» » » Полный усилитель на микросхемах. Часть 1. Усилитель мощности звуковой частоты на TDA2006, TDA2030, TDA2040, TDA2050, LM1875

 
 
 
17

Полный усилитель на микросхемах. Часть 1. Усилитель мощности звуковой частоты на TDA2006, TDA2030, TDA2040, TDA2050, LM1875

Разместил MVV 22 октября 2012. Просмотров: 141 029

Не мечтай, действуй!


В настоящем проекте мы построим простой усилитель мощности звуковой частоты на популярной микросхеме LM1875. Чтобы конструкция стала законченной, снабдим его регулятором громкости и тембра, а также устройством защиты акустических систем.
Ознакомимся с представленными материалами, соберем базовые узлы и насладимся звучанием собственного усилителя…
Через некоторое время проведем серию экспериментов по улучшению звука, извлекаемого с помощью усилителя.

В первой части проекта мы, не мудрствуя лукаво, соберем «студенческий» усилитель Питера Смита.

Немного истории

На рис. 1 изображена принципиальная схема усилителя, которую в свое время собирал каждый увлеченный студент радиотехнической специальности. На юбилейной (30 лет со дня окончания ВУЗа) встрече выпускников Новгородского политехнического института в мае 2009 года мы обсуждали этот усилитель, а главным образом танцы, в озвучивании и которых он принимал самое непосредственное участие wink .

Рис. 1. Принципиальная схема высококачественного усилителя звуковой частоты С. Батя и В. Середы [1]

Параметры усилителя мощности следующие:
Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом, Кг=0,7 %), Вт = 20
Рабочий диапазон частот при неравномерности частотной характеристики ±0,5 дБ, Гц = 20…20000
Чувствительность при номинальной выходной мощности и входном сопротивлении 10 кОм, В = 1
Относительный уровень помех, дБ = -86

Усилитель выполнен по топологии Лина, ставшей классической и состоит из дифференциального входного каскада на транзисторах VT1, VT2, усилителя напряжения VT3 и двухтактного выходного каскада VT4 – VT9. Выбрана неинвертирующая схема включения. Резистор R1 определяет входное сопротивление, а резисторы R6 и R7 образуют делитель цепи отрицательной обратной связи, задающий усиление по переменному току: Ku=1+R7/R6=11 (20,83дБ).

По постоянному току коэффициент передачи равен единице, от аудиоусилителя не требуется усиление постоянного напряжения. Но встречаются авторы, скажем Е.С. Алешин, которые утверждают, что усилитель должен иметь нижнюю границу усиливаемых частот от постоянного тока (0 Гц). Для разделения цепей передачи постоянного и переменного тока установлен конденсатор С3. Входная цепь R1, C1 и цепь обратной связи R6, C3 образуют фильтры верхних частот. Поскольку частоты среза этих фильтров близки, вместе они определяют нижнюю границу воспроизводимого усилителем диапазона частот.
В нашем случае:
Оптимальной результирующей частотой среза будет частота, на порядок ниже слышимой человеком, а именно – 1…3 Гц.
В цепи коллектора усилителя напряжения VT3 имеется схема «вольтодобавки» R10, R11, C5, создающая положительную обратную связь на нижних частотах, и позволяющая улучшить форму отрицательной полуволны усиливаемого сигнала. В коллектор VT3 включен также конденсатор С4, формирующий требуемую амплитудно-частотную характеристику на высоких частотах. Обычно такой конденсатор включают между базой и коллектором каскада усилителя напряжения. За счет эффекта Миллера его емкость оказывается небольшой – несколько десятков пикофарад. Включение конденсатора С4 между коллектором и общим проводом потребовало на порядок увеличить его емкость.

Выходной каскад выполнен на составном эмиттерном повторителе – тройке, причем в отрицательном плече применена схема Шиклаи, позволяющая использовать мощные транзисторы одинаковой структуры.
Поскольку в то время был дефицит всего, транзисторы мы покупали на радиорынке Автово в Ленинграде (теперь Санкт – Петербург). Помню, в первый раз приобрел транзисторы у любезного молодого человека в пиджаке и при галстуке. По приезде в Новгород выяснилось, что все транзисторы имеют пробой между коллектором и эмиттером, хотя и не паяные. В следующий раз мне не удалось заглянуть в глаза этому жулику, но опыт пришел быстро. На радиорынке я приметил мужика, у которого тряслись руки, и внешний вид был не столь фешенебельный, как у предыдущего. Зато все приобретенные транзисторы оказались просто замечательными, да еще с военной приемкой!

