19.08.2016, 15:37:31
Войти Зарегистрироваться
Авторизация на сайте

Ваш логин:

Ваш пароль:

Забыли пароль?

Навигация
Новости
Поход в Холодный Яр

Если вы ищете, чем заняться в выходные, любите походы и природу Украины, то вероятно вам понравится поход. Поход в Холодный Яр, если точнее. Холодный

Увлекательный тур пешком по Карпатам

Украина самая большая страна Европы с неплохой инфраструктурой и разнообразием ландшафта. Здесь действительно есть, что посмотреть, от памятников славянской старины до изумительных природных красот.

Бизнес план кредитного потребительского
Финансовый рынок нашей страны довольно развит, что в общем-то характерно для государств всего мира с развитыми или развивающимися экономики. Но потребности в финансовых услугах все равно, в значительной

Бизнес онлайн от сбербанка
Услуга Сбербанк бизнес онлайн от Сбербанка России – это новая, уникальная и, несомненно удобная возможность для предпринимателей и юридических лиц управлять своими счетами в банке, а также проводить необходимые

Архив новостей
Реклама
Календарь событий
Right Left

Hi-Fi УМЗЧ на TDA7294

вступ   І це реально

вступ

І це реально! Підсилювач, незважаючи на відносну простоту, забезпечує досить високі параметри. Взагалі-то, по правді кажучи, у "мікросхемних" підсилювачів є ряд обмежень, тому підсилювачі на "рассипуху" можуть забезпечити більш високі показники. На захист мікросхеми (а інакше чому я і сам її використовую, і іншим рекомендую?) Можна сказати:

  • схема дуже проста
  • і дуже дешева
  • і практично не потребує налагодження
  • і зібрати її можна за один вечір
  • а якість перевершує багато підсилювачі 70-х ... 80-х років, і цілком достатньо для більшості застосувань (та й сучасні системи до 300 доларів можуть їй поступитися)
  • таким чином, підсилювач підійде і початківцю, і досвідченому радіоаматорові (мені, наприклад, як-то знадобився багатоканальний підсилювач перевірити одну ідейку. Вгадайте, як я вчинив?).

У будь-якому випадку, погано зроблений і неправильно налаштований підсилювач на "рассипуху" буде звучати гірше мікросхемного. А наше завдання - зробити дуже хороший підсилювач. Треба відзначити, що звучання підсилювача дуже гарне (якщо його правильно зробити і правильно живити), є інформація, що якась фірма випускала Hi-End підсилювачі на мікросхемі TDA7294! І наш підсилювач нітрохи не гірше !!!

Основні параметри

Я спеціально проведу виміри параметрів мікросхеми і опублікую окремо ( Робота підсилювача на мікросхемі TDA7293 (TDA7294) на "важку" навантаження ). Тут же скажу, що мікросхема стійко працювала на активне навантаження 2 ... 24 ома, на активний опір 4 ома плюс або ємність ~ 15 мкФ, або індуктивність ~ 1,5 мГн. Причому на ємнісний і індуктивного навантаженнях (НЕ таких сильних, як описано вище) спотворення залишалися малими. Потрібно відзначити, що величина спотворень сильно залежить від джерела живлення, особливо на ємнісний навантаження.

параметр

значення

умови вимірювання

Рвих.макс, Вт (довготривала синусоїдальна)

36

Напруга живлення + - 22В, Rн = 4 Ома

Діапазон частот за рівнем -3 дБ

9 Гц - 50 кГц

Rн = 8 Ом, U вих = 4 В

Кг,% (програмою RMAA 5.5)

0,008

Rн = 8 Ом, Рвих = 16 Вт, f = 1 кГц

Чутливість, В

0,5

Рвих.макс = 50 Вт, Rн = 4 Ом, Uип = + -27 В

схема

Схема цього підсилювача - це практично повторення схеми включення, пропонованої виробником. І це не випадково - вже хто краще знає, як її включати. І напевно не буде ніяких несподіванок через нестандартного включення або режиму роботи. Ось вона, схема:

Ось вона, схема:

Зізнаюся одразу - ніяких 80-ти ват (і тим більше 100 Вт) від неї не отримаєш. Реально 40-60, але зате це будуть чесні довготривалі вати. У короткочасному імпульсі можна отримати набагато більше, але це вже буде РМРО потужність, до речі, теж чесна (80-120 Вт). В "китайських" ватах це буде кілька тисяч, якщо кого цікавить. Тисяч п'ять. Зізнаюся одразу - ніяких 80-ти ват (і тим більше 100 Вт) від неї не отримаєш Тут все сильно залежить від джерела живлення, і пізніше, я напишу, як збільшити потужність, при цьому поліпшивши ще і якість звучання. Слідкуйте за рекламою!

