Навигация по сайту Моя кладовка

Инвертирующий усилитель на TDA7293 с Т-образной ООС

Универсальная, более новая схема и плата для любых микросхем - см. здесь!

 

Download ZIP-архив (~135 кБ), содержащий схемы усилителя (на TDA7293 и TDA7294), разводку плат в программе Sprint-Layaut 4.0 и размещение элементов.

Идея попробовать эту микросхему в инвертирующем включении пришла мне давно. Но не было времени сделать и попробовать. И вот наконец получилось. Зачем оно нужно - инвертирующее включение? Тут две причины: во-первых избавиться от электролитического конденсатора в цепи ООС, который на звук нехорошо влияет; во-вторых ослабить влияние неидеальности входного дифкаскада микросхемы (в нем сигнал ООС вычитается из входного сигнала и если дифкаскад плохой, то и ООС работает плохо). Причем вторая причина была вызвана интересом - проверить, насколько хорош этот самый дифкаскад. Дело в том, что именно в интегральном исполнении дифференциальный усилитель получается самым лучшим: из-за того, что транзисторы, расположенные на кристалле на расстоянии 0,05...0,2 мм друг от друга имеют практически одинаковые характеристики, и из-за того, что можно не бояться использовать хорошую схему на двадцати транзисторах. Но сделали так производители, или пожадничали - кто знает?

Схема усилителя:

Важно! Конденсатор Сх увеличивает глубину ООС и немного снижает искажения на ВЧ. Он припаивается с обратной стороны платы. Про него см. здесь.

Очень важно! Резистор разделения земель R10 может ухудшить работу усилителя, если он неправильного сопротивления! Постоянка на выходе, неустойчивая работа, повышенный шум - признаки неправильного сопротивления. Наиболее частые проблемы - плохой контакт в пайке; неправильный резистор (1кОм вместо 1 Ом). Довольно часто случается, что на резисторе написано 1,5 Ома, а реальное сопротивление у него не такое. Или при пайке перегрели. Резистор можно заменить перемычкой, это ухудшит звучание совсем-совсем капельку (а если повезет, то никак не ухудшит, но следите за земляными петлями в усилителе в целом!), но если сопротивление велико, или плохая пайка - это будет намного хуже!!!

Схема усилителя похожа на схему в неинвертирующем включении: все очень просто - основные детали это входной фильтр и фильтр питания, цепи управления включением. Поэтому схемы и похожи. Важный момент: входной конденсатор С2 задает нижнюю рабочую частоту усилителя по уровню -3 дБ. Выбирайте сколько нужно. У вывода 5 сделана контактная площадка для подключения клип-детектора.

Почему выбрал микросхему TDA7293? Потому, что она немного лучше, чем TDA7294. Разница в схеме и монтаже маленькая, и в файле документации есть схема и плата и для 7294. Кстати, TDA7294S полностью эквивалентна TDA7293 по функционалу и выводам, и они полностью заменяют друг-друга.

Несколько слов по поводу Т-образной ООС. Если бы я зарабатывал на всем этом деньги, я бы рассказал, какая это волшебная ООС, какой чудесный звук она дает, и как ее нужно правильно заклинать (в полночь у амбара с кузнецом!.. пардон, это из другой оперы!). На самом деле, идея проста. В инвертирующем усилителе входное сопротивление определяется резистором R2 (цепь R1C1 я отбрасываю для простоты, да и влияет она очень мало). Если бы ООС была обыкновенной, то резисторов R4,R5 небыло бы, а правый по схеме вывод R3 был бы подключен к выходу усилителя. Тогда коэффициент усиления Ку=R3/R2. Поскольку Ку=25...30, то для его получения потребовалось бы либо уменьшать R2, а значит и входное сопротивления (т.е. заметно нагружать источник сигнала), либо сильно повышать R3. Но при большом значении R3 возникает много плохого: лезут помехи, начинает влиять влажность и запыленность воздуха (если плата не залита лаком), влияет емкость монтажа и близкорасположенных предметов.

Для того, чтобы и нужное усиление получить, и сопротивление резистора не увеличивать и добавляются R4 и R5, которые образуют делитель и ослабляют сигнал ООС перед подачей его на R3. Теперь R3 должен обработать (ослабить) более слабый сигнал, а значит не должен быть таким большим. Вот и получается Т-обраная схема: резисторы R3,R4,R5 на вид образуют перевернутую букву Т. Недостаток этой схемы - несколько большее выходное постоянное напряжение смещения. Насколько это плохо? В трех экземплярах усилителя оно было на уровне 60...120 мВ. Это значит, что на колонки придется по 1...4 милливатт мощности постоянного тока. Вам страшно? Мне - нет!