Недостатки схемы и пути ее усовершенствования

Основными недостатками схемы Лина в классическом исполнении являются недостаточный коэффициент усиления без отрицательной обратной связи при оставляющих желать лучшего значениях полосы пропускания и скорости нарастания выходного напряжения. Хотя гармонические искажения на частоте 1 кГц и не превышают одного процента, выше частоты 1 кГц значение искажений увеличиваются в четыре раза на каждую октаву прироста частоты сигнала. Интермодуляционные искажения оказываются в три раза выше нелинейных, поэтому данная схема демонстрирует лишь самый начальный уровень качественного звука, нуждаясь в доработках.
В дальнейшем эта типовая схема УМЗЧ подвергалась множеству усовершенствований, касающихся всех узлов: дифференциального каскада, усилителя напряжения и выходного каскада.

Существенного улучшения характеристик дифференциального каскада удается добиться заменой резистивного квазигенератора тока (R4) транзисторным. Примерно на порядок повышаются стабильность, быстродействие, усиление, подавление синфазного сигнала и помех по цепям питания.
Следующим шагом повышения линейности и динамических характеристик входного дифференциального каскада является использование отражателей тока и токовых зеркал в коллекторной нагрузке (вместо резисторов R2, R3). По существу, токовое зеркало уравновешивает две несимметричные цепи прохождения тока, обеспечивая значительное улучшение линейности и повышая подавление синфазного сигнала, а также коэффициент ослабления пульсаций.

Замена резистивной нагрузки (R10, R11) в каскаде усиления напряжения VT3 транзисторным генератором стабильного тока дает такой же порядок улучшения характеристик, как в дифференциальном каскаде. Для увеличения коэффициента усиления на постоянном токе используется схемотехнический прием – буферный эмиттерный повторитель; для увеличения частоты основного полюса – каскодная схема. Увеличения глубины общей обратной связи в звуковом диапазоне частот без повышения частоты среза всего усилителя добиваются двухполюсной коррекцией в каскаде усиления напряжения.
Выходной каскад (рис. 1) работает в классе АВ и выполнен на тройках транзисторов по квазикомплементарной схеме. Применение тройки транзисторов вместо желательной двойки вызвано в первую очередь малыми значениями коэффициентов передачи транзисторов при невысоком сопротивлении нагрузки (акустической системы, Rн=4 Ом).

Улучшения работы выходного каскада добиваются применением специально разработанной для целей звуковоспроизведения элементной базы:
- комплементарных транзисторов (например, 2SC3281/2SA1302 фирмы Toshiba), мощных комплементарных многоэмиттерных транзисторов (аббревиатура LAPT, 2SC3284/2SA1303 фирмы Sanken);
- мощных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT, например, GT20D201/GT20D101 фирмы Toshiba);
- полевых транзисторов (2SK1058/2SJ162) и других полупроводниковых приборов.

Важным усовершенствованием можно считать выпуск интегральных схем усилителей мощности звуковой частоты, который существенно упростил применение при характеристиках, сравнимых с параметрами устройств на дискретных компонентах. В качестве примера на рис. 2 изображена упрощенная схема интегрального усилителя мощности TDA2050 компании STMicroelectronics [2]. Подобную схему имеют усилители мощности TDA2006, TDA2030, TDA2040 и другие [3-7].

Рис. 2. Функциональная схема интегрального усилителя мощности звуковой частоты TDA2050


Для повышения входного сопротивления дифференциальный каскад (ДК) выполнен на составных эмиттерных повторителях VT4, VT5 и VT9,VT10. Оптимальный выбор режима работы по постоянному току и применение p-n-p транзисторов, имеющих меньшее объемное сопротивление базы по сравнению с транзисторами противоположной структуры, позволило получить незначительный уровень шума (типовое напряжение шумов, приведенное к входу, в диапазоне частот от 22 Гц до 22 кГц составляет не более 5 мкВ).

В коллекторной нагрузке ДК установлено токовое зеркало VT7, VT8, в цепи эмиттеров включен источник тока VT6.
Каскад усиления напряжения также выполнен по составной схеме на транзисторах VT11, VT13, что позволило получить высокий коэффициент усиления без обратной связи, более 80 дБ. Конденсатор С2 осуществляет однополюсную частотную коррекцию.
Для увеличения запаса по фазе каскад усиления напряжения и выходной каскад охвачены еще одной цепью частотной коррекции через конденсатор С1 (так называемая инклюзивная частотная коррекция).

Выходной каскад микросхемы (VT18, VT20 и VT15, VT16, VT21) выполнен по квазикомплементарной схеме, характерной для усилительной техники семидесятых годов прошлого столетия. Инклюзивная частотная коррекция помогает выровнять фазовые характеристики несимметричных плеч выходного каскада, в результате чего получен приемлемый баланс между технологичностью изготовления микросхемы (читай: ценой) и реализованными достаточно высокими техническими характеристиками.