опис схеми

Вхідна ланцюжок R1C1 представляє собою фільтр нижніх частот (ФНЧ), обрізає всі вище 90 кГц. Без нього не можна - ХХI століття - це в першу чергу вік високочастотних перешкод. Частота зрізу цього фільтра досить висока. Але це спеціально - я ж не знаю, до чого буде підключатися цей підсилювач. Якщо на вході буде стояти регулятор гучності, то в самий раз - його опір додасться до R1, і частота зрізу знизиться (оптимальне значення опору регулятора гучності ~ 10 кОм, більше - краще, але порушиться закон регулювання).

Далі ланцюжок R2C2 виконує прямо протилежну функцію - не пропускає на вхід частоти нижче 7 Гц. Якщо для вас це занадто низько, ємність С2 можна зменшити. Якщо сильно захопитися зниженням ємності, можна залишитися зовсім без низьких. Для повного звукового діапазону С2 має бути не менше 0,33 мкф. І пам'ятайте, що у конденсаторів розкид ємностей досить великий, тому якщо написано 0,47 мкф, то запросто може виявитися, що там 0,3! І ще. На нижній межі діапазону вихідна потужність знижується в 2 рази, тому її краще вибирати нижче:

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

Резистор R2 задає вхідний опір підсилювача. Його величина дещо більше, ніж за даташіту, але це і краще - занадто низький вхідний опір може "не сподобатися" джерела сигналу. Врахуйте, що якщо перед підсилювачем включений регулятор гучності, то його опір має бути рази в 4 менше, ніж R2, інакше зміниться закон регулювання гучності (величина гучності від кута повороту регулятора). Оптимальне значення R2 лежить в діапазоні 33 ... 68 кОм (більший опір знизить стійкість).

Схема включення підсилювача - неінвертуючий. Резистори R3 і R4 створюють ланцюг негативного зворотного зв'язку (ООС). Коефіцієнт посилення дорівнює:

Ку = R4 / R3 + 1 = 28,5 рази = 29 дБ

Це майже так само оптимального значення 30 дБ. Міняти коефіцієнт посилення можна, змінюючи резистор R3. Врахуйте, що робити Ку менше 20 не можна - мікросхема може самозбуджуватися. Більше 60 його також робити не коштує - глибина ООС зменшиться, а спотворення зростуть. При значеннях опорів, зображених на схемі, при вхідній напрузі 0,5 вольт вихідна потужність на навантаженні 4 ома дорівнює 50 Вт. Якщо чутливості підсилювача не вистачає, то краще використовувати попередній підсилювач.

Значення опорів дещо більше, ніж рекомендовано виробником. Це по-перше, збільшує вхідний опір, що приємно для джерела сигналу (для отримання максимального балансу по постійному струму потрібно щоб R4 дорівнювало R2). По-друге, покращує умови роботи електролітичного конденсатора С3. І по-третє, посилює благотворний вплив С4. Про це детальніше. Конденсатор С3 послідовно з R3 створює 100% -ю ООС по постійному струму (так як опір постійному струму у нього нескінченність, і Ку виходить рівним одиниці). Щоб вплив С3 на посилення низьких частот було мінімально, його ємність повинна бути досить великою. Частота, на якій вплив С3 стає помітною дорівнює:

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

Ця частота і повинна бути дуже низька. Справа в тому, що С3 - електролітичний полярний, а на нього подається змінна напруга і струм, що для нього дуже погано. Тому чим менше значення цієї напруги, тим менше спотворення, що вносяться С3. З цією ж метою його максимально допустима напруга вибирається досить великим (50В), хоча напруга на ньому не перевищує 100 мілівольт. Дуже важливо, щоб частота зрізу ланцюга R3С3 була набагато нижче, ніж вхідний ланцюга R2С2. Адже коли проявляється вплив С3 через зростання його опору, то і напряжеіне на ньому збільшується (вихідна напруга услітеля перерозподіляється між R4, R3 і С3 пропорційно їх опорам). Якщо ж на цих частотах вихідна напруга падає (через падіння вхідної напруги), то і напруга на С3 не росте. В принципі, в якості С3 можна використовувати неполярний конденсатор, але я не можу однозначно сказати, покращиться від цього звук, або погіршиться: неполярний конденсатор це "два в одному" полярних, включених зустрічно.

