Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме. Новые мощные УНЧ класса Hi-Fi NM2042 и NM2043

Я бы сказал, что это просто супер простой усилитель, содержащий все четыре элемента и выдающий мощность 40 Вт на два канала!
4 детали и 40 Вт х 2 выходной мощности Карл! Это находка для автолюбителей, так как питается усилитель от 12 Вольт, полный диапазон от 8 до 18 Вольт. Его можно запросто встраивать в сабвуферы или акустические системы.
Все сегодня доступно благодаря использованию современной элементной базы. А именно микросхеме - TDA8560Q.

Это микросхема фирмы «PHILIPS». Ранее была в ходу TDA1557Q, на которой можно также собрать стерео усилитель с выходной мощностью 22 Вт. Но её в последствии модернизировали, обновив выходной каскад и появилась TDA8560Q с выходной мощностью 40 Вт на канал. Также аналогом является TDA8563Q.

Схема автомобильного усилителя на микросхеме

На схеме микросхема, два входных конденсатора и один фильтрующий. Фильтрующий конденсатор указан с минимальной емкостью 2200 мкФ, но лучшем решением будет взять 4 таких конденсатора и запараллелить, так вы обеспечите более стабильную работу усилителя на низких частотах. Микросхему нужно обязательно устанавливать на радиатор, чем больше, тем лучше.

Сборка простого усилителя

Также можно увеличить в схеме число компонентов, повышающих надежность при эксплуатации, но не принципиально.

Тут добавилось ещё пять деталей, объясню для чего. Два резистора на 10 К Ом уберут фон, если к схеме идут длинные провода. Резистор 27 К Ом и конденсатор 47 мкФ дают плавный пуск усилителя без щелчков. А конденсатор 220 пF отфильтрует высокочастотные помехи идущие по проводам питания. Так что я рекомендую доработать схему этими узлами, лишним не будет.
Хочу ещё добавить, что усилитель развивает полную мощность только на нагрузке 2 Ома. На 4 Ом будет где-то порядка 25 Вт, что тоже очень неплохо. Так что нашу советскую акустику раскачает.
Низковольтное, однополярное питание дает дополнительные плюсы: использование в автомобильной акустике, дома же можно питать от старого компьютерного блока питания.
Минимальное количество компонентов позволяет встраивать усилитель в замен старому, вышедшему из строя, на микросхеме других марок.

Довольно простая, Повторить ее сможет даже человек, не очень сильный в электротехнике. УНЧ на этой микросхеме будет идеальным для использования в составе акустической системы для домашнего компьютера, телевизора, кинотеатра. Преимущество его в том, что не требуется тонкая наладка и настройка, как в случае с транзисторными усилителями. А уж что говорить про отличие от ламповых конструкций - габариты намного меньше.

Не требуется высокого напряжения для питания анодных цепей. Конечно, присутствует нагрев, как и в ламповых конструкциях. Поэтому в том случае, если планируется использование усилителя на протяжении долгого времени, лучше всего установить кроме алюминиевого радиатора еще и хотя бы небольшой вентилятор для осуществления принудительного обдува. Без него на микросборке TDA7294 схема усилителя будет работать, но велика вероятность перехода в защиту по температуре.

Почему TDA7294?

Эта микросхема пользуется большой популярностью уже более 20 лет. Она завоевала доверие у радиолюбителей, так как у нее очень высокие характеристики, усилители на ее основе простые, повторить конструкцию сможет любой, даже начинающий радиолюбитель. Усилитель на микросхеме TDA7294 (схема приведена в статье) может быть как монофоническим, так и стереофоническим. Внутреннее устройство микросхемы состоит из Усилитель звуковой частоты, построенный на этой микросхеме, относится к классу АВ.

Достоинства микросхемы

Преимущества использования микросхемы для :

1. Очень большая мощность на выходе. Порядка 70 Вт, если нагрузка имеет сопротивление 4 Ом. В данном случае применяется обычная схема включения микросхемы.

2. Около 120 Вт при нагрузке 8 Ом (в мостовой схеме).

3. Очень низкий уровень посторонних шумов, искажения несущественные, воспроизводимые частоты лежат в диапазоне, полностью воспринимаемом человеческим ухом — от 20 Гц до 20 кГц.

4. Питание микросхемы может производиться от источника постоянного напряжения 10-40 В. Но есть небольшой недостаток — необходимо использовать двухполярный источник питания.

Стоит обратить внимание на одну особенность — коэффициент искажений при этом не превышает 1 %. На микросборке TDA7294 схема усилителя мощности настолько простая, что даже удивительно, как она позволяет получить такое качественное звучание.

Назначение выводов микросхемы

А теперь более подробно о том, какие выводы имеются у TDA7294. Первая ножка — это «сигнальная земля», соединяется с общим проводом всей конструкции. Выводы «2» и «3» — инвертирующий и неинвертирующий входы соответственно. «4» вывод также является «сигнальной землей», соединенной с общим проводом. Пятая ножка в усилителях звуковой частоты не используется. «6» ножка - это вольт-добавка, к ней подключается электролитический конденсатор. «7» и «8» выводы — плюс и минус питания входных каскадов соответственно. Ножка «9» — режим ожидания, используется в блоке управления.

Аналогично: «10» ножка - режим приглушения, также применяется при конструировании усилителя. «11» и «12» выводы не используются в конструкции усилителей звуковой частоты. С «14» вывода снимается выходной сигнал и подается на акустическую систему. «13» и «15» выводы микросхемы — это «+» и «-» для подключения питания выходного каскада. На микросхеме TDA7294 схема ничем не отличается от предложенных в статье, дополняется она только который соединяется со входом.

Особенности микросборки

При конструировании усилителя звуковой частоты нужно обращать внимание на одну особенность — минус питания, а это ножки «15» и «8», электрически связаны с корпусом микросхемы. Поэтому необходимо изолировать его от радиатора, который в любом случае будет использоваться в усилителе. Для этой цели необходимо использовать специальную термопрокладку. Если используется мостовая схема усилителя на TDA7294, обращайте внимание на вариант исполнения корпуса. Он может быть вертикального или горизонтального типа. Наиболее распространенным является вариант исполнения, обозначаемый как TDA7294V.

Защитные функции микросхемы TDA7294

В микросхеме предусмотрено несколько видов защиты, в частности, от перепада питающего напряжения. Если вдруг изменится напряжение питания, то микросхема уйдет в режим защиты, следовательно, не будет электрического повреждения. Выходной каскад также имеет защиту от перегрузок и короткого замыкания. Если корпус прибора нагревается до температуры 145 градусов, отключается звук. При достижении 150 градусов происходит переход в режим ожидания. Все выводы микросхемы TDA7294 защищены от электростатики.

