Двухканальный усилитель на тда. Повышение мощности усилителя на микросхеме TDA7294
Усилитель низкой частоты (УНЧ) это такое устройство для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеческим ухом диапазону частот, т.е УНЧ должны усиливать в диапазоне частот от 20 ГЦ до 20 кГц, но некоторые УНЧ могут иметь диапазон и до 200 кГц. УНЧ может быть собран в виде самостоятельного устройства, или использоваться в более сложных устройствах - телевизорах, радиоприёмниках, магнитолах и т.п
Особенность этой схемы в том, что 11 вывод микросхемы TDA1552 управляет режимами работы - Обычным или MUTE.
С1, С2 - проходные блокировочные конденсаторы, используются для отсекания постоянной составляющей синусоидального сигнала. Электролитические конденсаторы лучше не использовать. Микросхему TDA1552 желательно разместить на радиаторе с использованием теплопроводящей пасты.
В принципе представленные схемы является мостовыми, т.к в одном корпусе микросборки TDA1558Q имеется 4 канала усиления, поэтому выводы 1 - 2, и 16 - 17 соединены попарно, и на них поступают входные сигналы обоих каналов через конденсаторы С1 и С2. Но если вам нужен силитель на четыре колонки, тогда можно воспользоваться вариантом схемы ниже, правда мощность при этом будет в 2 раза меньше на канал.
Основа конструкции микросборка TDA1560Q класса H. Максимальная мощность такого УНЧ достигает 40 Вт, при нагрузки в 8 Ом. Такая мощность обеспечивается увеличенным напряжением примерно в два раза, благодаря работе емкостей.
Выходная мощность усилителя в первой схеме собранного на TDA2030- 60Вт при нагрузке 4 Ома и 80Вт при нагрузке 2 Ома; TDA2030А 80Вт при нагрузке 4 Ома и 120Вт при нагрузке 2 Ома. Вторая схема рассмотренного УНЧ уже с выходной мощностью 14 Ватт.
Это типовой двух канальный УНЧ. С небольшой обвязкой из пассивных радиокомпонентов на этой микросхеме можно собрать превосходный стереоусилитель с выходной мощностью на каждом канале 1 Вт.
Микросборка TDA7265 - представляет из себя достаточно мощный двухканальный Hi-Fi усилитель класса АВ в типовом корпусе Multiwatt, микросхема нашла свою нишу в высококачественной стерео технике, Hi-Fi класса. Проста схемы включения и отличные параметры сделали TDA7265 прекрасно сбалансированным и великолепным решением при построении радиолюбительской высококачественной аудио аппаратуры.
Сначала был собран тестовый вариант на макетной плате в точности как по даташиту по ссылке выше, и успешно испытан на колонках S90. Звук неплохой, но чего то не хватало. Через некоторое время решил переделать усилитель по измененной схеме.
Микросборка представляет собой счетверенный усилитель класса AB, разработанный специально для использования в автомобильных аудиоустройствах. На основе этой микросхемы можно построить несколько качественных вариантов УНЧ с задействованием минимума радиокомпонентов. Микросхему можно посоветовать начинающим радиолюбителям, для домашней сборки различных акустических систем.
Основным достоинством схемы усилителя на этой микросборке является наличие в ней четырех независимых друг от друга каналов. Работает данный усилитель мощности в режиме AB. Ее можно применять для усиления различных стерео сигналов. При желании можно подсоединить к акустической системе автомобиля, либо персонального компьютера.
TDA8560Q является всего лишь более мощным аналогом широко известной радиолюбителям микросхемы TDA1557Q. Разработчики только усилили выходной каскад, благодаря чему УНЧ отлично подходит к двух омной нагрузке.
Микросборка LM386, это готовый усилитель мощности, который можно применять в конструкциях с низким питающим напряжением. Например при питании схемы от аккумуляторной батареи. LM386 имеет коэффициент усиления по напряжению около 20. Но подключая внешние сопротивления и емкости можно регулировать усиление до 200, а напряжение на выходе автоматически становится равным половине питающего.
Микросборка LM3886 является усилителем высокого качества с мощностью на выходе 68 ватт при 4 Ом нагрузке или 50 ватт на 8 Ом. В пиковый момент мощность на выходе способна достигать значения в 135 Вт. К микросхеме применим широкий диапазон напряжений от 20 до 94 вольт. Причем можно использовать как двуполярные, так и однополярные блоки питания. Коэффициент гармоник УНЧ составляет 0,03 %. Причем это по всему частотному интервалу от 20 до 20000 Гц.