Интегральные схемы TDA2006, TDA2030, TDA2040, TDA2050, LM1875

Все указанные в заголовке микросхемы располагаются в удобном корпусе ТО220, имеющем пять выводов и отверстие для крепления к радиатору. Схема подключения внешних элементов дана на рис. 3, в табл. 1 приведены значения элементов и технические характеристики УМЗЧ.

Рис. 3. Базовая схема включения одноканальных интегральных схем усилителей мощности звуковой частоты


Таблица 1:

table_1.rar | Файл 13,11 Kb загружен 127 раз.
Интегральная схема TDA2006 снята с производства, но все еще встречается в продаже. Ее улучшенным вариантом можно считать распространенную микросхему высококачественного звукового усилителя TDA2030.
Все микросхемы имеют внутреннюю защиту от перегрузок или короткого замыкания на выходе, а также автоматическую систему отключающую усилитель при перегреве.
Металлическая планка для крепления к радиатору микросхем, указанных в табл. 1, соединена с отрицательным выводом (вывод 3) источника питания, что удобно при однополярном питании микросхемы, поскольку не требует изолирующей прокладки между микросхемой и радиатором. Обратите внимание на то, что с двухполярным источником прокладка необходима.

Входной конденсатор С1 является неполярным электролитическим, а усиление по напряжению определяется уже известным отношением резисторов в цепи обратной связи: Ku=1+R4/R3.

Фильтр нижних частот R1, C2 на входе микросхемы, ограничивает спектр сигналов, тем самым предотвращает появление динамических искажений. Элементы R5, C4 – цепь Зобеля; в непосредственной близости от выводов питания микросхемы устанавливаются пары конденсаторов пленочный плюс оксидный (соответственно С5, С6 и С7, С8), играющие важную роль в обеспечении устойчивой работы усилителя.

Ограничительные диоды VD1, VD2, присоединенные между шинами питания и выходом усилителя в обратной полярности, служат эффективным методом защиты транзисторов выходного каскада микросхемы DA1. В Datasheet рекомендуются выпрямительные диоды общего применения 1N4001, но я на практике убедился, что лучше использовать быстродействующие диоды, например отечественные КД212.

Анализ данных, приведенных в табл. 1, показывает, что наименьшими искажениями обладает интегральная схема высококачественного звукового усилителя LM1875. При напряжении питания ±25 В и нагрузке 4 Ом она может обеспечить выходную мощность 20 Вт с коэффициентом нелинейных искажений 0,015 %. Выберем эту микросхему для реализации нашего проекта.

«Студенческий» УМЗЧ Питера Смита

Распространенность микросхемы LM1875 позволяет надеяться, что имеются законченные конструкции на ее основе. Так оно и оказалось, – соберем великолепный усилитель Питера Смита, опубликованный в апрельском номере английского журнала «Everyday Practical Electronics» за 2007 год [8]. Автор назвал его «студенческим». Действительно, собрать его проще, чем конструкцию 35 – летней давности [1].
Принципиальная схема одного канала усилителя показана на рис. 4, а блока питания к нему – на рис. 5. Блок питания снабжен необязательной опцией – компенсационным двухполярным стабилизатором, который может пригодиться для питания предварительного усилителя или темброблока.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 4. Принципиальная схема «студенческого» усилителя Питера Смита

Усилителя мощности имеет следующие параметры:
Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом; 8 Ом), Вт = 20
Рабочий диапазон частот при выходной мощности 1 Вт, Гц = 14…100000
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц при выходной мощности 20 Вт, дБ = -105

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 5. Принципиальная схема блока питания для усилителя Питера Смита


Хотя микросхемы, указанные в табл. 1 просты и удобны в использовании, они требуют тщательной продуманности разводки проводников при разработке печатной платы для обеспечения устойчивой и надежной работы. Печатная плата, спроектированная Питером Смитом представляет собой пример грамотной разводки сильноточных и слаботочных цепей усилителя, и может быть смело рекомендована к повторению (рис. 6), также, как и блок питания (рис. 7).
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 6. Размещение элементов и печатная плата «студенческого» усилителя мощности. Размеры печатной платы – 80х63,5 мм

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 7. Размещение элементов и печатная плата (90х54,5 мм) блока питания для усилителя Питера Смита


Здесь возник вопрос, требующий пояснения.

Что такое силовая и сигнальная «земля»?