Усилитель мощности

Просто, доступно каждому, а самое главное — дешево. Буквально за несколько часов вы можете собрать очень хороший усилитель звуковой частоты. Причем большую часть времени вы потратите на то, чтобы осуществить травление платы. Структура всего усилителя состоит из блоков питания и управления, а также 2-х каналов УНЧ. Старайтесь как можно меньше проводов использовать в конструкции усилителя. Придерживайтесь простых рекомендаций:

1. Обязательное условие — это подключение источника питания проводами к каждой плате УЗЧ.

2. Свяжите питающие провода в жгут. С помощью этого получится немного компенсировать магнитное поле, которое создается электрическим током. Для этого необходимо взять все три питающих провода — «общий», «минус» и «плюс», с небольшим натяжением сплести их в одну косичку.

3. Ни в коем случае не используйте в конструкции так называемые «земляные петли». Это случай, когда общий провод, соединяющий все блоки конструкции, замыкается в петлю. Провод массы необходимо подводить последовательно, начиная от входных далее к плате УЗЧ, и заканчиваться должен на выходных разъемах. Крайне важно входные цепи подключать при помощи экранированных проводов в изоляции.

Блок управления режимами ожидания и приглушения

В этой микросхеме имеется и приглушения. Осуществлять управление функциями нужно при помощи выводов «9» и «10». Включение режима происходит в том случае, если на этих ножках микросхемы нет напряжения, либо оно менее полутора вольт. Чтобы включить режим, необходимо подать на ножки микросхемы напряжение, значение которого превосходит 3,5 В. Чтобы управление платами усилителя происходило одновременно, что актуально для схем, построенных по типу моста, собирается один блок управления для всех каскадов.

Когда усилитель включается, в блоке питания заряжаются все конденсаторы. В блоке управления также один конденсатор накапливает заряд. При накапливании максимально возможного заряда происходит отключение режима ожидания. Второй конденсатор, применяемый в блоке управления, отвечает за функционирование режима приглушения. Он заряжается немного позже, поэтому режим приглушения отключается вторым.

Современные интегральные УМЗЧ класса D совмещают, казалось бы, несовместимое: высокий КПД и низкий коэффициент нелинейных искажений. В настоящей статье описаны основное принципы работы усилителей класса D и приведено описание линейки микросхем УМЗЧ американской фирмы MPS (Monolithic Power Systems).

В последнее время в схемотехнике усилителей мощности (УМЗЧ) получили развитие два взаимоисключающих направления:

Улучшение субъективного качества воспроизведения звука, как правило, за счет уменьшения экономичности (КПД) усилителя;

Повышение экономичности усилителя и уменьшение его размеров при сохранении высоких качественных показателей.

Первое направление характерно использованием в выходных каскадах УМЗЧ мощных полевых транзисторов и радиоламп (Hi-End), работающих очень часто в режимах класса А.

Второе направление характерно для носимой и автомобильной звуковоспроизводящей аппаратуры. Именно в реализации этого направления широко используются усилители класса D, а в высококачественной звуковоспроизводящей стационарной аппаратуре класс D используется чаще всего в усилителях для сабвуфера. Всего существует пять основных классов режимов работы активных элементов (транзисторов или ламп).

Это режимы работы класса А, В, АВ, С и D. Вспомним их особенности.

Режим работы класса А
Активный элемент (транзистор или лампа) открыт весь период сигнала. Усилители мощности класса А вносят минимальные искажения в усиливаемый сигнал, по имеют очень низкий К11Д. Они используются в од-потактпых и двухтактных УМЗЧ для среднечастотных динамиков и твитеров, где особенно важно, чтобы уровень нелинейных искажений был низким. Усилители класса А - самые дорогие.

Режим работы класса В
Активный элемент (транзистор или лампа) открыт только один полупериод входного сигнала. Усилители класса в имеют высокий кпд. но и коэффициент нелинейных искажений у них заметно выше. Обычно используются в двухтактных УМЗЧ для срсднсчастотных динамиков и динамиков mid-bass.

Режим работы класса АВ
Активный элемент (транзистор или лампа) и этом режиме открыт один полупериод полностью и часть другого полупериода входного сигнала. Режим класса АВ - это нечто среднее между классами А и В. Усилители класса АВ имеют более высокий кпд. чем усилители класса А, но вносят в сигнал меньшие нелинейные искажения, чем усилители класса В. Это наиболее распространенный класс массовых УМЗЧ.

Режим работы класса С

Класс С - это работа транзисторов при маленькой амплитуде напряжения запирания ниже, чем напряжение смещения. В этом случае амплитуда звукового сигнала меньше, чем напряжение смещения. В таком состоянии транзистор проводит только верхнюю часть положительной полуволны, что сильно искажает сигнал. Поэтому в аудио усилителях, этот класс не применяется. Такой режим работы транзисторов имеет высокий КПД (около 85%).

Режим работы класса D
В режиме работы класса D происходит преобразование входного сигнала в импульсы прямоугольной формы одинаковой амплитуды, длительность которых пропорциональна значению сигнала в каждый заданный момент времени (т.н. ШИМ — широтно-импульсная модуляция). Активные элементы выходного каскада при этом работают в ключевом режиме и имеют два состояния: транзистор или заперт, или полностью открыт. Усилители класса D имеют максимальный КПД, т.к. основные потери энергии па выходных мощных ключах происходят только в момент переключения, в открытом состоянии потери энергии минимальны и будут чем меньше, чем меньше сопротивление открытого ключа. Обычные усилители класса D имеют КПД более 90% и достаточно большой коэффициент нелинейных искажений (около 10%), по применение новых технологий (ноу-хау производителей) позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений до долей процента. Это заметно расширило область применения класса D в современных УМЗЧ.

Основные принципы работы УМЗЧ класса D
Принципиальная схема простейшего УМЗЧ класса D показана на рис. 1.

Рис. 1

Он состоит из широтно-импульсного модулятора (ШИМ) на транзисторе Q1, двухтактного мощного транзисторного ключа Q2, Q3 и фильтра нижних частот (ФНЧ), который отфильтровывает импульсные высокочастотные составляющие тока через громкоговоритель. Делитель па резисторах R1 и R2 задаст напряжение смещения Q1 и симметрию всей схемы. R3 - резистор нагрузки транзистора Ql. R4, С4 - цепь эмиттерной термостабилизации этого транзистора. С1 - конденсатор фильтра питающего напряжения. C5, R5, L1. C6 - фильтр нижних частот (ФНЧ). С7 - разделительный конденсатор. В состав усилителя класса D входит также генератор треугольного или пилообразного напряжения.