В схеме используются две ИС в типовом включении - КР548УH1 в качестве микpофонного усилителя (устанавливается в тангенте) и (TDA2005) в мостовомвключении в качестве оконечного усилителя (устанавливается в коpпусе сиpены вместо pодной платы). В качестве акустического излучателся используется доpаботанная сиpена от сигнализации с магнитной головкой (пьезоизлучатели не годятся). Доpаботка заключается в pазбиpании сиpены и выкидывании pодной пищалки с усилителем. Микpофон - электpодинамический. Пpи использовании электpетного микpофона (напpимеp, от китайских телефонных тpубок), точку соединения микpофона с конденсатоpом нужно чеpез pезистоp ~4.7К подключить к +12В (после кнопки!). Резистоp 100К в цепи обpатной связи К548УH1 пpи этом лучше поставить сопpотивлением ~30-47К. Данный pезистоp используется для настpойки гpомкости. Микpосхему TDA2004 лучше установить на небольшой pадиатоp.
Испытывать и эксплуатиpовать - с излучателем под капотом, а тангентой в салоне. Иначе неизбежен визг из-за самовозбуждения. Подстpоечным pезистоpом устанавливается уpовень гpомкости, чтобы не было сильных искажений звука и самовозбуждения. Пpи недостаточной гpомкости (напpимеp, плохой микpофон) и явном запасе мощности излучателя можно повысить усиление микpофонного усилителя, увеличив в несколько pаз номинал подстpоечника в цепи обpатной связи (тот, котоpый по схеме 100К). По-хорошему - нужен бы еще пpимамбас, не дающий схеме самовозбуждаться - фазосдвигающая цепочка какая-нибудь или фильтp на частоту возбуждения. Хотя схема и без усложнений работает отлично
Усилитель, сборку которого мы сегодня будем описывать, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Конечно, у «микросхемных» приборов есть ряд ограничений, поэтому усилители на «рассыпухе» могут обеспечить более высокие показатели. В то же время, выбранная нами схема имеет ряд преимуществ:
- она довольно простая;
- стоит дешевле;
- практически не нуждается в наладке;
- быстро собирается (буквально за вечер);
- по качеству превосходит многие усилители 70-х–80-х годов, и её вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить);
- такой вариант усилителя универсален (подходит и начинающему, и опытному радиолюбителю).
- Смотрите характеристики - какие устройства можно создать на её основе
Основные параметры усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Сразу отметим, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2–24 Ома, на активное сопротивление 4 Ома, при ёмкостной нагрузке +/- 15 мкФ, а также при индуктивной нагрузке +/- 1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках искажения оставались малыми. Стоит сказать, что величина искажений сильно зависит от источника питания (особенно на емкостной нагрузке).
Непосредственно с результатами измерений вы можете ознакомиться в приведённой ниже таблице:
| Параметр | Значение | Условия измерения |
| Рвых.макс, Вт (долговременная синусоидальная) | 36 | Напряжение питания +- 22В, Rн = 4 Ома |
| Диапазон частот по уровню -3 дБ | 9 Гц–50 кГц | Rн = 8 Ом, Uвых = 4 В |
| Кг, % (программой RMAA 5.5) | 0,008 | Rн = 8 Ом, Рвых = 16 Вт, f = 1 кГц |
| Чувствительность, В | 0,5 | Рвых.макс = 50 Вт, Rн = 4 Ом, Uип = +/-27 В |
Усилитель Hi-Fi на микросхеме TDA7294: схема и её описание
Подробная схема усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Схема данного 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.
Сразу отметим - никаких 80–ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40–60, но зато это будут честные долговременные ватты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80–120 Вт). В «китайских» ваттах это будет несколько тысяч. Если кого интересует - тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания.
И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по предлагаемой программе все учитывается автоматически).
Важно!!! Обязательно должен быть предохранитель как минимум в первичной обмотке трансформатора! Помните, что высокое напряжение опасно для жизни, а короткое замыкание может привести к пожару! И ещё: в цепь «земли» предохранитель включать нельзя!
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 повыситься 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.
Печатная плата и сборка усилителя на микросхеме TDA7294
Печатная плата односторонняя и имеет размеры 65х70 мм:
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 данной экспериментальной плате мы установили 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, ведь так надёжнее.
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 1х1 мм, то не страшно. Всё равно проводник не оборвётся. Кроме того, широкий проводник лучше держит тяжелые детали (а тонкий может просто отклеиться от платы).
На плате всего одна перемычка. Она лежит под выводами микросхемы, поэтому ее нужно монтировать первой, а под выводами оставить достаточно места, чтобы не замкнуло.
При монтаже применялись такие важные компоненты:
- резисторы мощностью 0,12 Вт (кроме R9);
- конденсаторы С9, С10, С12 К73-17 63В;
- конденсаторы С4 К10-47в 6,8 мкФ 25В.