Разберемся с заземлением в УМЗЧ. Следует понимать, что имеются земли двух типов: силовые (токовые) и сигнальные (потенциальные). По первым протекают токи, а по вторым практически нет (малые токи сигнала и смещения в дифференциальном каскаде). Как только в цепь потенциальной земли попадает отрезок токовой земли (иногда достаточно нескольких миллиметров!), возникают помехи и искажения выходного сигнала. Я сталкивался с ситуацией, когда один сантиметр общей сигнальной и силовой земли увеличивал коэффициент гармоник на два порядка – с тысячных долей процента до десятых!

Виновато конечное сопротивление «земляных» шин, которое приводит к тому, что импульсы тока по общему проводу с выхода усилителя могут попасть на его вход.
Существуют три действенных способа борьбы с такими помехами:
- увеличение сечения шин общего провода;
- соединение всех идущих к общему проводу проводников в одной точке;
- гальваническая развязка общего провода входного каскада от шины питания выходных каскадов усилителя.

Последнее возможно в УМЗЧ с дифференциальным каскадом. С общим проводом источника сигнала связаны выводы R1, R2, С2 и С3, см. рис. 4 (сигнальная «земля»). Все остальные проводники, соединенные с общим проводом, подсоединены к силовой «земле». Кстати, некоторые конструкторы используют не две, а три «земли» - сигнальную, промежуточную и силовую. Для предотвращения выхода усилителя из строя при случайном отключении источника сигнала обе земляные шины соединены на плате резистором R6. Его сопротивление выбирают как компромисс между воздействием помех от «силовой» земли и влиянием на глубину отрицательной обратной связи (практический выбор – единицы … десятки Ом).
В случаях, когда сигнальная земля образует замкнутый контур, он играет роль антенны, вызывая появление трудно устранимых наводок.

Вид смонтированного модуля УМЗЧ и блока питания к нему, вынесенный в аннотацию статьи, обязаны усилить желание немедленно самому собрать данную конструкцию.

Оценка площади охлаждающей поверхности радиатора

Микросхема обязательно должна быть установлена на радиаторе – ведь даже в состоянии покоя на ней рассеивается мощность, равная P0=UпI0=(2•25)•0,07=3,5 Вт. Чтобы рассчитать необходимую площадь радиатора, вычислим максимальную рассеиваемую мощность для случая работы в идеальном классе В:
где Uп – полное напряжение источника питания, Rн – сопротивление нагрузки, Р0 – мощность, рассеиваемая в режиме покоя.
При полном напряжении источника питания Uп =50 В, Rн =8 Ом на корпусе микросхемы должна рассеиваться мощность около 19,3 Вт. Ясно, что температура кристалла при работе всегда должна быть ниже 150ºС. Примем температуру окружающего воздуха 53 ºС, тогда тепловое сопротивление переход – окружающая среда должно быть меньше, чем: (150-53)/19,3=5,0 ºС/Вт.

Обычно сумма тепловых сопротивлений корпус – радиатор и радиатор – окружающая среда оказываются меньше, чем 2,0 ºС/Вт. Тепловое сопротивление корпус – радиатор зависит от способа установки микросхемы. Если использовано непосредственное соединение металл – металл, тепловое сопротивление будет примерно 1,0 ºС/Вт при использовании теплопроводной пасты и 1,2 ºС/Вт при ее отсутствии.

При наличии слюдяной прокладки между корпусом и радиатором тепловое сопротивление можно считать равным 1,6 ºС/Вт и 3,4 ºС/Вт соответственно при применении теплопроводной пасты и без нее. Рассмотрим для примера крепление микросхемы к радиатору через слюдяную прокладку с применением теплопроводной пасты. Тепловое сопротивление радиатора должно быть меньше чем 5,0 – 2,0 - 1,6 = 1,4 ºС/Вт. Это рекомендуемое тепловое сопротивление радиатора для данной конструкции.

Полезно оценить результаты расчетов радиатора с помощью какой-нибудь программы, например, [4]. Самый прикидочный расчет площади охлаждающей поверхности радиатора: 20 квадратных сантиметров на каждый ватт рассеиваемой микросхемой мощности.
Для радиаторов, выполненных из алюминиевых сплавов с ребрами не тоньше 3 мм при шаге ребер не менее 10 мм и свободном потоке воздуха площадь радиатора можно оценить следующей приближенной формулой: S[кв см]≈600/Rθр-с[ºС/Вт]=600/1,4=430 кв см.
Как уже указывалось, микросхема LM1875 снабжена эффективной схемой тепловой защиты. Когда температура кристалла микросхемы достигнет 170 ºС, схема тепловой защиты срабатывает, и усилитель выключается. Включение происходит после понижения температуры кристалла до 145 ºС. Однако, если температура кристалла снова начнет повышаться, то теперь отключение произойдет уже при 150 ºС.

Детали

Ниже приведен список деталей для сборки усилителя [8].