Частота работы этого генератора лежит, как правило, в пределах 200...600 кГц. Размах «пилы» от генератора и коэффициент усиления каскада на Q1 выбраны так, чтобы выходные транзисторные ключи Q2 и Q3 открывались попеременно до насыщения при переходе напряжения «пилы» через ноль. Эпюры напряжений, поясняющие работу этой схемы. показаны па рис. 2 . До момента времени А (см. рис. 2) звуковой сигнал па входе отсугствует. «Пила* абсолютно симметрична, и па эмиттерах транзисторов Q2 и Q3 образуются симметричные прямоугольные импульсы -меандр. При подаче па вход усилителя сигнала НЧ «пила» будет смещаться вверх или вниз. Изменятся моменты отпирания транзисторов и, как следствие, длительность выходных импульсов и пауза между ними (см. рис. 2). Эти параметры будут изменяться по закону входного низкочастотного (звукового) сигнала. Полученный импульсный сигнал с переменной скважностью называют широтно-имиульспым, или ШИМ-сигиалом, а процесс его получения — широтпо-импульсной модуляцией (ШИМ). ШИМ-сигпал содержит НЧ-составляющую. по форме повторяющую модудирующий сигнал. Если ШИМ-сигнал с выхода транзисторных ключей пропустить через ФНЧ, то он пропустит эту составляющую на громкоговоритель и подавит ВЧ-составляющие ШИМ-сигпала. За счет неполного подавления ВЧ-составляющсй переменное напряжение на громкоговорителе будет несколько изрезанным, что можно увидеть па увеличенном фрагменте к нижнему графику рис. 2 . Изрезанность уменьшается с увеличением частоты генератора ШИМ, улучшением качества ФНЧ и применением некоторых ноу-хау, которые тщательно оберегают фирмы -производители микросхем усилителей класса D.

Усилители класса D на биполярных транзисторах ушли в прошлое. Основой современного УМЗЧ класса D являются мощные ключи па МДП-транзисторах, отличающиеся высоким быстродействием и низким сопротивлением канала в открытом состоянии. При использовании таких транзисторов в ключевом режиме достигается высокий КПД. Две практические схемы УМЗЧ класса D на МДП-транзисторах и операционном усилителе приведены в статье .

Настоящий бум в использовании режима работы класса D в УМЗЧ начался с появления таких специализированных микросхем, как ZXCD1000 фирмы Zeiex |2|, и ряда других. Эти микросхемы называют драйверами усилителей класса D. Они содержат ШИМ с генератором «пилы» частотой 2200 кГц и обеспечивают управление внешними ключами на МДП-траизисторах. Многие из этих драйверов могут управлять четырьмя внешними выходными ключами па МДП-транзисторах, включённых мостом.

Следующим этапом в развитии УМЗЧ класса D стало создание микросхем, в которые интегрирован не только драйвер, но и выходные ключи па МДП-траизисторах. Именно к таким микросхемам относятся МР7720, МР7731 и МР7781 фирмы MPS (Monolithic Power Systems). Все они монофонические. О номинальной выходной мощности говорит предпоследняя цифра в наименовании: МР7720 - 20 Вт, МР7731 - 30 Вт, МР7781 - 80 Вт. Пиковая выходная мощность этих микросхем вдвое больше. Рассмотрим особенности и схемы включения каждой из них.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА

• Аудиоусилители от MPS с выходной мощностью до 80 Вт в корпусе S0IC24 не требуют внешнего теплоотвода
• Глубокая обратная связь, а также интегрированные мощные полевые транзисторы позволяют достичь качества звука на уровне усилителей класса АВ
• Стабильная выходная мощность в широком диапазоне питающих напряжений
• Однополярное питание
• Минимальная внешняя обвязка
• Коэффициент нелинейных искажений менее 0.1%
• Расширенный диапазон температур -40...+85°С

Микросхема УМЗЧ МР7720
Микросхема МР7720 выпускается в корпусах SOIC8 (для поверхностного монтажа) и PDIP8, которые имеют по 8 выводов и одинаковую цоколёвку, или, как сейчас принято говорить, распиповку. УМЗЧ на этой микросхеме имеет поминальную мощность 20 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и напряжении питания 24 В. Диапазон воспроизводимых частот -20 Гц....20 кГц. Он имеет КПД 90% при нелинейных искажениях не более 0.1% для всего диапазона частот и выходной мощности 1 Вт (0,06...0,07% для частоты 1 кГц). Напряжение питания 7,5...24 В. В микросхему встроены дна выходных ключа па МДП-транзисторах, которые включены последовательно по питанию (полумост).

Рис. 3

Типовая принципиальная схема УМЗЧ класса D па микросхеме МР7720 изображена па рис. 3 . а назначение выводов згой микросхемы приведено в таблице 1 .

Таблица 1 . Назначение выводов микросхемы МР7720

Схема включения этой микросхемы очень напоминает ОУ или УМЗЧ на микросхемах, которые работают в привычных режимах классов А, В или АВ. Микросхема U1 МР7720 имеет дифференциальный вход (выводы 1 и 2), его положительный (неивертирующий) вывод в данной схеме используется как вход напряжения смещения, который задаёт режим микросхемы, а главное - симметрию схемы. Напряжение смещения на неивертирующем входе (вывод 1) должно быть равно половине напряжения питания, оно формируется делителем R3, R2. Конденсатор С2 блокирует этот вывод по переменному напряжению. Следует заметить, что асимметрия схемы может привести к увеличению нелинейных искажений и даже к перегреву одного из выходных ключей и выходу микросхемы из строя. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход микросхемы (вывод 2) через разделительный конденсатор С1 и ограничивающий резистор R1. В позиции С1 фирма - разработчик микросхемы рекомендует использовать керамический конденсатор типов NPO, X7R, X5R или эквивалентных им типов. Коэффициент усиления по напряжению микросхемы определяется соотношением номиналов резисторов цепи ООС R1 и R4 и может быть рассчитан по формуле:
KU=R4/R1.

Для повышения размаха выходных импульсов микросхемы используется известная по обычным двухтактным бестрансформаторным усилителям схема повышения КПД с конденсатором вольтодобавки С7, который включён между выходом (выводом 7) и входом цепи вольтодобавки (вывод 5). Ёмкость конденсатора С7 выбирается в пределах 0,1...1 мкФ. Для защиты внутренних цепей микросхемы от перегрузки параллельно С7 подключён стабилитрон D2 с напряжением стабилизации 6,2 В. Для выделения усиленного сигнала и подавления высокочастотных импульсных составляющих в нагрузке к выходу (вывод 7) подключён ФПЧ, состоящий из дросселя L1 и конденсатора С8. Конденсатор С9 - разделительный. Диод Шоттки D1 гасит индукционные токи и выбросы ЭДС, возникающие в L1 в моменты переключения выходных ключей, когда оба ключа заперты. Частота ШИМ-преобразования задаётся цепью обратной связи R4, СЗ, и при указанных на схеме номиналах она составляет 600 кГц. При большей частоте увеличиваются потери мощности, а при меньшей - нелинейные искажения. С4 - конденсатор ООС по высокой частоте. Конденсаторы Сб, С5 - развязывающие фильтра питания. Для устранения прохождения импульсной помехи по цепям питания конденсатор С5 должен быть расположен между выводами 6 и 8 микросхемы, причём как можно ближе к этим выводам. Упрощённо работу этого УМЗЧ можно объяснить следующим образом. Входной сигнал через Cl, R1 поступает на инвертирующий вход микросхемы (вывод 2). Это приводит к изменению длительности и скважности импульсов частотой 600 кГц на выходе микросхемы (вывод 7) по закону изменения моментального значения входного сигнала и к появлению в выходном сигнале усиленной НЧ-составляющей, повторяющей по форме входной сигнал, которая через ФНЧ L1, C8 и разделительный конденсатор С9 поступает на громкоговоритель. Добавить к этому можно только то, что входной и выходной сигналы противофазны.