Конденсатор С4 шунтирует С3 на високих частотах: у електролітів є ще один недолік (насправді недоліків багато, це розплата за високу питому ємність) - вони погано працюють на частотах вище 5-7 кГц (дорогі краще, наприклад Black Gate, ціною 7- 12 євро за штуку непогано працює і на 20 кГц). Плівковий конденсатор С4 "бере високі частоти на себе", тим самим знижуючи спотворення, що вносяться на них конденсатором С3. Чим більше ємність С4 - тим краще. А його максимальна робоча напруга може бути порівняно невеликим.

Ланцюг С7R9 збільшує стійкість підсилювача. В принципі підсилювач дуже стійкий, і без неї можна обійтися, але мені траплялися екземпляри мікросхем, які без цього ланцюга працювали гірше. Конденсатор С7 повинен бути розрахований на напругу не нижче, ніж напруга живлення.

Конденсатори С8 і С9 здійснюють так звану вольтодобавку. Через них частина вихідної напруги надходить назад в предоконечний каскад і складається в напругою живлення. В результаті напруга живлення усередині мікросхеми буде вищою, ніж напруга джерела живлення. Це потрібно тому, що вихідні транзистори забезпечують вихідну напругу вольт на 5 менше, ніж напруга на їх входах. Таким чином, щоб отримати на виході 25 вольт, потрібно подати на затвори транзисторів напруга 30 вольт, а де його взяти? Ось і беремо його з виходу. Без ланцюга вольтодобавки вихідна напруга мікросхеми було б вольт на 10 менше, ніж напруга живлення, а з цим ланцюгом всього на 2-4. Плівковий конденсатор С9 бере роботу на себе на високих частотах, де С8 працює гірше. Обидва конденсатора повинні витримувати напругу не нижче, ніж 1,5 напруги харчування.

Резистори R5-R8, конденсатори С5, С6 і діод D1 управляють режимами Mute і StdBy при включенні і виключенні живлення (див. Режими Mute і StandBy в мікросхемі TDA7294 / TDA7293 ). Вони забезпечують правильну послідовність включення / вимикання цих режимів. Правда все відмінно працює і при "неправильної" їх послідовності Резистори R5-R8, конденсатори С5, С6 і діод D1 управляють режимами Mute і StdBy при включенні і виключенні живлення (див , Так що таке управління потрібно більше для власного задоволення.

Конденсатори С10-С13 фільтрують харчування. Їх використання обов'язково - навіть з найкращим джерелом харчування опору і індуктивності сполучних проводів можуть вплинути на роботу підсилювача. При наявності цих конденсаторів ніякі дроти не страшні (в розумних межах)! Зменшувати ємності не варто. Мінімум 470 мкФ для електролітів і 1 мкФ для плівкових. При установці на плату необхідно, щоб висновки були максимально короткими і добре пропаяни - не шкодуйте припою. Всі ці конденсатори повинні витримувати напругу не нижче, ніж 1,5 напруги харчування.

І, нарешті, резистор R10. Він служить для поділу вхідний і вихідний землі. "На пальцях" його призначення можна пояснити так. З виходу підсилювача через навантаження на землю протікає великий струм. Може так статися, що цей струм, протікаючи по "земляному" провіднику, протече і через ту ділянку, по якому тече вхідний струм (від джерела сигналу, через вхід підсилювача, і далі назад до джерела по "землі"). Якби опір провідників було нульовим, то і нічого страшного. Але опір хоч і маленьке, але не нульове, тому на опорі "земляного" проводу буде з'являтися напруга (закон Ома: U = I * R), яке складеться зі вхідним. Таким чином вихідний сигнал підсилювача потрапить на вхід, причому ця зворотний зв'язок нічого доброго не принесе, тільки всяку гидоту. Опір резистора R10 хоч і мало (оптимальне значення 1 ... 5 Ом), але набагато більше, ніж опір земляного провідника, і через нього (резистор) у вхідні ланцюг потрапить в сотні разів менший струм, ніж без нього.