Подчеркну, что в данном усилителе может быть применена любая из микросхем, указанных в табл. 1. Из этой же таблицы берется напряжение питания усилителя и параметры элементов обвязки (С1, С2, С4, R4 и R7, см. рис. 4).

Налаживание

Собранный из исправных деталей усилитель не требует налаживания. Перед первым включением усилителя мощности питание следует подавать через токоограничивающую цепь. Я использую такую схему для отладки своих конструкций, рис. 8 [10].

Рис. 8. Схема для отладки УМЗЧ: С1, С2 – 1000 мкФ х 50 В; R1, R2 - 30…100 Ом мощностью 7,5…50 Вт

Контролируют падение напряжения на резисторах токоограничивающей цепи R1, R2 – оно должно соответствовать току покоя 70…100 мА. Если это так, вспомогательную цепь отключают, а питание подают от блока питания. В случае, если потребляемый ток УМЗЧ превышает указанное значение – ищите причину: неисправный элемент или ошибки в монтаже!

Итог

Итак, что же мы получили? Простой усилитель мощности звуковой частоты, который по качеству звучания вполне конкурирует со своими «старшими братьями» - LM3886, TDA7293/94. Его можно сравнить с квашеной капустой: и на стол поставить не стыдно, и съедят - не жалко!
Настоящий проект кроме совсем неплохого усилителя поможет приобрести опыт - самый ценный багаж радиолюбителя!

Файлы

Оригинальную статью Питера Смита и печатные платы (в формате pdf) можно взять тут:
students_amp.zip | Файл 3,56 Mb загружен 446 раз.

Упомянутые источники

1. Бать С., Середа В. Высококачественный усилитель НЧ // Радио, 1974, №6, с. 52 – 54.
2. 32W Hi-Fi AUDIO POWER AMPLIFIER TDA2050
3. 12W AUDIO AMPLIFIER TDA2006
4. 14W Hi-Fi AUDIO AMPLIFIER TDA2030
5. 18W Hi-Fi amplifier and 35W driver TDA2030A
6. 20W Hi-Fi AUDIO POWER AMPLIFIER TDA2040
7. 20-W Audio Power Amplifier LM1875
8. Smith P. Students' Amp // Everyday Practical Electronics, 2007, №4, р. 10 – 15.
9. Расчет теплоотводов на компьютере // Радио, 1988, №2, с. 60, 61.
10. Мосягин В. Стереофонический усилитель на современных микросхемах / В копилку радиолюбителя. Популярные схемы и конструкции. Книга 2. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, с.148 – 174.
Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Профиль MVV
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому радиоинженер, к.т.н.

Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 151

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Генератор звуковой частоты на LM324. Прибор и игрушка... Это простой генератор импульсов для тестовых или учебных целей. В схеме используется дешёвый...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-4. Токовая помпа Хоуленда в выходном каскаде УМЗЧ... Не мечтай, действуй! Особенность построения УМЗЧ настоящего проекта заключается в том, что его...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 5-2. Компенсация сопротивления соединительных проводов акустических систем... Не мечтай, действуй! Интерфейсные искажения, возникающие между УМЗЧ и акустической системой, явно...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 3. Устройство защиты акустических систем. Схема соединений функциональных блоков усилителя... Не мечтай, действуй! Усилители мощности звуковой частоты с непосредственной связью представляют...
Схема на Датагоре. Новая статья Полный усилитель на микросхемах. Часть 2. Предварительный усилитель и регулятор тембра... Не мечтай, действуй! Эксперименты с различными предварительными усилителями, регуляторами...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам простой активный фильтр для двухполосного усилителя... В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в...
Схема на Датагоре. Новая статья 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги. Е. Ф. Турута... 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги. Е. Ф. Турута Издательство: ДМК...
Схема на Датагоре. Новая статья 6Н23П+КТ602Б. Лампово-транзисторный усилитель НЧ для стерео-телефонов... Интересная схема С. Филина, попалась при листании старых журналов. Достигнуть малого уровня...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA8920... TDA8920 - высококачественный усилитель мощности класса "D" с очень низким уровнем рассеяния. ...
Схема на Датагоре. Новая статья Прецизионные усилители низкой частоты. Данилов А. А.... Данилов А. А. Прецизионные усилители низкой частоты. — М.: Горячая линия — Телеком, 2004. — 352 с,...
Схема на Датагоре. Новая статья Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. Атаев Д. И., Болотников В. А.... Атаев Д. И., Болотников В. А. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. — М.:...
Схема на Датагоре. Новая статья Стандарты измерения выходной мощности... В этой статье вкратце рассказывается о мощности. Разъясняются такие параметры как номинальная и...
<
  • Гражданин
22 октября 2012 17:26

Сергей / metrolog

Цитата
  • С нами с 5.01.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 90 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Познавательная статья.good
Исторический экскурс навеял ностальгию по давно минувшим дням.
Спасибо, ждем продолжения.