Микросхема УМЗЧ МР7731

Микросхема МР7731 выпускается в корпусе TSSOP20F для поверхностного монтажа, который имеет 20 выводов и металлическую контактную площадку сверху для теплового контакта с радиатором. Номинальная мощность УМЗЧ на микросхеме МР7731 составляет 30 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и напряжении питания 16 В. Диапазон воспроизводимых частот 20 Гц..„20 кГц. КПД 90% при выходной мощности 5 Вт. Нелинейные искажения не более 0,1% для всего диапазона частот при выходной мощности 1 Вт. Напряжение питания 7,5 --.24 В. В микросхему" встроены четыре выходных ключа на МДП-транзисторах, которые включены мостом. Особенностью монофонических мостовых УМЗЧ является то, что они имеют два, как правило, равноценных усилительных канала с выходными ключами, которые включены полумостом. То есть микросхема МР7731 содержит два канала, близких по структуре к микросхеме МР7720. Соль в том, что эти каналы работают в противофазе, а нагрузка (громкоговоритель) подключена без разделительных конденсаторов между выходами этих каналов, т.к. постоянное напряжение на каждом из выводов выхода равно половине напряжения питания. Для противофазного управления обычно используется включение каналов методом «ведущий - ведомый» (Master - Slave), т.е. оба усилителя включены по входному сигналу последовательно (см. рис. 4 ).

Рис. 4.

С1, С2 - разделительные конденсаторы. R1. R2-делитель напряжения сигналов, L1, СЗ и L2, С4-ФНЧ

Для такого включения оба канала должны быть инвертирующими усилителями. Сигнал на второй канал поступает с выхода первого через делитель Rl, R2 (см. рис. 4 ) или ограничивающий резистор.

Рис. 5

Типовая принципиальная схема УМЗЧ класса D на микросхеме МР7731 изображена на рис. 5 , а назначение выводов этой микросхемы приведено в таблице 2 .

Таблица 2

Номер вывода	Обозначение	Назначение
1	NC	Не используется
2	PIN1	Неинвертирующий вход канала 1. Используется как вход напряжения смещения (опорного напряжения)
3	NIN1	Инвертирующий вход канала 1
4	AGND1	Корпус аналоговой части 1
5	NC	Не используется
6	EN1	Вход разрешения канала 1. Высокий уровень - МС включена. Низкий уровень - выключена
7	NIN2	Инвертирующий вход канала 2
8	PIN2	Неинвертирующий вход канала 2. Используется как вход напряжения смещения (опорного напряжения)
9	AGND2	Корпус аналоговой части 2
10	EN2	Вход разрешения канала 2. Высокий уровень - МС включена. Низкий уровень - выключена
11	NC	Не используется
12	BS2
13	VPP2	Вход напряжения питания канала 2 (7,5…24 В
14	SW2	Выход канала 2
15	PGND2	Корпус цепей питания 2
16	NC	Не используется
17	BS1
18	VPP1
19	SW1	Выход канала 1
20	PGND1	Корпус цепей питания 1

Разберёмся в назначении деталей УМЗЧ на микросхеме МР7731 по схеме (рис. 5). Напряжение смещения на неивер-тирующих входах обоих каналов (выводы 2 и 8), равное половине напряжения питания, формируется делителем R2, R5. Конденсатор 09 шунтирует эти выводы по переменному напряжению, а конденсаторы С54 и С41 задают частоты ШИМ-преобразования 1-го и 2-го каналов соответственно. Эти конденсаторы должны быть расположены как можно ближе к выводам, возле которых они нарисованы на схеме. С53 - конденсатор фильтра питания, а С55 и С42 -развязывающие конденсаторы, которые также надо располагать как можно ближе к выводам, возле которых они нарисованы. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход канала 1 (вывод 3) через разделительный конденсатор С35 и ограничивающий резистор R16. Коэффициент усиления по напряжению канала 1 микросхемы определяется соотношением сопротивлений резисторов цепи ООС R14hR16, а канала 2 - соотношением R44 и R34. ООС по ВЧ в канале 1 осуществляется через конденсатор С29. а в канале 2 - через С34. Конденсатор С37 - это конденсатор вольтодобавки канала 1, а С22 - конденсатор вольтодобавки канала 2. Они повышают КПД усилителя. Параллельно этим конденсаторам подключены стабилитроны D13 и D15 с напряжением стабилизации 6,2 В. Усиленный выходной сигнал звука выделяется в ФИЧ на выходах каналов 1 (L4, С47) и 2 (L3, С43) и поступает на громкоговоритель. ФИЧ подавляют высокочастотные импульсные составляющие ШИМ-сиг-нала на выходах микросхемы и не пропускают их в нагрузку. Диоды Шоттки D6, D8 гасят индукционные токи и выбросы ЭДС, возникающие в катушках L4 и L3 в моменты переключения выходных ключей, когда все они запираются. Эти катушки должны быть рассчитаны на номинальный ток 2,6 А. Каждый из каналов имеет свой вход разрешения EN1 (вывод 6) и EN2 (вывод 10). При низком уровне напряжения на этих выводах микросхема будет находиться в дежурном режиме, а при высоком - в рабочем.

Микросхема УМЗЧ МР7781

Микросхема МР7781 выпускается в корпусе SOIC24 для поверхностного монтажа, который имеет 24 вывода и металлическую площадку сверху для теплового контакта с радиатором. Поминальная мощность монофонического УМЗЧ на микросхеме МР7781 80 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и напряжении питания 24 В. Диапазон воспроизводимых частот 20 Гц....20 кГц. КПД 95% при выходной мощности 80 Вт. Нелинейные искажения не более 0,1% для всего диапазона частот при выходной мощности 1 Вт. Напряжение питания 7,5 -.24 В. В микросхему встроены четыре выходных ключа на МДП-транзисторах, которые включены мостом. Микросхема МР7781 имеет два равноценных усилительных канала с дифференциальными входами и выходными МДП-ключами, которые включены полумостом. Микросхема содержит два канала усиления, каждый из которых заканчивается полумостом на МДП-транзисторах. Все это напоминает МР7731, но в отличие от этой микросхемы, в типовом включении МР7781 используется схема, которую можно назвать параллельно-последовательным включением каналов усиления (см. рис. 6 ). В этой схеме входной сигнал поступает сразу на входы обоих каналов усиления. Причём в одном канале он поступает на неинвертирующий вход, а в другом - на инвертирующий. Поэтому к верхнему и нижнему выводам громкоговорителя прикладываются одинаковые по амплитуде, но противофазные напряжения сигналов, что видно из графиков, показанных на схеме (рис. 6 ). Соотношения сопротивлений ограничивающего резистора R1 и резисторов делителей цепей ООС R2, R3, R4, R5 определяют коэффициент усиления схемы. Через делители R2, R3 и R4, R5 задаются также напряжения смещения на входах и осуществляются отрицательные обратные связи (ООС) по постоянному напряжению, которые стабилизируют режим каналов усиления, т.е. эти делители задают постоянные напряжения на выходах каналов, равные половине напряжения питания, и за счёт ООС поддерживают их неизменными.