В принципі, при гарній розводці плати (а вона у мене хороша) цього не станеться, але з іншого боку, щось подібне може трапитися в "макромасштабі" по ланцюгу істочнік_сігнала-підсилювач-навантаження. Резистор допоможе і в цьому випадку. Втім, його можна цілком замінити перемичкою - він використаний виходячи з принципу "краще перебдеть, ніж недобдеть".

Джерело живлення

Підсилювач живиться двохполярним напругою (тобто це два однакових джерела, з'єднаних послідовно, а їх загальна точка підключена до землі).

Мінімальна напруга живлення по даташіту + - 10 вольт. Я особисто пробував живити від + -14 вольт - мікросхема працює, але стОит чи так робити? Адже вихідна потужність виходить мізерною! Максимальна напруга живлення залежить від опору навантаження (це напруження кожного плеча джерела):

Опір навантаження, Ом

Максимальна напруга живлення, В

4

27

6

31

8

35

Ця залежність викликана допустимим нагріванням мікросхеми. Якщо мікросхема встановлена ​​на маленькому радіаторі, напруга живлення краще знизити. Максимальна вихідна потужність, що отримується від підсилювача приблизно описується формулою:

де одиниці: В, Ом, Вт (я окремо досліджую це питання і опишу), а Uип - напруги одного плеча джерела живлення в режимі мовчання.

Потужність блоку живлення повинна бути ват на 20 більше, ніж вихідна потужність. Діоди випрямляча розраховані на струм не менше 10 Ампер. Ємність конденсаторів фільтра не менше 10 000 мкФ на плече (можна і менше, але максимальна потужність знизиться а спотворення зростуть).

Потрібно пам'ятати, що напруга випрямляча на холостому ходу в 1,4 рази вище, ніж напруга на втоічной обмотці трансформатора, тому не спалите мікросхему! Проста, але досить точна програма для розрахунку блоку живлення (Zip-файл близько 230 кбайт). І не забувайте, що для стереопідсилювача потрібен вдвічі потужніший блок живлення (при розрахунку по поредлагаемой програмі все враховується автоматично).

Обов'язково повинен бути запобіжник як мінімум в первинній обмотці трансформатора! Пам'ятайте, що висока напруга небезпечна для життя, а коротке замикання може призвести до пожежі!

У ланцюг "землі" запобіжник включати не можна!

Від імпульсного джерела схема теж працює, але тут високі вимоги пред'являються до самого джерела - малі пульсації, можливість віддавати струм до 10 ампер без проблем, сильних "осідань" і зривів генерації. Пам'ятайте, що високочастотні пульсації придушуються мікросхемою набагато гірше, тому рівень спотворень може підвищиться в 10-100 разів, хоча "на вигляд" там все в порядку. Хороший імпульсний джерело, придатний для Hi-Fi аудіо - це складне і недешевий пристрій, тому виготовити "старомодний" аналоговий блок живлення буде часто простіше і дешевше.

Конструкція і деталі

Весь набір документації (друкована плата в форматі Sprint-Layout 4.0, схема в форматі pdf, розташування деталей на платі в форматі gif) упакований в архів zip ~ 120 кбайт.

Друкована плата одностороння і має розміри 65х70 мм:

На фото праворуч плата з мікросхемою 7293, що відрізняється тільки розташуванням конденсаторів С8, С9.

Плата розлучена з урахуванням всіх вимог, що пред'являються до розведення високоякісних підсилювачів. Вхід розлучений максимально далеко від виходу, і був укладений в "екран" з розділеної землі - вхідний і вихідний. Доріжки харчування, забезпечують максимальну ефективність фільтруючих конденсаторів (при цьому довжина висновків конденсаторів С10 і С12 повинна бути мінімальна). У своїй експериментальної платі я встановив клемники для підключення входу, виходу і харчування - місце під них передбачено (може трохи заважати конденсатор С10), але для стаціонарних конструкцій краще всі ці дроти припаяти - так надійніше.