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 задействовать.
В углах платы предусмотрено место для отверстий крепежных винтов М3. Можно крепить плату только за корпус микросхемы, но все же надежнее ещё и прихватить винтами.
Микросхему обязательно установить на радиатор площадью не менее 350 см2. Лучше больше. В принципе в неё 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 теплоёмкостью радиатора (то есть большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.
Металлический корпус микросхемы соединен с «минусом» питания. Отсюда возникают два способа установки её на радиатор:
- Через изолирующую прокладку. При этом радиатор может быть электрически соединен с корпусом.
- Напрямую, при этом радиатор обязательно электрически изолирован от корпуса.
Второй вариант обеспечивает лучшее охлаждение, но требует аккуратности (например, нельзя демонтировать микросхему при включенном питании).
В обоих случаях нужно использовать теплопроводящую пасту, причем в 1-м варианте она должна быть нанесена как между корпусом микросхемы и прокладкой, так и между прокладкой и радиатором.
Печатную плату в формате Sprint-Layout 4.0, схему в формате pdf и расположение деталей на плате в формате gif вы найдете в архиве ниже:
Отладка усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Как показывает практика, 90 % всех проблем с аппаратурой составляет её «неналаженность». То есть, спаяв очередную схему, и не сумев ее наладить, радиолюбитель ставит на ней крест, и во всеуслышание объявляет схему плохой. Поэтому наладка - это 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 питания и самим усилителем) включить предохранители порядка 1А. Кратковременно (примерно 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.
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 всё в порядке, подключаем нагрузку, ещё раз проверяем на отсутствие возбуждения уже с нагрузкой и всё - можно слушать!
Но лучше все же провести еще один тест. Дело в том, что самым мерзким видом возбуждения усилителя является «звон» (когда возбуждение появляется только при наличии сигнала, причем при его определенной амплитуде). Главная проблема в том, что его трудно обнаружить без осциллографа и звукового генератора (да и устранить непросто), а звук портится колоссально из-за огромных интермодуляционных искажений. На слух это обычно воспринимается как «тяжелый» звук, то есть без всяких дополнительных призвуков (так как 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.
Графическое изображение «звона» усилителя
Однако иногда подобные искажения бывают, и цепь С7R9 как раз и борется с ними. Но в нормальной микросхеме все хорошо и при отсутствии С7R9. Нам попадались экземпляры микросхемы со звоном. В них проблема решалась введением цепи С7R9 (поэтому мы её и применяем, хоть в даташите её и нет). Если подобная гадость имеет место даже при наличии С7R9, то можно попробовать ее устранить, «поиграв» с сопротивлением (его можно уменьшить до 3 Ом), но мы бы не советовали использовать такую микросхему. Это однозначно какой-то брак, и кто его знает, что в ней еще вылезет.
Как мы отмечали выше, «звон» можно увидеть только на осциллографе, а это оборудование есть далеко не у всех радиолюбителей. Хотя если хотите хорошо заниматься радиоэлектроникой, постарайтесь такие приборы заиметь или хотя бы где-то ими пользоваться. Чтобы всегда получать качественный звук, нужно обязательно проверяться на приборах. Помните, «звон» - это коварнейшая вещь, которая может испортить звучание тысячей способов.
Просмотреть ещё один метод сборки усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294 вы можете в приведённом ниже видео:
Статья посвящается любителям громкой и качественной музыки. TDA7294 (TDA7293) – микросхема усилителя низкой частоты производства французской фирмы THOMSON. Схема содержит полевые транзисторы, что обеспечивает высокое качество звучания и мягкий звук. Простая схема, мало добавочных элементов делает схему доступной для изготовления любому радиолюбителю. Правильно собранный усилитель из исправных деталей начинает работать сразу и в наладке не нуждается.
Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме TDA 7294 отличается от остальных усилителей такого класса:
- высокая выходная мощность,
- широкий диапазон напряжения питания,
- низкий процент гармонических искажений,
- «мягкий» звук,
- мало «навесных» деталей,
- невысокая стоимость.
Применять можно в радиолюбительских аудиоустройствах, при доработке усилителей, акустических систем, устройств аудиотехники и т.д.
На рисунке ниже показана типовая принципиальная схема усилителя мощности для одного канала.
Микросхема TDA7294 это мощный операционный усилитель, коэффициент усиления которого устанавливается цепью отрицательной обратной связи, включенной между его выходом (14 выв. микросхемы) и инверсионным входом (выв. 2 микросхемы). Прямой сигнал поступает на вход (выв. 3 микросхемы). Цепь состоит из резисторов R1 и конденсатора С1. Изменяя значения сопротивлений R1 можно подстроить чувствительность усилителя под параметры предварительного усилителя.