Рис. 6. Упрощенная схема УМЗЧ с мостовым выходом (с параллельно-последовательным управлением)

С1 - разделительный конденсатор,
R1 - ограничивающий резистор,
R2, R3 и R4, R5 - делители цепей 00С по постоянному и переменному напряжению,
L1, С2 и L2, СЗ - ФНЧ

Микросхема МР7781 имеет более сложную внутреннюю организацию, чем рассмотренные выше микросхемы. Это косвенно подтверждается количеством и назначением выводов микросхемы, что отражено в таблице 3 .

Таблица 3 . Назначение выводов микросхемы МР7781

Номер вывода	Обозначение	Назначение
1	DR1	Выход управления стабилизатором напряжения питания низковольтной части канала 1
2	NC	Не используется (рекомендуется подключать к выводу 1 или 3)
3	GND	Корпус внутреннего модулятора
4	AI2	Неинвертирующий вход канала 2
5	BI2	Инвертирующий вход канала 2 (вход AUDIO и ООС)
6	MO2	Выход внутреннего ШИМ+канала 2 (с открытым стоком)
7	SHDN2	Вход разрешения канала 2. Активный уровень - низкий
8	BS2	Вход цепи вольтодобавки канала 2
9	GND	Корпус цепей питания канала 2
10	SW2	Выход канала 2
11	V+	Вход напряжения питания ШИМ (7,5…24 В)
12	M2	Вход сигнала ШИМ на предоконечный каскад канала 2
13	DR2	Выход управления стабилизатором напряжения питания низковольтной части канала 2
14	NC	Не используется
15	V+	Вход напряжения питания канала 2 (7,5…24 В)
16	MO1	Выход внутреннего ШИМ+канала 1 (с открытым стоком)
17	AI1	Инвертирующий вход канала 1 (вход ООС)
18	BI1	Неинвертирующий вход канала 1 (вход AUDIO)
19	SHDN1	Вход разрешения канала 1. Активный уровень + низкий
20	BS1	Вход цепи вольтодобавки канала 1
21	GND	Корпус цепей питания
22	SW1	Выход канала 1
23	V+	Вход напряжения питания канала 1 (7,5…24 В)
24	M1	Вход сигнала ШИМ на предоконечный каскад канала 1

Типовая принципиальная схема УМЗЧ на микросхеме МР7781 показана на рис. 7 . Входной сигнал подаётся на выводы 5 и 18 микросхемы через ограничивающий резистор R20 и разделительный конденсатор С25. Резисторы R3, R5, R7, R17, R19, R21, R12, R8 и конденсаторы Сб, С24, С9, С15 входят в цепи ООС по постоянному и переменному напряжению. Эти цепи задают коэффициент усиления микросхемы и постоянные напряжения, равные половине напряжения питания, в средних точках, т.е. на выходах каналов мостового УМЗЧ (выводы 10 и 22 микросхемы). Конденсатор СЮ в канале 1 и С18а в канале 2 - конденсаторы вольтодобав-ки, которые необходимы для повышения КПД усилителя.

Рис. 7. Принципиальная схема УМЗЧ класса D на микросхеме МР7781

LI, C2, L2, C2, C13, R2, C5, R18, C23 - это детали ФПЧ, которые пропускают на громкоговоритель сигнал звука и подавляют импульсные ВЧ-состав-ляющие сигнала ШИМ. Катушки ФПЧ L1 и L2 должны быть рассчитаны на номинальный ток 5 А. Оптимальная частота ШИМ-преобразования для микросхемы МР7781 составляет 400 кГц. Она определяется ёмкостью конденсатора СИ, который включён между выводами дифференциальных входов этой микросхемы (между соединёнными по два выводами 5, 18 и 4, 17). Гашение выбросов ЭДС и индукционных токов, возникающих в катушках ФНЧ L1 и L2 в моменты пе-реключения выходных ключей, когда все они заперты, осуществляется диодами Шоттки D1 и D5.

Каждый из каналов имеет вход разрешения (активный уровень низкий). Вывод 19 (SIIDN1) - это вход разрешения канала 1, а вывод 7 (SIIDN2) - вход разрешения канала 2. Эти выводы соединены вместе. Высокий уровень (сигнал запрета) формируется с помощью параметрического стабилизатора R6, D3. При этом уровне усилитель отключён и находится в режиме MUTE, который характерен малым током потребления (

Чтобы получить столь малый ток потребления в режиме MUTE, в микросхему встроены стабилизаторы питания низковольтной части и схема их коммутации. Сигналы управления этой схемы выводятся из микросхемы через выводы 1 (DR1) и 13 (DR2), а затем через коммутирующие диоды D2 и D4 поступают соответственно на выводы 20 (BS1) и 8 (BS2). Кроме того, в рабочем режиме высокий уровень управляющего сигнала с вывода 13 (DR2) открывает ключ на биполярном транзисторе Q1. Через этот транзистор напряжение питания поступает в точку соединения резисторов R1 и R11. У микросхемы МР7781 есть ещё четыре интересных вывода. Это выводы 16 (MOl), 24 (Ml), 6 (М02) и 12 (М2). MOl и М02 - это выходы широтно-импульсных модуляторов соответствующих каналов, a Ml и М2 - это входы выходных ключей микросхемы. Выводы МО и М с одинаковыми номерами соединены между собой. Кроме того, выходы MO1 и МО2 имеют открытый сток. Подтягивающие резисторы (резисторы внешней нагрузки), подключённые между этими выводами и напряжением питания на эмиттере транзистора Q1, - это известные уже резисторы R1 и Rl 1. C1 - конденсатор фильтра питания, а конденсаторы СЗ, С12, С16, С8, С10, С14 и С18 - развязывающие. Для улучшения развязки и уменьшения наводок их рекомендуется устанавливать как можно ближе к соответствующим выводам микросхемы. Для устранения характерного для УМЗЧ щелчка при включении в схему установлены конденсаторы С7 и С9.

Для обеспечения стабильности работы и повторяемости схемы резисторы R3, R5, R7, R17, R19, R21 и R12 должны иметь допуск 1%. Такой же допуск должен иметь и резистор R6.

Следует заметить, что все три микросхемы, представленные в этой статье, имеют встроенную температурную защиту и защиту от коротких замыканий по выходу. Основные особенности и параметры этих микросхем сведены в таблицу 4.

