроена тепловая защита, но судьбу лучше не искушать. Даже если предполагается активное охлаждение, все равно радиатор должен быть достаточно массивным: при импульсном тепловыделении, что характерно для музыки, тепло более эффективно отбирается теплоемкостью радиатора (т.е. большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.

Металлический корпус микросхемы соединен с «минусом» питания. Отсюда возникают два способа установки ее на радиатор:

1. Через изолирующую прокладку, при этом радиатор может быть электрически соединен с корпусом.
2. Напрямую, при этом радиатор обязательно электрически изолирован от корпуса.

Первый вариант рекомендуется, если вы собираетесь ронять в корпус металлические предметы (скрепки, монеты, отвертки), чтобы не было замыкания. При этом прокладка должна быть по возможности тоньше, а радиатор — больше.

Второй вариант (мой любимый) обеспечивает лучшее охлаждение, но требует аккуратности, например не демонтировать микросхему при включенном питании.

В обоих случаях нужно использовать теплопроводящую пасту, причем в 1-м варианте она должна быть нанесена и между корпусом микросхемы и прокладкой, и между прокладкой и радиатором.

Налаживание усилителя

Общение в интернете показывает, что 90% всех проблем с аппаратурой составляет ее «неналаженность». То есть, спаяв очередную схему, и не сумев ее наладить, радиолюбитель ставит на ней крест, и вовсеуслышанье объявляет схему плохой. Поэтому наладка — самый важный (и зачастую самый сложный) этап создания электронного устройства.

Правильно собранный усилитель в налаживании не нуждается. Но, поскольку никто не гарантирует, что все детали абсолютно исправны, при первом включении нужно соблюдать осторожность.

Первое включение проводится без нагрузки и с отключенным источником входного сигнала (лучше вообще закоротить вход перемычкой). Хорошо бы в цепь питания (и в «плюс» и в «минус» между источником питвния и самим усилителем) включить предохранители порядка 1А. Кратковременно (~0,5 сек.) подаем напряжение питания и убеждаемся, что ток, потребляемый от источника небольшой — предохранители не сгорают. Удобно, если в источнике есть светодиодные индикаторы — при отключении от сети, светодиоды продолжают гореть не менее 20 секунд: конденсаторы фильтра долго разряжаются маленьким током покоя микросхемы.

Если потребляемый микросхемой ток большой (больше 300 мА), то причин может быть много: КЗ в монтаже; плохой контакт в «земляном» проводе от источника; перепутаны «плюс» и «минус»; выводы микросхемы касаются перемычки; неисправна микросхема; неправильно впаяны конденсаторы С11, С13; неисправны конденсаторы С10-С13.

Убедившись, что с током покоя все ОК, смело включаем питание и измеряем постоянное напряжение на выходе. Его величина не должна превышать +-0,05 В. Большое напряжение говорит о проблемах с С3 (реже с С4), или с микросхемой. Бывали случаи, когда «межземельный» резистор либо был плохо пропаян, либо вместо 3 Ом имел сопротивление 3 кОм. При этом на выходе была постоянка 10…20 вольт. Подключив к выходу вольтметр переменного тока, убеждаемся, что переменное напряжение на выходе равно нулю (это лучше всего делать с замкнутым входом, или просто с неподключенным входным кабелем, иначе на выходе будут помехи). Наличие на выходе переменного напряжения говорит о проблемах с микросхемой, или цепями С7R9, С3R3R4, R10. К сожалению, зачастую обычные тестеры не могут измерить высокочастотное напряжение, которое появляется при самовозбуждении (до 100 кГц), поэтому лучше всего здесь использовать осциллограф.

Если и тут все в порядке, подключаем нагрузку, еще раз проверяем на отсутствие возбуждения уже с нагрузкой, и все — можно слушать!

Но лучше все же провести еще один тест. Дело в том, что самым, на мой взгляд, мерзким видом возбуждения усилителя, является «звон» — когда возбуждение появляется только при наличии сигнала, причем при его определенной амплитуде. Потому что его трудно обнаружить без осциллографа и звукового генератора (да и устранить непросто), а звук портится коллосально из-за огромных интермодуляционных искажений. Причем на слух это обычно воспринимается как «тяжелый» звук, т.е. без всяких дополнительных призвуков (т.к. частота очень высокая), поэтому слушатель и не знает, что у него усилитель возбуждается. Просто послушает, и решит, что микросхема «плохая», и «не звучит».При правильной сборке усилителя и нормальном источнике питания такого быть не должно.

Однако иногда бывает, и цепь С7R9 как раз и борется с такими вещами. НО! В нормальной микросхеме все ОК и при отсутствии С7R9. Мне попадались экземпляры микросхемы со звоном, в них проблема решалась введением цепи С7R9 (поэтому я ее и использую, хоть в даташите ее и нет). Если подобная гадость имеет место даже при наличии С7R9, то можно попробовать ее устранить, «поигравшись» с сопротивлением (его можно уменьшить до 3 Ом), но я бы не советовал использовать такую микросхему — это какой-то брак, и кто его знает, что в ней еще вылезет.