Структурная схема усилителя на TDA 7294
Технические характеристики микросхемы TDA7294
Технические характеристики микросхемы TDA7293
Принципиальная схема усилителя на TDA7294
Для сборки этого усилителя понадобятся следующие детали:
1. Микросхема TDA7294 (или TDA7293)
2. Резисторы мощностью 0.25 вата
R1 – 680 Om
R2, R3, R4 – 22 kOm
R5 – 10 kOm
R6 – 47 kOm
R7 – 15 kOm
3. Конденсатор плёночный, полипропиленовый:
C1 – 0.74 mkF
4. Конденсаторы электролитические:
C2, C3, C4 – 22 mkF 50 volt
C5 – 47 mkF 50 volt
5. Резистор переменный сдвоенный — 50 kOm
На одной микросхеме можно собрать моно усилитель. Чтобы собрать стерео усилитель, надо сделать две платы. Для этого все необходимые детали умножаем на два, кроме сдвоенного переменного резистора и БП. Но об этом позже.
Печатная плата усилителя на микросхеме TDA 7294
Монтаж элементов схемы выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.
Похожая схема, но немного побольше элементов, в основном конденсаторов. Включена схема задержки включения по входу «mute» выв.10. Это сделано для мягкого, без хлопков, включения усилителя.
На плату устанавливается микросхема, у которой удалены не использующиеся выводы: 5, 11 и 12. Производите монтаж проводом с сечением не менее 0,74 мм2. Саму микросхему необходимо установить на радиатор площадью не менее 600 см2. Радиатор не должен касаться корпуса усилителя так, как на нём будет отрицательное напряжение питания. Сам же корпус необходимо соединить с общим проводом.
Если использовать меньшую площадь радиатора, необходимо сделать принудительный обдув, поставив вентилятор в корпус усилителя. Вентилятор подойдёт от компьютера, напряжением на 12 вольт. Саму микросхему следует крепить на радиатор с помощью теплопроводной пасты. Радиатор не соединять с токоведущими частями, кроме шины отрицательного питания. Как писали выше, металлическая пластина сзади микросхемы соединена с цепью отрицательного питания.
Микросхемы для обоих каналов можно установить на один общий радиатор.
Блок питания для усилителя.
Блок питания представляет собой понижающий трансформатор с двумя обмотками напряжением 25 вольт и силой тока не менее 5 ампер. Напряжение на обмотках должно быть одинаковым и конденсаторы фильтра тоже. Нельзя допускать перекоса напряжения. При подаче двухполярного питания на усилитель, оно должно подаваться одновременно!
Диоды в выпрямителе лучше поставить сверхбыстрые, но в принципе подойдут и обычные типа Д242-246 на ток не менее 10А. Желательно параллельно каждому диоду припаять конденсатор ёмкостью 0,01 мкф. Также можно использовать готовые диодные мосты с такими же параметрами по току.
Конденсаторы фильтра C1 и C3 имеют ёмкость 22.000 мкф на напряжение 50 вольт, конденсаторы C2 и C4 имеют ёмкость 0,1 мкф.
Напряжение питания в 35 вольт должно быть только при нагрузке 8 Ом, если у вас нагрузка 4 Ома, то напряжение питания надо уменьшить до 27 вольт. В этом случае напряжение на вторичных обмотках трансформатора должно быть 20 вольт.
Можно использовать два одинаковых трансформатора мощностью 240 ватт каждый. Один из них служит для получения положительного напряжения, второй — отрицательного. Мощность двух трансформаторов составляет 480 ватт, что вполне подойдет для усилителя с выходной мощностью 2 х 100 Ватт.
Трансформаторы ТБС 024 220-24 можно заменить на любые другие мощностью не менее 200 Ватт каждый. Как писали выше питание должно быть одинаковое — транcформаторы должны быть одинаковые!!! Напряжение на вторичной обмотке каждого трансформатора от 24 до 29 вольт.
Схема усилителя повышенной мощности на двух микросхемах TDA7294 по мостовой схеме.
По такой схеме для стерео варианта понадобится четыре микросхемы.
Технические характеристики усилителя:
- Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом (пит. +/- 25В) — 150 Вт;
- Максимальная выходная мощность на нагрузке 16 Ом (пит. +/- 35В) — 170 Вт;
- Сопротивление нагрузки: 8 — 16 Ом;
- Коэф. гармонических искажений, при макс. мощности 150 ватт, напр. 25В, нагр. 8 Ом, частоте 1 кГц — 10%;
- Коэф. гармонических искажений, при мощности 10-100 ватт, напр. 25В, нагр. 8 Ом, частоте 1 кГц — 0,01%;
- Коэф. гармонических искажений, при мощности 10-120 ватт, напр. 35В, нагр. 16 Ом, частоте 1 кГц — 0,006%;
- Частотный диапазон (при нер. АЧХ 1 db) — 50Гц … 100кГц.