Таблица 4 . Особенности микросхем УМЗЧ класса D фирмы NIPS

Особенности	Микросхемы
	MP7720	MP7731	MP7781
Номинальная мощность при ипит = 24 В и нагрузке 4 Ом, Вт	20		80
Коэффициент нелинейных искажений (THD+N) на частоте 1 кГц при выходной мощности 1 Вт, %	0,1	0,1	0,2
КПД, %	90 (при 20 Вт)	90 (при 5 Вт)	95 (при 80 Вт)
Частота преобразования ШИМ, кГц	600	600	400
Напряжение питания, В	7,5…24	7,5…24	7,5…24
Эффективное напряжение входного сигнала, В	1	1	1
Выход	Полумост	Мост	Мост
Сопротивление канала выходных МДП+ключей в состоянии насыщения, Ом	0,180	0,180	0,105
Динамический диапазон, дБ	93	80	90
Корпус	SOIC8 или PDIP8	TSSOP20F	SOIC24

Коэффициент нелинейных искажений, указанный в таблице, достижим и гарантируется только на частоте 1 кГц при выходной мощности 1 Вт. С ростом частоты и мощности он повышается. Зависимость коэффициента нелинейных искажений микросхемы МР7720 от мощности (при частоте сигнала 1 кГц, напряжении питания 24 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом) изображена на рис. 8 а, а от частоты сигнала (при напряжении питания 24 В, сопротивлении нагрузки 4 Ом и мощности 19,6 Вт) - на рис. 8 б.

Рис. 8. Зависимость коэффициента нелинейных искажений микросхемы МР7720:

а) от мощности при частоте сигнала 1 кГц, напряжении питания 24 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом;
б) от частоты при напряжении питания 24 В, сопротивлении нагрузки 4 Ом и мощности 19,6 Вт

В заключение хочу заметить, что существует ещё несколько разновидностей усилителей с ШИМ. Во-первых, это усилитель «класса Т», широтно-импульсный модулятор которого меняет не только скважность, но и частоту выходного ШИМ-сигнала. Во-вторых, это так называемый усилитель «класса N», информацию о котором можно найти в статье . Это также усилитель, работающий в ключевом режиме, но совмещённый с сетевым блоком питания.

Дополнительную информацию о микросхемах производства Monolithic Power Systems можно найти на сайте фирмы .

Литература
1. Савельев Е. Усилитель класса D для сабвуфера. Радио. 2003. № 5.
2. Дайджест «Новая техника и технология». Радиохобби. 2001. № 2. С. 9.
3. Калганов А. Автомобильный УМЗЧ с блоком питания. Радио. 2002. № 7. С. 20...22.
4. monolithicpower.com

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Октябрь 2004 Игорь Безверхний (г. Киев, Украина)

Изготовление хорошего усилителя мощности всегда было одним из нелегких этапов при конструировании аудио-аппаратуры. Качество звучания, мягкость басов и отчетливое звучание средних и высоких частот, детализация музыкальных инструментов - все это пустые слова без качественного усилителя мощности низкой частоты.

Предисловие

Из разнообразия самодельных усилителей НЧ на транзисторах и интегральных микросхемах, которые я изготавливал, лучше из всех себя проявила схема на микросхеме-драйвере TDA7250 + КТ825 , КТ827 .

В данной статье я расскажу как изготовить схему усилителя усилителя, которая отлично подойдет для использования в самодельной аудио-аппаратуре.

Параметры усилителя, пара слов о TDA7293

Основные критерии по которым отбиралась схема УНЧ для усилителя Phoenix-P400:

• Мощность примерно 100Вт на канал при нагрузке 4Ом;
• Питание: двуполярное 2 х 35В (до 40В);
• Небольшое входное сопротивление;
• Небольшие габариты;
• Высокая надежность;
• Быстрота изготовления;
• Высокое качество звука;
• Низкий уровень шумов;
• Небольшая себестоимость.

Достаточно не простое сочетание требований. Сначала опробовал вариант на основе микросхемы TDA7293, но оказалось что это не то что мне нужно, и вот почему...

За все время мне довелось собрать и опробовать разные схемы УНЧ - транзисторные из книг и публикаций журнала Радио, на различных микросхемах...

Хочу сказать свое слово о TDA7293 / TDA7294, поскольку в Интернете о ней написано очень много, и не раз встречал что мнение одного человека противоречит мнению другого. Собрав несколько клонов усилителя на этих микросхемах сделал для себя некоторые выводы.

Микросхемы действительно неплохие, хотя многое зависит от удачной разводки печатной платы (в особенности линий земли), хорошего питания и качества элементов обвязки.

Что меня сразу порадовало в ней - так это достаточно большая отдаваемая в нагрузку мощность. Как для однокристального интегрального усилителя НЧ выходная мощность очень хорошая, также хочу отметить очень низкий уровень шумов в режиме без сигнала. Важно позаботиться о хорошем активном охлаждением микросхемы, поскольку чип работает в режиме "кипятильника".

Что мне не понравилось в усилителе на 7293, так это низкая надежность микросхемы: из нескольких купленных микросхем, в самых разных точках продажи, рабочих осталось только две! Одну спалил перегрузив по входу, 2 сгорели сразу же при включении (похоже что заводской дефект), еще одна почему-то сгорела при повторном 3-м включении, хотя до этого работала нормально и никаких аномалий не наблюдалось... Может просто не повезло.

А теперь, главное из-за чего я не хотел использовать модули на TDA7293 в своем проекте - это заметный моему слуху "металлизированный" звук, в нем не слышно мягкости и насыщенности, немного туповаты средние частоты.

Сделал для себя вывод что этот чип отлично годится для сабвуферов или усилителей НЧ, которые будут бубнеть в багажнике авто или на дискотеках!

Касаться темы однокристальных усилителей мощности далее я не буду, нужно что-то более надежное и качественное, чтобы не так дорого обходилось при опытах и ошибках. Собирать 4 канала усилителя на транзисторах - это хороший вариант, но достаточно громоздкий в исполнении, также он может быть сложен в настройке.

Так на чем же собирать если не на транзисторах и не на интегральных микросхемах? - и на том и на другом, умело скомбинировав их! Будем собирать усилитель мощности на микросхеме-драйвере TDA7250 с мощными составными транзисторами Дарлингтона на выходе.

Схема усилителя мощности НЧ на микросхеме TDA7250

Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20 - это надежный стерео-драйвер для транзисторов Дарлингтона (составные транзисторы с высоким коэффициентом усиления), на основе которого можно построить высококачественный двухканальный стерео-УМЗЧ.

Выходная мощность такого усилителя может достигать и даже превышать 100Вт на канал при сопротивлении нагрузки 4Ом, она зависит от типа используемых транзисторов и напряжения питания схемы.

После сборки экземпляра такого усилителя и первых испытаний, я был приятно удивлен качеством звучания, мощностью и тем как "оживала" музыка издаваемая этой микросхемой в компании с транзисторами КТ825, КТ827. В композициях начали прослушиваться очень мелкие детали, инструменты звучали насыщенно и "легко".