Проблема в том, что «звон» можно увидеть только на осциллографе, при подаче на усилитель сигнала со звукового генератора (на реальной музыке его можно и не заметить) — а это оборудование есть далеко не у всех радиолюбителей. (Хотя, если хотите эти делом хорошо заниматься, постарайтесь такие приборы заметь, хотя бы где-то ими пользоваться). Но если желаете качественного звука — постарайтесь провериться на приборах — «звон» — коварнейшая вещь, и способен повредить качеству звучания тысячей способов.

Заметно лучшим качеством обладает Инвертирующий Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 / TDA7293.

10.12.2005

Total Page Visits: 11532 — Today Page Visits: 9

Прослушивание усилителя

По субъективным ощущениям звук просто сенсационный. Мощный стабильный бас, красивый СЧ диапазон и тонкие прозрачные верха. Поскольку радиаторы не самые большие, даже средняя громкость долгого прослушивания заставляет их заметно теплеть.

Вообще когда речь идет о радиаторах, их недостатком является не только то, что они слишком малы, но и то что каждый транзистор находится на отдельной пластине. Силовые транзисторы и транзистор с компенсацией тока покоя должны находиться на одном радиаторе и следовательно иметь одинаковую температуру, чтобы компенсировать изменения их параметров под воздействием тепла. В качестве транзистора для стабилизации тока покоя можно взять BD139 — его будет проще крепить к радиатору.

Максимальная мощность 150 Вт — но это предел. Здесь же 100 Вт может быть взята как долгоиграющая. При 2×38 В приблизительная мощность составляет 2×50 Вт / 8 Ом на канал. Это также зависит и от самого усилителя мощности (контроль уровня напряжения). При 2×30 В на нагрузке снимаем 2 x 25 Вт / 8 Ом.

↑ Полная схема улучшенного УМЗЧ

Положительные результаты экспериментов подвигли меня к разработке законченной конструкции УМЗЧ, схема которой показана на рис. 5. Конструкция является продуманным балансом простоты, надежности, стабильности и качества звуковоспроизведения.
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Рис. 5. Принципиальная схема УМЗЧ с сервоприводом

Входной сигнал через RC – фильтры верхних частот R2, C1 и нижних частот R3, C2 поступает на неинвертирующий вход микросхемы усилителя мощности звуковой частоты DA1.

Цепь L1, R10, C5 обеспечивает устойчивость усилителя при работе на реальную нагрузку. На звуковых частотах реактивное сопротивление катушки индуктивности L1 мало, а конденсатора С5, наоборот, велико, поэтому они не оказывают влияния на работу акустических систем.

На ультразвуковых частотах повышение импеданса катушки L1 изолирует усилитель от емкостной, а снижение реактивного сопротивления конденсатора С5 защищает от индуктивной составляющей нагрузки.

Радиочастотные наводки с акустического кабеля, являющегося антенной, также не пропускаются в цепь общей ООС УМЗЧ элементами C5, L1.

Резистор R10 ограничивает добротность последовательного контура L1, C5.

На ОУ DA2 выполнена схема поддержания нуля на выходе УМЗЧ по постоянному току.

Фильтр нижних частот R9, C4 с инфразвуковой частотой среза 0,03 Гц пропускает на неинвертирующий вход ОУ практически только постоянное напряжение смещения, которое сравнивается с нулевым на заземленном инвертирующем входе ОУ и интегрируется цепью R8, C3. Это медленно изменяющееся постоянное напряжение через резистор R5 подается для компенсации на инвертирующий вход УМЗЧ DA1.

Точность поддержания нуля на выходе DA1 определяется статическими параметрами ОУ DA2 и составляет единицы милливольт.

Коэффициент передачи УМЗЧ по напряжению, как и прежде, определяется отношением резисторов цепи ООС R6 и R4. Благодаря интегратору на ОУ DA2 отпала необходимость в оксидном конденсаторе, включаемом последовательно с резистором R4. Последнее благоприятно отражается на воспроизведении усилителем низких частот.

Операционный усилитель DA2 питается от отдельного двухполярного стабилизатора напряжения, размещенного на печатной плате усилителя. Он выполнен на маломощных стабилизаторах напряжения положительной (DA3) и отрицательной (DA4) полярности по типовой схеме.

Замечу, что для надежной работы стабилизаторов DA3, DA4 в аварийных ситуациях, когда закорачивается питание усилителя, емкость конденсаторов С7, С8 должна находится в пределах 10…22 мкФ. Предпочтительны оксидные конденсаторы с малым импедансом и большим сроком службы.

↑ Дополнение по цепям защиты интегратора

Учитывая, что напряжение питания усилителя мощности превышает напряжение питания интегратора, выполненного на ОУ DA2, целесообразно позаботиться о защите его входа.

Варианты организации защиты показаны на рис. 1. Схема защиты с двумя встречно-параллельными диодами (рис. 1 «а») ограничивает напряжение на неинвертирующем входе на уровне ±0,6В. На рис. 1 «б» показана схема защиты с резистивным делителем R11, R12. Выбираем R11, R12 << R9, а коэффициент деления R12/(R11+R12) равным 0,3…0,5. Можно упростить схему защиты, включив делитель непосредственно к входу ОУ DA2 (рис. 1 «в»). Схема защиты с делителем предложены Игорем (AudioKiller
), за что ему большое спасибо.