Вид готового усилителя в деревянном корпусе с прозрачной верхней крышкой из оргстекла.
Для работы усилителя в полную мощность нужно подать необходимый уровень сигнала на вход микросхемы, а это не менее 750мВ. Если сигнала не хватает, то нужно собрать для раскачки предварительный усилитель.
Схема предварительного усилителя на TDA1524A
Налаживание усилителя
Правильно собранный усилитель в налаживании не нуждается, но 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 питания 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 нормально, 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 не подключенным 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.
Всё! Можно наслаждаться любимой музыкой!
Автор статьи: Новик П.Е.
Введение
Конструирование усилителя всегда было задачей не простой. К счастью, в последнее время, появилось много интегрированных решений, облегчающий жизнь конструкторам-любителям. Я тоже не стал себе усложнять задачу и выбрал наиболее простой, качественный, с малым количеством деталей, не требующий настройки и стабильно работающий усилитель на микросхеме TDA7294 от SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. В последнее время в интернете распространились претензии к этой микросхеме, которые выражались примерно в следующем: "самопроизвольно возбуждается, при неправильной разводке; горит, по любому поводу, и т.д.". Ничего подобного. Спалить её можно только неправильным включением или замыканием, а случаев возбуждения не было замечено ни разу, и не только у меня. Кроме того, у неё есть внутренняя защита от короткого замыкания в нагрузке и защита от перегрева. Также в ней реализованы функция приглушения (используется для предотвращения щелчков при включении) и функция режима ожидания (когда нет сигнала). Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления. К ее достоинствам относятся большая выходная мощность (до 100 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом), возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений, высокие технические характеристики (малые искажения, низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих частот и т.д.), минимум необходимых внешних компонентов и небольшая стоимость
Основные характеристики TDA7294:
Параметр |
Условия |
Минимум |
Типовое | Максимум | Единицы |
| Напряжение питания | ±10 | ±40 | В | ||
| Диапазон воспроизводимых частот | сигнал 3db Выходная мощность 1Вт |
20-20000 | Гц | ||
| Долговременная выходная мощность (RMS) | коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ± 35 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 31 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом |
60 60 60 |
70 70 70 |
Вт | |
| Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек. | коэф-т гармоник 10%: Uп = ± 38 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 33 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 29 В, Rн = 4 Ом |
100 100 100 |
Вт | ||
| Общие гармонические искажения | Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
0,005 |
0,1 |
% | |
| Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
0,01 |
% | |||
| Температура срабатывания защиты | 145 | 0 C | |||
| Ток в режиме покоя | 20 | 30 | 60 | мА | |
| Входное сопротивление | 100 | кОм | |||
| Коэффициент усиления по напряжению | 24 | 30 | 40 | дБ | |
| Пиковое значение выходного тока | 10 | А | |||
| Рабочий диапазон температур | 0 | 70 | 0 C | ||
| Термосопротивление корпуса | 1,5 | 0 C/Вт | |||
(PDF формат).
Схем включения этой микросхемы достаточно много, рассмотрю самую простую:
Типовая схема включения:
Перечень элементов:
| Позиция | Наименование | Тип | Количество |
| С1 | 0,47 мкФ | К73-17 | 1 |
| С2, С4, С5, С10 | 22 мкФ х 50 B | К50-35 | 4 |
| С3 | 100 пФ | 1 | |
| C6, С7 | 220 мкФ х 50 B | К50-35 | 2 |
| C8, С9 | 0,1 мкФ | К73-17 | 2 |
| DA1 | TDA7294 | 1 | |
| R1 | 680 Ом | МЛТ-0,25 | 1 |
| R2…R4 | 22 кОм | МЛТ-0,25 | 3 |
| R5 | 10 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
| R6 | 47 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
| R7 | 15 кОм | МЛТ-0,25 | 1 |
Микросхему необходимо установить на радиатор площадью >600 см 2 . Будьте внимательны, на корпусе микросхемы находится не общий, а минус питания! При установке микросхемы на радиатор лучше использовать термопасту. Желательно проложить между микросхемой и радиатором диэлектрик (слюду, например). В первый раз я не придал этому значения, подумал, а с какого такого перепугу я буду замыкать радиатор на корпус, но в процессе отладки конструкции, нечаянно упавший со стола пинцет замкнул как раз радиатор на корпус. Взрыв был классным! Микросхемы просто разнесло на куски! В общем отделался лёгким испугом и 10$ :). На плате с усилителем желательно также поставить на питание мощные электролиты 10000мк х 50в, дабы при пиках мощности провода от блока питания не давали провалы напряжения. Вообще, чем больше ёмкость конденсаторов на питании - тем лучше, как говорится "кашу маслом не испортишь". Конденсатор C3 можно убрать (или не ставить), я так и сделал. Как выяснилось, именно из-за него, при включении перед усилителем регулятора громкости (простого переменного резистора) получалась RC цепочка, которая при увеличении громкости косила высокие частоты, а вообще он нужен чтобы предотвращать возбуждение усилителя при подаче на вход ультразвука. Вместо C6, C7 я поставил на плате 10000мк х 50в, С8, С9 можно ставить любого близкого номинала - это фильтры питания, они могут стоять в блоке питания, а можно их припаять навесным монтажом, что я и сделал.
