Навигация по сайту Моя кладовка

Hi-Fi усилитель с регулируемым выходным сопротивлением на микросхеме TDA7294 / TDA7293

 

Скачать!
Схема усилителя и печатка в формате SprintLayout 4.0
Скачать архив со схемой и печаткой (~ 76 кБ)
Программа расчета комбинированной ООС, если нужны другие номиналы элементов
Программа для расчета комбинированной ООС (zip-архив ~250 кБ)

 

Основные параметры усилителя

Коэффициент усиления Ку, раз 30
Максимальная выходная мощность Рвых max , "честных" Вт 60
Выходное сопротивление Rвых , Ом (но можно и больше!) 0...8
Сопротивление нагрузки Rн , Ом 4...16
Коэффициент гармоник Кг , %, в полосе частот 30 Гц…16 кГц <0,01

Использование повышенного выходного сопротивления - это компромисс между ИТУНом и обычным усилителем (ИНУН). По сравнению с обычным усилителем, этот звучит гораздо лучше, но зато у него так не задираются низкие в колонках (и не перекашивается их АЧХ), как в ИТУНе. Т.е. получается "золотая середина" и обеспечивается максимальное качество звучания. Более того, регулируя выходное сопротивление, можно подобрать наилучшее его значение для согласования с колонками - ведь разные колонки требуют разного выходного сопротивления.

Про то, как улучшается взаимодействие усилителя с колонками и улучшается качество звучания можно почитать в журнале "Радио" №10 за 2007 год (Регулирование выходного сопротивления УМЗЧ посредством комбинированной ООС) и №№ 4,5 за 2008 год ( УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением (на микросхеме TDA7293 / TDA7294)).

Схема разработана на основе многократно повторенного радиолюбителями и хорошо зарекомендовавшего себя усилителя "Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294", но изрядно переработанного. В статье по ссылке есть небольшое описание микросхемы, поэтому кто хочет с ней поближе познакомиться - туда. Цепь R1С1 образует входной фильтр НЧ, подавляющий высокочастотные помехи. Входной конденсатор С2 определяет нижнюю границу усиливаемого диапазона частот. С указанной на схеме емкостью эта частота примерно равна 7 Гц Увеличение емкости снижает нижнюю частоту, но делать ее меньше, чем 5 Гц не стОит - все равно конденсатор в цепи ООС С4 ограничивает самые низкие частоты ниже 2...3 Гц. А входной фильтр, настроенный на более высокую частоту, чем конденсатор в ООС улучшает его (конденсатора ООС) работу. Чем больше разница частот, тем лучше. Я в свою плату поставил 0,33 мкФ, что дало нижнюю частоту 15 Гц - и получилось хорошо (причем это для сабвуфера!!!).

Оксидные конденсаторы, находящиеся в цепи прохождения сигнала, для улучшения работы на частотах выше 5...7 кГц зашунтированы пленочными: это С5 в цепи ООС и С9 в цепи вольтодобавки. Также пленочные конденсаторы С10 и С12 используются в цепи питания усилителя. Цепи R12С6 и R8R9C3VD1 задают правильную последовательность чередования режимов Stand-By и Mute при включении-выключении питания, чтобы исключить неприятные щелчки в громкоговорителях. Цепь R14С7 улучшает устойчивость усилителя при работе на реальную нагрузку.

Схема усилителя на TDA7294

Цепь комбинированной ООС по напряжению и току создается элементами R3, R4, R6, R7, R10, R11, R15. Из них R4 и R11 задают ООСН, R15 является датчиком тока, а остальные резисторы задают глубину ООСТ, причем возможна реализация как схемы подачи ООСТ по способу а, так и по способу б (второй способ дает более линейную регулировку выходного сопротивления):

Вариант включения цепи ООСТ выбирается перемычкой между точками 1 - 2 или 2 - 3. В показанном на схеме положении ООСТ реализован «мостовой» вариант б). На схеме указаны номиналы резисторов цепей ООС, рассчитанные для параметров усилителя в начале статьи.

Резистор R2 служит для разделения общего провода входной и выходной цепей. Вывод 5 микросхемы — выход датчика ограничения (клиппирования) сигнала и предназначен для подключения соответствующего индикатора (клип-детектора) или электронного регулятора усиления. Этот выход присутствует только в микросхеме TDA7293 и в новых версиях микросхемы TDA7294S. Я не рекомендую использовать этот вывод у микросхемы TDA7294 с любым буквенным индексом, поскольку из-за большого числа разных вариантов этих микросхем, и, возможно, разных производителей соответствующая цепь может отсутствовать, независимо от маркировки.

Конструкция и детали. Усилитель выполнен на печатной плате размером с пачку сигарет. Тип используемой микросхемы УМЗЧ задают местом установки соответствующей перемычки. Также перемычкой определяется способ подачи ООСТ. Перед установкой на плату микросхемы следует запаять перемычку, устанавливаемую между ее выводов, при этом ножки микросхемы ее касаться не должны (рекомендуется начать монтаж с установки всех перемычек).

В усилителе использованы резисторы мощностью 0,125 Вт, кроме R15 - он керамический "импортный" мощностью 5 Вт, его нужно устанавливать на плату с небольшим зазором для улучшения охлаждения. Это же относится к резисторам R10 и R14. Особое внимание следует уделить резистору R2. Его сопротивление должно быть в пределах 1...5 Ом, и перед установкой на плату резистор рекомендуется проверить омметром. При отсутствии подходящего резистора его можно заменить перемычкой. Все резисторы, кроме входящих в цепи ООС, могут иметь разброс сопротивления до 20%.