<
  • Главный редактор
22 октября 2012 18:02

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 680 комментариев
  • 264 публикации
 
  • 0
Сергей, именно так и задумана серия статей Владимира Мосягина: подвести черту под эпохой простых чипов класса B/AB, дать исчерпывающую систематизированную информацию и её анализ.

Основная аудитория - начинающие.

<
  • Гражданин
23 октября 2012 01:52

Александр / al Ex

Цитата
  • С нами с 13.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 115 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Это был мой первый по-настоящему звучащий усилитель и первое знакомство с С.Батем. Уважаю!

<
  • Гражданин
23 октября 2012 03:04

Игорь Рогов / AudioKiller

Цитата
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Желающие "выжать из схем максимум", могут на рис. 4 увеличить С3 в 2...10 раз. Тогда гораздо меньше сказывается его нелинейность. Аналогично и входной конденсатор С1: если его использовать как входной фильтр, то емкость 1...2 мкФ, но тогда лучше использовать пленочный. А для электролита емкость можно взять 5...10 мкФ. На самом деле разница довольно мала, но все же (если у кого-то руки чешутся "дорабатывать", а если нет - лучше ничего не меняйте, особенно если это ваш первый усилитель). А вот разводка (в т.ч. земли) - это очень важно, поэтому не отступайте от печаток автора - они очень хороши!

<
  • Автор
23 октября 2012 11:59

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 158 комментариев
  • 38 публикаций
 
  • 0
Материалы проекта обобщают и дополняют публикации по УМЗЧ на микросхемах TDA2006, TDA2030, TDA2040, TDA2050, LM1875, в том числе конструкции, размещенные на портале:
Усилитель быстрого приготовления. TDA2030 и TDA1558Q + компьютерный БП
Малогабаритный усилитель на TDA2050 в переделанном корпусе от кассетника
Мой первый усилитель. TDA2030 + TDA1524 в корпусе спутникового декодера
Усилитель TL082 + UTC2030 с виртуальной массой
Обратная связь по току или "Почти ламповый усилитель..."
Опыт переделки пассивной акустики в активную. «Элегия 102» + TDA2030A
Hi-Fi за один доллар? Усилитель на TDA2030 в классе А

Цитата: AudioKiller
Желающие "выжать из схем максимум"

Спасибо, Игорь, все так и есть. В качестве анонса сообщаю, что эти вопросы рассмотрены в заключительной, пятой части проекта.

<
  • Гражданин
24 октября 2012 21:40

Игорь Рогов / AudioKiller

Цитата
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Владимир, а зачем сейчас говорить о TDA2030, когда 2050 ее с успехом заменяет?

<
  • Автор
25 октября 2012 16:11

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 158 комментариев
  • 38 публикаций
 
  • 0
Игорь, если вопрос по тексту, замечание по TDA2030 относится к таблице 1.
Основная причина – все указанные микросхемы до сих пор встречаются в продаже (проверил) и, главное, используются радиолюбителями.
Из микросхем TDA самой «продвинутой» несомненно, является TDA2050, ее коэффициент гармоник при Pвых=24 Вт (Rн=4 Ом) менее 0,03%.

<
  • Гражданин
27 октября 2012 00:51

Михаил Сапожников / mikesp

Цитата
  • С нами с 19.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 132 комментария
  • 8 публикаций
 
  • 0
Несомненно, очень поучительная и полезная статья. И сама спорность вопроса о силовой и сигнальной земле также не менее важный фактор, о который многие не раз успели споткнуться. Хочу немного поделиться личным опытом. За 4 последних десятилетия мало кто занимался таким важным вопросом как стабилизация тока покоя выходного каскада. На страницах «Радио» кто серьезно уделил этому внимание, был (светлая ему память) Иван Акулиничев. Я где-то в своих разработках пошел по его пятам (некоторые мои усилки на страницах того же «Радио»). Контроль тока покоя заметно влияет на звучание. И если в усилителях на дискретных элементах это можно доработать, то в микросхемных вариантах - нет. Мой замечательный минский друг как-то посоветовал соединить «выход» через сопротивление с одним из полюсов питания. Говорит, что это заметно меняет звучание в лучшую сторону. И еще важный фактор качества звучания – температура кристаллов выходных транзисторов. Известный факт, что с ростом ее усилительные свойства транзисторов улучшаются. И, если даже ток протекает лишь через предвыходные транзисторы (они, разумеется, греются), то их установка на общий радиатор с выходными также заметно меняет качество звучания, делая ступеньку в последних более «скользкой» - проверял на «Радиотехнике-020», переселив предвыходники на общий радиатор с выходниками. В микросхемных усилках эта проблема решается конструктивно. Они все в одном кристале. И еще я отрисую схему контроля тока покоя и выложу в сл. комментарии.