Плата:
Я лично не очень люблю использовать готовые платы, по одной простой причине - трудно найти точно такие же по размеру элементы. Но в усилителе разводка может сильно влиять на качество звука, поэтому Вам решать какую плату выбрать. Поскольку я собирал усилитель сразу на 5-6 каналов, соответственно плата сразу на 3 канала:
В векторном формате (Corel Draw 12)
Блок питания усилителя, фильтр НЧ и др.
Блок питания
Почему-то, блок питания усилителя вызывает много вопросов. На самом деле, как раз тут-то, всё достаточно просто. Трансформатор, диодный мост и конденсаторы - это основные элементы блока питания. Этого достаточно для сборки самого простого блока питания.
Для питания усилителя мощности стабилизация напряжения неважна, а важны ёмкости конденсаторов по питанию, чем больше - тем лучше. Важна также толщина проводов от блока питания до усилителя.
Мой блок питания реализован по следующеё схеме:
Питание +-15В предназначено для питания операционных усилителей в предварительных каскадах усилителя. Можно обойтись без дополнительных обмоток и диодных мостов, запитав модуль стабилизации от 40В, но стабилизатору придётся гасить очень большой перепад напряжения, что приведёт к значительному нагреву микросхем стабилизаторов. Микросхемы стабилизаторов 7805/7905 - импортные аналоги наших КРЕН.
Возможны вариации блоков А1 и А2:
Блок A1 - фильтр для подавления помех питания.
Блок А2 - блок стабилизированных напряжений +-15В. Первый альтернативный вариант - простой в реализации, для питания слаботочных источников, второй - качественный стабилизатор, но требует точного подбора комплектующих (резисторов), иначе получите перекос плеч "+" и "-", что даст потом перекос нуля на операционных усилителях.
Трансформатор
Трансформатор блока питания для стерео усилителя на 100Ват должен быть примерно 200Ват. Поскольку я делал усилитель на 5 каналов, мне понадобился трансформатор помощнее. Но мне не надо было выкачивать все 100Ват, да и все каналы не могут одновременно отбирать мощность. Мне попался на рынке трансформатор TESLA (ниже на фото) ват эдак на 250 - 4 обмотки проводом 1,5мм по 17В и 4 обмотки по 6,3В. Соединив их последовательно я получил нужные напряжения, правда пришлось немного отмотать две обмотки на 17В, дабы получить суммарное напряжение двух обмоток ~27-30В, поскольку обмотки были сверху - труда особого это не составило.
Отличная вещь - тороидальный трансформатор, такие используются для питания галогенок в светильниках, на рынках и магазинах их полно. Если конструктивно два таких трансформатора положить один на другой - излучение будет взаимно компенсироваться, что уменьшит наводки на элементы усилителя. Беда в том, что они имеют одну обмотку на 12В. У нас на радиорынке можно сделать такой трансформатор на заказ, но стоит это удовольствие будет прилично. В принципе, можно купить 2 трансформатора на 100-150Ват и перемотать вторичные обмотки, количество витков вторичной обмотки надо будет увеличить примерно в 2-2,4 раза.
Диоды / диодные мосты
Можно купить импортные диодные сборки с током 8-12А, это значительно упрощает конструкцию. Я использовал импульсные диоды КД 213, причём делал отдельно по мосту на каждое плечо, чтобы дать запас по току для диодов. При включении происходит заряд мощных конденсаторов, бросок тока при этом весьма существенен, при напряжении 40 В и емкости 10000 мкФ ток зарядки такого конденсатора составляет ~10 А, соответственно по двум плечам 20А. При этом трансформатор и выпрямительные диоды кратковременно работают в режиме короткого замыкания. Пробой диодов по току даст неприятные последствия. Диоды были установлены на радиаторы, но я не обнаружил нагрева самих диодов - радиаторы были холодные. Для устранения помех по питанию, рекомендуют параллельно каждому диоду в мосте, устанавливать конденсатор ~0,33мкф тип К73-17. Я правда, делать этого не стал. В цепи +-15В можно применить мосты типа КЦ405, на ток 1-2А.