Широкі доріжки крім низького опору мають ще ту перевагу, що важче відшаровуються при перегріванні. Та й при виготовленні "лазерно-прасувальну" методом якщо де і не "пропечатані" квадрат 1 мм х 1 мм, то не страшно - все одно провідник не обірветься. Крім того, широкий провідник краще тримає важкі деталі (а тонкий може просто відклеїтися від плати).

Доріжки рекомендується облуди - і опір менше, і корозія.

На платі всього одна перемичка. Вона лежить під висновками мікросхеми, тому її потрібно монтувати першої, а під висновками залишити достатньо місця, щоб не замкнуло.

Резистори все, крім R9 потужністю 0,12 Вт, Конденсатори С9, С10, С12 К73-17 63В, С4 я використовував К10-47в 6,8 мкФ 25В (в коморі завалявся ... З такою ємністю навіть без конденсатора С3 частота зрізу по ланцюга ООС виходить 20 Гц - там, де не потрібно глибоких басів, одного такого конденсатора цілком достатньо). Однак я рекомендую все конденсатори використовувати типу К73-17. Використання дорогих "аудіофільскій" я вважаю невиправданим економічно, а дешеві "керамічні" дадуть гірший звук (це по ідеї, в принципі - будь ласка, тільки пам'ятайте, що деякі з них витримують напругу не більше 16 вольт і як С7 їх використовувати не можна). Електроліти підійдуть будь-які сучасні. На платі нанесена полярність підключення всіх електролітичних конденсаторів і діода. Діод - будь-який малопотужний випрямний, що витримує зворотне напруга не менше 50 вольт, наприклад 1N4001-1N4007. Високочастотні діоди краще не використовувати.

У кутах плати передбачено місце для отворів кріпильних гвинтів М3 - можна кріпити плату тільки за корпус мікросхеми, але все ж таки надійніше ще й прихопити гвинтами.

Мікросхему обов'язково встановити на радіатор площею не менше 350 см2. Краще більше. В принципі в неї обладнаний тепловим захистом, але долю краще не спокушати. Навіть якщо передбачається активне охолодження, все одно радіатор повинен бути досить потужним: при імпульсному тепловиділенні, що характерно для музики, тепло більш ефективно відбирається теплоємністю радіатора (тобто велика холодна залізяка), ніж розсіюванням в навколишнє середовище.

Металевий корпус мікросхеми з'єднаний з "мінусом" харчування. Звідси виникають два способи установки її на радіатор:

  1. Через ізолюючу прокладку, при цьому радіатор може бути електрично з'єднаний з корпусом.
  2. Безпосередньо, при цьому радіатор обов'язково електрично ізольований від корпусу.

Перший варіант рекомендується, якщо ви збираєтеся кидати в корпус металеві предмети (скріпки, монети, викрутки), щоб не було замикання. При цьому прокладка повинна бути по можливості тонше, а радіатор - більше.

Другий варіант (мій улюблений) забезпечує краще охолодження, але вимагає акуратності, например не демонтувати мікросхему при включеному харчуванні.

В обох випадках потрібно використовувати теплопроводящую пасту, причому в 1-м варіанті вона повинна бути нанесена і між корпусом мікросхеми і прокладкою, і між прокладкою і радіатором.

налагодження підсилювача

Спілкування в інтернеті показує, що 90% всіх проблем з апаратурою становить її "неналаженность". Тобто, спаявши чергову схему, і не зумівши її налагодити, радіоаматор ставить на ній хрест, і вовсеуслишанье оголошує схему поганий. Тому налагодження - найважливіший (і часто найскладніший) етап створення електронного пристрою.

Правильно зібраний підсилювач в налагодженні не потребує. Але, оскільки ніхто не гарантує, що всі деталі абсолютно справні, при першому включенні потрібно дотримуватися обережності.

Перше включення проводиться без навантаження і з відключеним джерелом вхідного сигналу (краще взагалі закоротити вхід перемичкою). Добре б в ланцюг харчування (і в "плюс" і в "мінус" між джерелом пітвнія і самим підсилювачем) включити запобіжники порядку 1А. На короткий час (~ 0,5 сек.) Подаємо напруга живлення і переконуємося, що струм, споживаний від джерела невелику - запобіжники НЕ згоряють. Зручно, якщо в джерелі є світлодіодні індикатори - при відключенні від мережі, світлодіоди продовжують горіти не менше 20 секунд: конденсатори фільтру довго розряджаються маленьким струмом спокою мікросхеми.