<
  • Гражданин
28 октября 2012 03:39

Игорь Рогов / AudioKiller

Цитата
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Цитата: mikesp
соединить «выход» через сопротивление с одним из полюсов питания. Говорит, что это заметно меняет звучание в лучшую сторону

Некоторые ОУ от этого возбуждаются (а у некоторых растет 2-я гармоника, улучшая звук для любителей такого звука). Да и ток покоя это не так уж стабилизирует, а вот перегрев кристалла обеспечивает (выходной ток надо уменьшать на величину тока через этот доп. резистор). Стабилизация тока покоя главным образом сказывается на надежности, особенно, когда выходники работают близко к границе ОБР. В старых усилках ток покоя влиял на качество довольно сильно: из-за дрянных транзисторов и низкое общее усиление и сильная зависимость свойств транзисторов от тока. Сейчас это не так актуально. Разве что в безосниках в классе А...

<
  • Гражданин
30 октября 2012 06:04

Михаил Сапожников / mikesp

Цитата
  • С нами с 19.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 132 комментария
  • 8 публикаций
 
  • 0
Наверное, чтобы без лишних комментариев отсылаю желающих в журнал «Радио» №2 за 1998г. Там на стр. 23 статья о вариантах включения, в том числе и TDA2030. Возможно, это не худшее дополнение к этой весьма полезной статье. Единственное что, не верна интерпретация редакции о неподключении средней точки на выходе к сигнальной земле. Ее как раз подключать нужно. Я когда писал ту статью, то упоминал о неподключении средней точки трансформатора питания в схеме с той самой TDA2030.

<
  • Гражданин
1 ноября 2012 23:47

Михаил / Mike

Цитата
  • С нами с 3.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 36 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • +1
Из вышеописанных микросхем лучше всего звучат LM1875 (разумеется, если они оригинальные, а не подделки).
Именно LM1875 стоят в студийных мониторах YAMAHA MSP3

Зато TDA2030 самые дешёвые :)

<
  • Гражданин
28 июня 2013 13:36

Алексей / Alexey B

Цитата
  • С нами с 14.04.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 11 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • -1
Добавлю таки запоздалый комментарий...
Отличная статья!!!
Два замечания:
1) Сами ИС штампуют разные производители. Это обуславливает разброс в ТТХ изделия.
Так например 174УН19 (советский аналог 2030) имеет точно такую же типовую схему включения. Именно эта схема и была выбрана для сборки компактного стерео УМ. Единственная оговорка - сами ИС УМ были настоящими немцами с маркировкой А2030.
Печатная плата была собственно разработки без изысков и, как сегодня вижу, далеко не идеал.
После сборки и включения получил возбуждение УМ (радиаторы банально сильно грелись) - выходная RC цепь 1 Ом 0,1 Мкф была пофиксена до 10 Ом 0,1 мкФ. Возбуждение победил.
2) Выяснилось, что УМ щёлкает. Был подсоединён осциллограф и измерен период между щелчками. Далее проанализировав схему вышел на цепь R5-R4-C3 - её постоянная времени как раз и задавала период щелчков.
Серьёзного опыта у меня тогда ещё не было и честно говоря сделать правильные выводы не получалось. Но ситуацию спас мой друг, купивший набор-конструктор Усилитель мощности РАПРИ ( //rw6ase.narod.ru/000/rez2/rapri_um1.html ). Его изучение и вывело меня на решение - конденсатор С3 надо заменить с оксидного 22 мкФ на пленочный 4,7 мкФ, с соответствующим пересчётом номиналов резисторов цепей обратной связи. Но т.к. на руках был УМ из набора, то просто взял точно такие же номиналы деталей.
И УМ заработал! Для тех лет, а это середина 90-х, такой самосбор да ещё с хорошим БП к нему (стабилизированный БП на 825/827 транзисторах + по 10000мкФ в плече) - играл просто отменно!

<
  • Главный редактор
29 июня 2013 13:20

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 680 комментариев
  • 264 публикации
 
  • +1
Алексей, по моему скромному мнению, очень противоречивые сведенья.

1) Таким изменением цепи Цобеля нельзя победить возбуждение, видимо были еще факторы - изменение взаимоположения элементов и длины соединений, установка рядом с МС конденсаторов-шунтов по питанию и т.п.