Конструкция
Готовая конструкция.
Самое занудное занятие - корпус. В качестве корпуса я взял старый слим корпус от персонального компьютера. Пришлось его немного укоротить по глубине, хотя это было непросто. Считаю, что корпус получился удачным - блок питания находится в отдельном отсеке и можно ещё 3 канала усиления засунуть в корпус свободно.
После полевых испытаний, выяснилось, что нелишне поставить вентиляторы на обдув радиаторов, несмотря на то, что радиаторы имеют весьма внушительные размеры. Пришлось надырявить корпус снизу и сверху, для хорошей вентиляции. Вентиляторы подключены через 100Ом подстроечный резистор 1Вт на самые малые обороты (см. след рисунок).
Блок усилителя
Микросхемы стоят на слюде и термопасте, винты тоже надо изолировать. Радиаторы и плата прикручены к корпусу через диэлектрические стойки.
Входные цепи
Очень хотелось этого не делать, только в надежде, что это всё временно....
После навешивания этих кишек, в колонках появился небольшой гул, видимо с "землёй" чё то стало не так. Мечтаю о том дне, когда я выкину это всё из усилителя и буду использовать его только как усилитель мощности.
Плата сумматора, фильтра НЧ, фазовращателя
Блок регуляции
Результат
Сзади получилось красивей, хоть ты его разверни попой вперёд... :)
Стоимость конструкции.
| TDA 7294 | $25,00 |
| конденсаторы (мощные элетролиты) | $15,00 |
| конденсаторы (остальные) | $15,00 |
| разъемы | $8,00 |
| кнопка включения | $1,00 |
| диоды | $0,50 |
| трансформатор | $10,50 |
| радиаторы с кулерами | $40,00 |
| резисторы | $3,00 |
| переменные резисторы + ручки | $10,00 |
| галетник | $5,00 |
| корпус | $5,00 |
| операционные усилители | $4,00 |
| стабилизаторы напряжения | $2,00 |
| Всего | $144,00 |
Да, недешево что-то получилось. Скорее всего чего-то не учёл, просто покупалось, как всегда, всего гораздо больше, ведь пришлось ещё экспериментировать, да и сжёг я 2 микросхемы и взорвал один мощный электролит (всего этого я не учитывал). Это расчёт усилителя на 5 каналов. Как видно очень недёшево получились радиаторы, я использовал недорогие, но массивные кулера для процессоров, на то время (полтора года назад) они были очень хороши для охлаждения процессоров. Если учесть, что ресивер начального уровня можно купить за 240$, то можно и задуматься - а надо ли Вам это:), правда там стоит усилитель более низкого качества. Усилители такого класса стоят порядка 500$.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Аудио усилитель | TDA7294 | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 1 | К73-17 | В блокнот | |
| С2, С4, С5, С10 | 22 мкФ х 50 B | 4 | К50-35 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | В блокнот | ||
| C6, С7 | Электролитический конденсатор | 220 мкФ х 50 B | 2 | К50-35 | В блокнот | |
| C8, С9 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | К73-17 | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 680 Ом | 1 | МЛТ-0.25 | В блокнот | |
| R2-R4 | Резистор | 22 кОм | 3 | МЛТ-0.25 | В блокнот | |
| R5 | Резистор |
Наверное, любой радиолюбитель знаком с микросхемой : простая схема, хорошее качество звука, невысокая цена. Недавно я решил взглянуть на с другой стороны, вновь наткнувшись на статью об усилителе «MF-1» от Lincor.
Это моя первая статья, она предназначена начинающим любителям хорошего звука. Также представлен чертёж ПП и вариант изготовления корпуса усилителя.
Знакомство с у меня прошло не очень гладко. В то время попадалось очень много подделок. Горели они иногда сразу при первой подаче питания, а если и запускались, выдавали не звук, а что-то отдаленно его напоминающее, из за чего хотелось облить плату бензином и поджечь избавиться от этого УНЧ и никогда о нём не вспоминать. Может виной тому послужила ещё и моя неопытность, а может топология платы собственного изготовления размером 35×45 мм (при воспоминании о той плате у автора пробегают по телу крупнопупырчатые мурашки).