Оксидные конденсаторы рекомендуется использовать импортные, например Jamicon или Samsung; в крайнем случае подойдут отечественные аналоги. Использовать конденсаторы с рабочим напряжением меньше 35 В не рекомендуется. Также не рекомендуется уменьшать емкости конденсаторов более чем вдвое (увеличение емкости в разумных пределах возможно). При этом конденсаторы С3 и С6 должны иметь одинаковую емкость (ее повышение увеличивает задержку включения).

Из неполярных конденсаторов используются пленочные К73-17 на 63 В. Можно использовать подходящие по размерам пленочные конденсаторы других типов; «малогабаритные» керамические конденсаторы с сегнетодиэлектриком не годятся (немного про конденсаторы можно почитать тут: Конденсаторы для усилителей). Использование «аудиофильских» конденсаторов заметно ничего не изменит, кроме цены конструкции.

Диод VD1 - любой с максимальным обратным напряжением не менее 50 В. Я использовал диод 1N4007.

Микросхему устанавливают на теплоотводе площадью не менее 500 см2 с использованием термопасты. Следует учитывать, что корпус микросхемы соединен с минусовой цепью питания. Поэтому необходимо либо использовать изолирующую прокладку (в этом случае площадь радиатора нужно увеличить), либо сам теплотвод изолировать от корпуса усилителя.

Печатная плата усилителя разведена с учетом требований, предъявляемых к разводке высококачественных усилителей. Это и соединение проводников в цепи общего провода в одной точке, и увеличение сечения проводников в цепях питания, и экранирование входной цепи земляными проводниками, и близость блокировочных конденсаторов С10 и С12 к микросхеме. Плата доступна для повторения начинающими радиолюбителями, так как выполнена из одностороннего стеклотекстолита и пригодна к изготовлению «лазерно-утюжным» способом. Достаточно широкие промежутки между проводниками облегчают монтаж, а большие «пятачки» контактных площадок не отслаиваются при пайке и надежно удерживают крупные детали. В плате предусмотрено несколько «лишних» отверстий для установки конденсаторов разных габаритов. После травления печатные проводники рекомендуется залудить, а после окончания монтажа очистить плату от остатков флюса и покрыть цапонлаком.

На плате со стороны установки микросхемы расположено два отверстия для крепления — плата слишком тяжелая, и крепление ее только через микросхему, как иногда делают, сильно снижает надежность.

Источник питания. Усилитель питается от двухполярного источника. Максимальное напряжение питания микросхемы связано с сопротивлением нагрузки и приведено в таблице:

Сопротивление нагрузки, Ом

4

6

8

Напряжение питания, В

TDA7293

29

34

40

TDA7294

27

31

35

Это напряжение ограничено допустимым нагревом микросхемы. При недостаточном охлаждении, напряжение питания должно быть снижено. С другой стороны, чем меньше напряжение питания, тем меньше максимальная выходная мощность усилителя. Источник питания можно рассчитать по программе: Программа для расчета блока питания УМЗЧ. А как это все получается и почему - см. Расчет источника питания УМЗЧ.

Мощность трансформатора 50…75 ВА вполне достаточна, так как средняя мощность звуковых сигналов при большом пик-факторе намного меньше максимальной. А вот емкостью конденсаторов фильтра пренебрегать нельзя — кроме подавления пульсаций, они еще «подпитывают» усилитель на пиках уровня сигнала. Поэтому их емкость должна быть достаточна для снабжения усилителя энергией. Параллельно электролитам желательно установить пленочные конденсаторы (например, К73-17) 1...3 мкФ в каждое плечо, они компенсируют ухудшение на высоких частотах свойств оксидных конденсаторов. Каждый из каналов усилителя рекомендуется подключать к источнику питания своим набором проводов, свитых в «косичку». При этом их лучше припаять к плате, а не подключать через какие-либо разъемы.

Налаживание усилителя, если он собран из исправных деталей, не требуется. Первое включение производят без нагрузки, при этом целесообразно включить в минусовую и плюсовую цепи питания мощные проволочные резисторы сопротивлением 12…25 Ом. Типичная проблема - наличие заметного постоянного напряжения на выходе - обычно связана с резистором R2. Это либо некачественная пайка и плохой контакт, либо повышенное сопротивление резистора (известен случай, когда резистор продавался с заявленным сопротивлением 2 Ом, а имел реальное сопротивление 2 МОм!). Если постоянное напряжение на выходе менее 80 мВ, и падения напряжения на мощных токоограничительных резисторах в цепях питания не превышают 1…3 В (что соответствует потребляемому току 60…120 мА), то подключаются нагрузка и источник сигнала (резисторы в цепи питания остаются). Если на небольшой громкости звучание хорошее, то резисторы из цепи питания удаляются, и налаживание на этом можно закончить. Если есть возможность, полезно подключить к выходу УМЗЧ осциллограф и убедиться в отсутствии самовозбуждения.

При прослушивании переменным резистором R6 можно устанавливать разные значения выходного сопротивления для музыки разных жанров, подбирая наилучшее звучание.

Наслаждайтесь!

В настоящее время у меня имеется несколько плат, изготовленных промышленным способом. Как заказать - см. здесь.

 

09.07.2008

Счетчик