2) Уменьшив ёмкость этого конденсатора в цепи ООС вы отрезали НЧ, потеряли "энергичность звучания". Напротив, эту ёмкость следует увеличивать от даташитной.
Щелканье вероятнее было вызвано неисправностью или низким качеством примененного экземпляра конденсатора.

<
  • Гражданин
2 июля 2013 11:40

Алексей / Alexey B

Цитата
  • С нами с 14.04.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 11 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • -1
Игорь, возможно с Вашей теоретической и практической точки зрения это и так, но:
по п.1. ... изменение постоянной времени цепи Цобеля (частота настройки изменилась с 10 мГц до 1 Мгц) решило полностью проблему с возбуждением. выбранные параметры оной цепи полностью подтверждает множество конструкций УМ в литературе и на практике (причём и в те далёкие 80-90-е годы и сейчас в современной ММ и Hi-Fi аппаратуре). Да и в разводке ПП не было ничего неправильного - всё по законам качественного звуковоспроизведения.
по. п.2. ... конденсатор не просто заменён, а заменён с пересчётом резисторов в цепи (я же это написал!), а соответственно и частотная характеристика её осталась неизменной!

И ещё добавлю, что оную конструкцию повторяли мои друзья-студенты в общежитии РГРТА (в то время Рязанская радиотехническая академия). С учётом того, что радиорынок у нас в 500 метрах от ВУЗ-а (и чуть дальше от общежития) покупались различные варианты ИС 2030. Так были и ТДА (очень мало), а в основном либо "советский" вариант К174УН19 либо германский А2030. Примерно через годик-другой пошли перемаркированные под немцев отечественные ИС.
К чему это я? Да к тому, то что если в схеме использовалась импортная ИС, то: "... будьте добры заменить оксидный электролит 22 мкФ на неполярный 4,7 мкф ..." с соответствующей заменой резисторов. Т.е. УН19-е прекрасно работали с любыми параметрами цепи в отличии от немцев (о чём собственно и писал заметку - личный опыт и ни каких укоров автору в неправильности выбранной схемы).

P.S. А так минусики мы все умеем ставить...
P.P.S. Схема была взята из Журнала Радио (в то время в продаже ещё не было обновлённых справочников с новыми ИС)...

<
  • Автор
2 июля 2013 16:46

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 158 комментариев
  • 38 публикаций
 
  • +1
Алексей, описанный вами случай поведения усилителя неординарен, поэтому мне понятна реакция на него Игоря.
По опыту могу сказать, что чаще всего причина возбуждения усилителя кроется в установке резистора цепи Зобеля ошибочного номинала.
Что касается его выбора, то обычно его сопротивление принимают равным четверти сопротивления нагрузки (Для Rн=4 Ом получаем R7=1 Ом, см. рис. 4). Понятно, что в мощных УМЗЧ резистор такого номинала будет греться на фонограммах с большим содержанием высоких частот, поэтому здесь чаще всего мы видим сопротивление этого резистора порядка 10 Ом.
По поводу щелчков тоже интересный случай. Для TDA2030, обладающей входным сопротивлением 5 МОм, можно пересчитать элементы и установить, например R2=R5=100 кОм, R4=4,7 кОм, C3=4,7 мкФ. Желательны испытания партии усилителей, чтобы убедиться, что не произошло ухудшение параметров.
Лучше всего обойтись без С3. Ждите пятую часть данного проекта!

<
  • Гражданин
2 июля 2013 17:42

Алексей / Alexey B

Цитата
  • С нами с 14.04.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 11 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Владимир Мосягин, по поводу возбуждения - бог с ним. Упомянул об этом лишь попутно.
Основной посыл сообщения был именно в том, что оригинальные немецкие А2030, появившиеся тогда в продаже у нас как россыпью (в радиомагазинах и радиорынках) так и в составе готовых наборов кострукторов (Например Рапри УМ-1) не работали по типовой схеме с электролитом в цепи ООС. Ссылку на оный набор-конструктор приводил (мой одноклассник купил себе такой послыторгом) - найдите там на фото электролит на 22мкФ.
Я бы забыл об этом, но вот истинно советские К174УН19 прекрасно работали с этим электролитом, а вот "немцы" - нет.

Жду пятую часть! Очень интересные и полезные статьи.
Единственное электролиты БП я бы перенёс на плату Ум как можно ближе к ИС...

<
  • Главный редактор
2 июля 2013 21:15

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 680 комментариев
  • 264 публикации
 
  • 0
Цитата: Alexey B
P.S. А так минусики мы все умеем ставить...

Алексей, в отношении вас я могу это легко исправить.
Впредь воздержитесь от провоцирования публичных перепалок и пишите только по делу, хотите решать вопросы со мной - обращайтесь ко мне лично.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.