После прочтения было принято решение о сборке по следующим критериям:
1) чистый оконечник без регулятора громкости (усилитель работает в связке с ПК, с него же и регулируется звук),
2) 2 канала усиления по схеме двойное моно (были 2 трансформатора от УМ Вега,
3) более низкий коэфф. взаимного проникновения каналов и красивое стерео),
4) принудительное охлаждение с помощью 2х компьютерных кулеров и вентиляторов на малых оборотах,
5) и всё это обязательно в корпусе в виде законченной конструкции, которую не стыдно выложить на Датагор.
Мой вариант ПП
Корпусом послужил, как это ни странно, самодельный усилитель моего соседа, бывшего радиолюбителя, собраный в корпусе неизвестного лабораторного прибора. Усилок был выставлен на лестничную площадку, т.к. был ему уже без надобности, а в мусор выбрасывать жаль. Об этом корпусе я и вспомнил, когда решил собрать «MF-1».
В процессе доработки корпуса использовались простые и недорогие детали:
Уголок алюминиевый 15×15 х 1 мм, купил в «ХоумЦентре».
Болты М3 с потайной шляпкой, гайки.
Металлические проставки с резьбой М3.
И вот что у нас получилось:
Трансформаторы и фильтр
Выпрямители
Оконечники с кулерами
Настал черед панелей. Т.к. охлаждение у нас вентилятором, воздух должен куда-то выходить и откуда-то заходить. Первым делом начал пилить заднюю панель с отверстием для выхода воздуха:
Все делалось с помощью дрели, электролобзика, гравера и надфилей. Теперь вырезаем решетку из корпуса компьютерного БП, зачищаем края отверстия:
Теперь берем паяльную кислоту, паяльник мощностью не менее 100 Вт и припаиваем решетку к панели в нескольких местах:
Размещаем на панели входные и выходные разъемы, ОБЯЗАТЕЛЬНО ИЗОЛИРУЯ ИХ от корпуса
:
Припаиваем вывод экранировки корпуса к панели. Это будет ЕДИНСТВЕННОЕ место соединения корпуса с общим проводом питания.
Соединяем корпус с земляными контактами входных разъемов через резисторы 1-2 Вт номиналом 1,5-2 Ом. Эти меры нужны для того, чтобы не схватить «земляную петлю», которая будет гадить нам в виде фона 50 Гц.
Задняя панель на месте:
Теперь переносим цепь Цобеля с платы на выходные разъемы УМ. На плате ей не совсем место, т.к. она (цепь) является резонансной системой:
Теперь дело за передней панелью. На ней расположен только тумблер питания. Сама панель из алюминия, за ней вплотную расположена фальшпанель из в меру мягкого пластика, на котором можно закрепить что угодно винтами М3 с потайными головками. Кнопку использовал от старой мертвой кассетной деки Wilma-104-Stereo:
Панель крепится на жестяных уголках с помощью болтов под шестигранник. Вот и все, усилитель готов!
Итоги
Про звук я написал комментарий еще в теме про :Ребята, я НЕ узнал ! Не думал что когда-нибудь скажу такое, но это так! Приятный мягкий бас, отчетливые высокие (теперь я различаю перкуссию и хлопки в ладоши на треках, которые наизусть знаю), и все это удовольствие на самодельных трехполосных ЗЯ с басовиками на 8".
Всех, кого отталкивает повышенный уровень ВЧ, хочу успокоить: на слух это ощущается не как подъем высоких, а как повышение качества источника, увеличение «прозрачности».
И я до сих пор не отказываюсь от своих слов. За несколько месяцев усилитель мне нисколько не надоел, как у меня часто бывает. Звук не раздражает, хочется слушать всё и помногу, не важно, на малой или высокой громкости.
Кстати, про малую громкость. Есть у этого УНЧ приятная особенность: на любом уровне громкости слушатель не испытывает недостатка НЧ, что можно сравнить с использованием ТКРГ, только с плавной (правильной) регулировкой и без завала СЧ.
В моём варианте плата немного переделана. Выбор режимов «mute» и «standby» выкинут за ненадобностью, основной банк ёмкости конденсаторов перенесен ближе к МС.
Питание 2×23 В. В выпрямителе используются диоды КД213Б. Электролиты зашунтированы емкостью 100 нФ, вторички трансформатора - 47 нФ.
Каждая МС изолирована от радиаторов слюдяной пластиной, радиаторы же в свою очередь заземлены на корпус.
Все провода скручены между собой с целью уменьшения помех.
Фона не слышно даже с открытым входом даже вплотную у динамика. Цель, так сказать, достигнута!
Далее в планах просверлить отверстия для забора воздуха в правой части нижней крышки корпуса, изготовить устройство регулировки оборотов вентилятора с контролем температуры радиаторов, возможно встроить предусилитель с регулятором тембров, ну и покрасить корпус.