Спалить данную микросхему можно несколькими способами:

• Переполюсовка линий питания;
• Превышение уровня максимально допустимого напряжения питания ±45В;
• Перегрузка по входу;
• Высоким статическим напряжением.

Рис. 1. Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20, внешний вид.

Даташит (datasheet) на микросхему TDA7250 - (135 КБ).

На всякий случай, я приобрел сразу 4 микросхемы, каждая из которых - это 2 канала усиления. Микросхемы покупались в интернет-магазине по цене примерно 2$ за штучку. На базаре за такую микросхему хотели уже более 5$!

Схема, по которой был собран мой вариант, не во многом отличается от той, которая приведена в даташите:

Рис. 2. Схема стерео-усилителя низкой частоты на микросхеме TDA7250 и транзисторах КТ825, КТ827.

Для этой схемы УМЗЧ был собран самодельный двуполярный блок питания на +/- 36В, с емкостями 20 000 мкФ в каждом плече (+Vs и -Vs).

Детали для усилителя мощности

Расскажу подробнее об особенностях деталей усилителя. Перечень радиодеталей для сборки схемы:

Название	Количество, шт	Примечание
TDA7250	1
КТ825	2
КТ827	2
1,5 кОм	2
390 Ом	4
33 Ом	4	мощностью 0,5Вт
0,15 Ом	4	мощностью 5Вт
22 кОм	3
560 Ом	2
100 кОм	3
12 Ом	2	мощностью 1Вт
10 Ом	2	мощностью 0,5Вт
2,7 кОм	2
100 Ом	1
10 кОм	1
100 мкФ	4	электролитический
2,2 мкФ	2	слюдяной или пленочный
2,2 мкФ	1	электролитический
2,2 нФ	2
1 мкФ	2	слюдяной или пленочный
22 мкФ	2	электролитический
100 пФ	2
100 нФ	2
150 пФ	8
4,7 мкФ	2	электролитический
0,1 мкФ	2	слюдяной или пленочный
30 пф	2

Катушки индуктивности на выходе УМЗЧ наматываются на каркасе диаметром 10мм и содержат по 40 витков эмалированного медного провода диаметром 0,8-1мм в два слоя (по 20 витков на слой). Чтобы витки не распадались их можно скрепить плавким силиконом или клеем.

Конденсаторы С22, С23, С4, С3, С1, С2 должны быть рассчитаны на напряжение 63В, остальные электролиты - на напряжение от 25В. Входные конденсаторы С6 и С5 - неполярные, пленочные или слюдяные.

Резисторы R16-R19 должны быть рассчитаны на мощность не менее 5Ватт. В моем случае применены миниатюрные цементные резисторы.

Сопротивления R20-R23 , а также RL можно устанавливать мощностью от 0,5Вт. Резисторы Rx - мощностью не менее 1Вт. Все остальные сопротивления в схеме можно ставить мощностью от 0,25Вт.

Пары транзисторов КТ827+КТ825 лучше подбирать с наиболее близкими параметрами, например:

1. КТ827А (Uкэ=100В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт);
2. КТ827Б (Uкэ=80В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
3. КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
4. КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт).

В зависимости от буквы в конце маркировки у транзисторов КТ827 меняются только напряжения Uкэ и Uбэ, остальные же параметры идентичны. А вот транзисторы КТ825 с разными буквенными суффиксами уже разнятся многими параметрами.

Рис. 3. Цоколевка мощных транзисторов КТ825, КТ827 и TIP142, TIP147.

Используемые в схеме усилителя транзисторы желательно проверить на исправность. Транзисторы Дарлингтона КТ825, КТ827, TIP142, TIP147 и другие с высоким коэффициентом усиления, содержат внутри два транзистора, парочку сопротивлений и диод, поэтому обычной прозвонки мультиметром здесь может оказаться не достаточно.

Для проверки каждого из транзисторов можно собрать простую схемку со светодиодом:

Рис. 4. Схема проверки транзисторов структуры P-N-P и N-P-N на работоспособность в ключевом режиме.

В каждой из схем при нажатии кнопки светодиод должен зажечься. Питание можно брать о +5В до +12В.

Рис. 5. Пример проверки работоспособности транзистора КТ825, структуры P-N-P.

Каждую из пар выходных транзисторов нужно обязательно установить на радиаторы, поскольку уже на средней выходной мощности УНЧ их нагрев будет достаточно заметным.

В даташите на микросхему TDA7250 приводят рекомендуемые пары транзисторов и мощность которую можно извлечь используя их в данном усилителе:

При нагрузке 4 Ома
Мощность УНЧ	30 Вт	+50 Вт	+90 Вт	+130 Вт
Транзисторы	BDW93, BDW94A	BDW93, BDW94B	BDV64, BDV65B	MJ11013, MJ11014
Корпуса	TO-220	TO-220	SOT-93	TO-204 (TO-3)
При нагрузке 8 Ом
Мощность УНЧ	15 Вт	+30 Вт	+50 Вт	+70 Вт
Транзисторы	BDX53, BDX54A	BDX53, BDX54B	BDW93, BDW94B	TIP142, TIP147
Корпуса	TO-220	TO-220	TO-220	TO-247

Крепление транзисторов КТ825, КТ827 (корпус TO-3)

Особое внимание следует обратить на монтаж выходных транзисторов. К корпусу транзисторов КТ827, КТ825 подключен коллектор, потому если корпуса двух транзисторов в одном канале случайно или намеренно замкнуть то получится короткое замыкание по питанию!

Рис. 6. Транзисторы КТ827 и КТ825 подготовлены к монтажу на радиаторы.

Если транзисторы планируется крепить на один общий радиатор, то их корпуса нужно изолировать от радиатора через слюдяные прокладки, предварительно промазав их с обеих сторон термопастой, для улучшения теплообмена.

Рис. 7. Радиаторы, которые были мною использованы для транзисторов КТ827 и КТ825.

Чтобы долго не описывать как можно выполнить изолированный монтаж транзисторов на радиаторы, приведу простой чертеж на котором все подробно показано:

Рис. 8. Изолированное крепление транзисторов КТ825 и КТ827 на радиаторы.

Печатная плата

Теперь расскажу о печатной плате. Развести ее не составит особого труда, поскольку схема почти полностью симметрична по каждому каналу. Нужно стараться максимально отдалить входные и выходные цепи друг от друга - это предотвратит самовозбуждение, множество помех, убережёт от лишних проблем.

Стеклотекстолит можно брать толщиной от 1 до 2х миллиметров, в принципе особой прочности плате и не нужно. После травления дорожки нужно хорошо залудить припоем с канифолью (или флюсом), не игнорируйте этот шаг - это очень важно!

Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша. Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:

Рис. 9. Печатная плата усилителя и расположение компонентов на ней (клик - открыть в полный размер).

Конденсаторы С21, С3, С20, С4 - на плате нарисованной вручную отсутствуют, они нужны для фильтрации напряжения по питанию, я их установил в самом блоке питания.