Внешний вид усилителя и разводка платы инвертирующего усилителя на TDA7293 напоминают неинвертирующий усилитель на микросхеме TDA7294, и это правильно: за основу выбран очень хороший вариант компоновки и разводки (описание достоинств такого монтажа см. в приведенной по ссылке статье).

 

На рисунке слева приведен новый несколько улучшеный вариант разводки (по сравнению с фото справа).

Важное дополнение. В инвертирующей схеме нет смысла включмть режим Mute, поскольку он замыкает на землю неинвертирующий вход, который здесь и так заземлен. Управление питанием производится режимом StdBy (см. Режимы Mute и StandBy в микросхеме TDA7294 (7293)). И тут есть маленький мерзкий нюанс - включение этого режима сопровождается небольшими помехами на выходе микросхемы (почему-то когда включен Mute их нет). Поэтому емкость конденсатора С3, задающего длительность включения/выключения лучше не увеличивать (также как и сопротивления резисторов R6, R7) - тогда помехи будут непродолжительными и малозаметными.

Ну и что? Лучше это включение, чем неинвертирующее, или нет? К сожалению, я еще не могу измерять параметры усилителя (искажения, АЧХ линейна от fн до 50 кГц - что ее измерять!) с такой точностью, которая меня бы устроила. Но я двигаюсь в этом направлении, и как только буду готов, произведу объективные сравнения. Пока что сравнение было субьективным. Слепое тестирование, проводившееся достаточно длительное время, не выявило заметной разницы между двумя вариантами включения (все проводилось максимально по правилам: были специально сделаны два усилителя с общим хорошим блоком питания, выровнены коэффициенты усиления и частотные диапазоны и прочее). Чуть-чуть в некоторых случаях предпочтение отавалось все же инвертирующему усилителю (у меня был под рукой качественный электролитический конденсатор Black Gate, который можно было бы поставить в цепь ООС неинвертирующего усилителя и улучшить его звук, но я не сделал этого для чистоты эксперимента!). Т.е. разница была еле-еле заметна.

Теперь позволю себе небольшое лирическое отступление:

Поучительная история про сравнительное тестирование усилителей

Для сравнения усилителей их отслушивали я и мой сын (причем его ушам я доверяю даже больше, чем своим). Он вообще ничего не знал, кроме того, что сравниваются 2 каких-то варианта в зависимости от положения переключателя. Я вначале знал... К выходу каждого из усилителей я подключил одинаковые кабели разного цвета, а переключатель, которым колонка (сравнивался моно-вариант) подключалась к каждому из усилителей, промаркировал буквами "И" и "Н".

Каждый раз при прослушивании я, не обращая внимания на положение переключателя, слушал, переключал, снова слушал и опять переключал... И часто переключал, и редко - по всякому. И довольно хорошо замечал разницу. Неинвертирующий звучал лучше (т.е. я слышу, что звук лучше, смотрю на переключатель, а он в положении "Н")! Потом мне пришло в голову изменть условия эксперимента: я припаял абсолютно одинаковые провода, слегка их свил (чтобы окончательно все запутать) и изменил маркировку положений переключателя на "1" и "2" (т.к. уже и не знал - какая цифра какому варианту соответствует). И сразу пропала разница в звучании!!!

Вывходит, что у меня где-то в подсознании сидит установка на неинвертирующее включение, и при тестировании я помимо воли обращал-таки внимание (как замечал - не пойму!) на то, какой усилитель играет! Причем, беря переключатель в руки, я старался не смотреть на него! А все равно все замечал!!! Причем никогда я в себе не замечал пристрастия к неинвертирующим схемам (правда использую их гораздо чаще, но это из-за их некоторых конструктивных приемуществ, а не звуковых)!

Вот так работает подсознание. Вот так и получаются результаты "зрячих" тестов! (Цитата из форума: "...я хорошо слышу различия в кабелях, когда вижу какой из них играет...") Вот почему придумали сложные правила для слепого тестирования!

То, что больше понравился именно инвертирующий усилитель, выяснилось после слепого сравнения: цифра "2" в них повторялась чаще, чем "1". После подсчета результатов, я прозвонил кабели с переключателем тестером и выяснил, цифра "2" соответствует инвертирующему включению. Если честно, то статобработка результатов не проводилась (а по правилам надо), и насколько этот результат статистически значим - не знаю (а разница в основном: "более собранное звучание и меньше каши на средних").

Разницу в звучании заметил мой сын. Я (при слепом тестировании) разницы не заметил: то мне казалось, что одинаково, то лучше был один вариант, то другой - а в общем примерно поровну (правда я и слушал намного меньше, чем он).

Наладка схемы и прочее описаны в статье про неинвертирующий усилитель на TDA7294, см. ссылку выше. Туда читателя и отсылаю.

 

08.01.2007

Счетчик