Якщо споживаний мікросхемою струм великої (більше 300 мА), то причин може бути багато: КЗ в монтажі; поганий контакт в "земляному" дроті від джерела; переплутані "плюс" і "мінус"; висновки мікросхеми стосуються перемички; несправна мікросхема; неправильно впаяні конденсатори С11, С13; несправні конденсатори С10-С13.

Переконавшись, що з струмом спокою все ОК, сміливо включаємо харчування і вимірюємо постійну напругу на виході. Його величина не повинна перевищувати + -0,05 В. Велике напруження говорить про проблеми з С3 (рідше з С4), або з мікросхемою. Бували випадки, коли "межземельний" резистор або був погано пропо, або замість 3 Ом мав опір 3 кОм. При цьому на виході була постоянка 10 ... 20 вольт. Підключивши до виходу вольтметр змінного струму, переконуємося, що змінна напруга на виході дорівнює нулю (це найкраще робити із замкнутим входом, або просто з непідключеним вхідним кабелем, інакше на виході будуть перешкоди). Наявність на виході змінної напруги говорить про проблеми з мікросхемою, або ланцюгами С7R9, С3R3R4, R10. На жаль, часто звичайні тестери не можуть виміряти високочастотну напругу, яка з'являється при самозбудженні (до 100 кГц), тому найкраще тут використовувати осцилограф.

Якщо і тут все в порядку, підключаємо навантаження, ще раз перевіряємо на відсутність порушення вже з навантаженням, і все - можна слухати!

Але краще все ж провести ще один тест. Справа в тому, що самим, на мій погляд, мерзенним виглядом порушення підсилювача, є "дзвін" - коли збудження з'являється тільки при наявності сигналу, причому при його певної амплітуді. Тому що його важко виявити без осцилографа і звукового генератора (та й усунути непросто), а звук псується колосально через величезні інтермодуляционних спотворень. Причому на слух це зазвичай сприймається як "важкий" звук, тобто без всяких додаткових призвуків (тому що частота дуже висока), тому слухач і не знає, що у нього підсилювач збуджується. Просто послухає, і вирішить, що мікросхема "погана", і "не звучить".

При правильній збірці підсилювача і нормальному джерелі живлення такого бути не повинно.

При правильній збірці підсилювача і нормальному джерелі живлення такого бути не повинно

Однак іноді буває, і ланцюг С7R9 якраз і бореться з такими речами. АЛЕ! У нормальній мікросхемі все ОК і при відсутності С7R9. Мені траплялися екземпляри мікросхеми з дзвоном, в них проблема вирішувалася введенням ланцюга С7R9 (тому я її і використовую, хоч в даташіте її і немає). Якщо подібна гидота має місце навіть при наявності С7R9, то можна спробувати її усунути, "пограти" з опором (його можна зменшити до 3 Ом), але я б не радив використовувати таку мікросхему - це якийсь брак, і хто його знає, що в ній ще вилізе.

Проблема в тому, що "дзвін" можна побачити тільки на осцилографі, при подачі на підсилювач сигналу з звукового генератора (на реальній музиці його можна і не помітити) - а це обладнання є далеко не у всіх радіоаматорів. (Хоча, якщо хочете ці справою добре займатися, постарайтеся такі прилади зауваж, хоча б десь ними користуватися). Але якщо бажаєте якісного звуку - постарайтеся перевіритися на приладах - "дзвін" - підступна річ, і здатний пошкодити якості звучання тисячею способів.

А набагато кращий підсилювач - з Т-образною ООС.

До теми вимірювання параметрів, підвищення якості, використання мікросхеми 7293 і ін. ми ще повернемося - стежте за публікаціями.

А інакше чому я і сам її використовую, і іншим рекомендую?
Вгадайте, як я вчинив?
Таким чином, щоб отримати на виході 25 вольт, потрібно подати на затвори транзисторів напруга 30 вольт, а де його взяти?
Я особисто пробував живити від + -14 вольт - мікросхема працює, але стОит чи так робити?