UPD: Спасибо Александру за разводку печатной платы в Sprint Layout!

Рис. 10. Печатная плата для УМЗЧ на микросхеме TDA7250.

В одной из моих статей я рассказал как изготовить эту печатную плату методом ЛУТ .

Скачать печатную плату от Александра в формате *.lay(Sprint Layout) - (71 КБ).

UPD . Привожу здесь другие печатные платы, упоминаемые в комментариях к публикации:

Насчет соединительных проводов по питанию и на выходе схемы УМЗЧ - они должны быть как можно короче и с поперечным сечением не менее 1,5мм. В данном случае, чем меньше длина и больше толщина проводников, тем меньше потерь тока и наводок в схеме усиления мощности.

В результате получились 4 канала усиления на двух маленьких платках:

Рис. 11. Фото готовых плат УМЗЧ для для четырех каналов усиления мощности.

Налаживание усилителя

Правильно собранная и из исправных деталей схема начинает работать сразу. Перед включением конструкции к источнику питания нужно тщательно осмотреть печатную плату на отсутствие замыканий, а также удалить лишнюю канифоль с помощью пропитанного в растворителе кусочка ваты.

Подключать акустические системы к схеме при первом включении и при экспериментах рекомендую через резисторы сопротивлением 300-400 Ом, это спасет динамики от повреждения в случае если что-то пойдет не так.

На вход желательно подключить регулятор громкости - один сдвоенный переменный резистор или же два по отдельности. Перед включением УМЗЧ ставим полузнок раезистора(ов) в левое крайнее положение, как на схеме (минимальная громкость), потом подключив источник сигнала к УМЗЧ и подав на схему питание можно плавно увеличивать громкость, наблюдая как себя поведет собранный усилитель.

Рис. 12. Схематическое изображение подключения переменных резисторов в качестве регуляторов громкости для УНЧ.

Переменные резисторы можно применить любые с сопротивлением от 47 КОм до 200 КОм. В случае использования двух переменных резисторов желательно чтобы их сопротивления были одинаковыми.

Итак, проверяем работоспособность усилителя на небольшой громкости. Если со схемой все хорошо, то плавкие предохранители по линиям питания можно заменить на более мощные (2-3 Ампера), дополнительная защита в процессе эксплуатации УМЗЧ не помешает.

Ток покоя выходных транзисторов можно измерить, включив в разрыв коллектора каждого из транзисторов Амперметр или мультиметр в режиме измерения тока (10-20А). Входы усилителей нужно подключить к общему-земле (полное отсутствие входного сигнала), на выходы усилителей подключить акустические системы.

Рис. 13. Схема включения амперметра для измерения тока покоя выходных транзисторов усилителя мощности звука.

Ток покоя транзисторов в моем УМЗЧ с применением КТ825+КТ827 составляет примерно 100мА (0,1А).

Плавкие предохранители по питанию также можно заменить мощными лампами накаливания. Если какой-то из каналов усилителя поводит себя неадекватно (гул, шум, перегрев транзисторов), то возможно что проблема кроется в длинных проводниках, идущим к транзисторам, попробуйте уменьшить длину этих проводников.

В завершение

На этом пока что все, в следующих статьях расскажу как изготовить блок питания для усилителя, индикаторы выходной мощности, схемы защиты для акустических систем, о корпусе и передней панели...

Одним из первых мною был собран усилитель на TDA7294 по схеме предложенной производителем.

Вместе с тем, качество воспроизведения звука особенно в области высоких частот меня не очень устраивало. В сети интернет мое внимание привлекла статья LINCOR, размещенная на сайте datagor.ru. Восторженные отзывы автора о звучании УМЗЧ на TDA7294, собранного по схеме источника тока, управляемого напряжением (ИТУН), меня заинтриговали. В результате мной был собран УМЗЧ по следующей схеме.

Схема работает следующим образом. Сигнал со входа IN поступает через проходной конденсатор C1 на низкоомное плечо обратной связи R1 R3, которое вместе с конденсатором C2 образует ФНЧ, препятствующий проникновению наводок и ВЧ шумов в звуковой тракт. Вместе с резистором R4, входная цепь создает первый сегмент ООС, Ку которого равен 2.34. Далее, если бы не токовый датчик R7, коэффициент усиления второй цепи задавался бы отношением R5/R6 и равнялся бы 45.5. Итоговый Ку был бы около 100. Однако, токовый датчик в схеме все-таки есть, и его сигнал суммируясь с падением напряжения на R6, создает частичную ООС по току. При наших номиналах схемы Ку =15.5.

Характеристики усилителя при работе на нагрузку 4 Ома:

– Рабочий диапазон частот (Гц) – 20-20000;

– Напряжение питания (В) – ±30;

– Номинальное входное напряжение (В) – 0.6;

– Номинальная выходная мощность (Вт) – 73;

– Входное сопротивление (кОм) – 9.4;

– THD при 60Вт, не более (%) – 0.01.

На печатной плате разведен параметрический стабилизатор на 12В, для питания сервисных цепей 9 и 10 TDA7294, представлен на рисунке.

В положении «Play!», усилитель находится в разблокированном состоянии и готов к работе ежесекундно. В положении «Mute» блокируются входные и выходные каскады микросхемы, а ее потребление снижается до минимальных дежурных токов. Емкости C11 C12 увеличены вдвое по сравнению со штатными для обеспечения большей задержки при включении и предотвращении щелчка в АС даже при длительном заряде конденсаторов блока питания.

Детали усилителя

Все резисторы, кроме R7 и R8, угольные или металлопленочные на 0.125–0.25Вт, типа С1-4, С2-23 или МЛТ–0.25. Резистор R7 – проволочный резистор на 5Вт. Рекомендуются белые SQP–резисторы в керамическом корпусе. R8 – резистор цепи Цобеля, угольный, проволочный или металлопленочный на 2Вт.

C1 – пленочный, максимально доступного качества, лавсановый или полипропиленовый. Удовлетворительный результат даст и К73–17 на 63В. C2 – керамический дисковый или любого другого типа, например К10–17Б. С3 – электролит максимально доступного качества на напряжение не менее 35 В, C4 C7, C8, C9 - пленочные типа К73–17 на 63 В. C5 C6 – электролитические на напряжение не менее 50 В. C11 C12 – любые электролитические на напряжение не менее 25 В. D1 – любой стабилитрон на 12…15 В мощностью не менее 0.5 Вт. Вместо микросхемы TDA7294 можно использовать TDA7296…7293. В случае использования TDA7296, TDA7295, TDA7293, необходимо откусить или отогнуть и не впаивать 5 ножку микросхемы.

Обе выходные клеммы усилителя «горячие», ни одна из них не заземлена, т.к. акустическая система также является звеном обратной связи. АС включается между и .

Ниже представлена компоновка платы с видами со стороны элементов и проводников, созданная с помощью программы Sprint-Layout_6.0.