» » » Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240

 
 
 
8

Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240

Разместил Datagor 22 июня 2008. Просмотров: 134 202

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудо-частотной характиристики, многие испытывают затруднения в построении готовой конструкции.

В данной статье представлено описание несложной схемы для усиления звуковой частоты с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый subwoofer. Несмотря на то, что сама разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, но ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса.
Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации (mute) при включении звуковоспроизводящей аппаратуры.

Технические данные


• Выходная мощность 25 W.
• Сопротивление громкоговорителя 4 Ом.
• Полоса воспроизводимых частот 5—300 Гц.
• Электропитание 12—16 V
• Максимальный потребляемый ток 3 A.

Принцип работы сабвуфера и немного теории по фильтрам нижних частот


Сам сабфувер представляет собой усилитель низкой частоты с полосой пропускания 5 — 300 Гц. Чтобы сформировать необходимую амплитудо-частотную характеристику (АЧХ) существует несколько методов.
1. Собственно сам усилитель с нужной АЧХ, формируемой обратными связями.
2. Активные и пассивные полосовые фильтры, включенные на входе усилителя.
3. Активные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.
4. Пассивные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.

Наибольший интерес для качественного формирования необходимой АЧХ представляют пассивные фильтры. Это и отсутствие дополнительных шумов, всякого рода «выбросов» и «провалов», а также полное отсутствие нелинейных искажений. Единственным недостатком у пассивных фильтров является значительное затухание в полосе пропускания. Но так как сигнал на сабвуфер снимается с выхода усилителя мощности, уже входящего в состав магнитофона или приемника, то этим недостатком можно пренебречь. Фильтр Нижних Частот (ФНЧ) формирует АЧХ следующим образом: пропускает все частоты, начиная с нуля и «обрезая» высокие частоты (ВЧ) на частоте среза. Саму частоту среза легко можно рассчитать по формуле 1 / 2*pi*R*C, где частота в герцах, pi=3.14, сопротивление в Омах, емкость в фарадах. Крутизна среза (спада) фильтра зависит от его «порядка».

Для ФНЧ 1-го порядка она будет равна 6 дБ на октаву.






Для фильтра 2-го порядка крутизна спада АЧХ будет уже 12 дБ/окт.






Для фильтра 3-го порядка 18 дб/окт соответственно.






Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет 20Дб, т. е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50—250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, порядка 0.5—5в, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Из опытов было установлено, что для качественного формирования АЧХ вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках, для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц, дана контрольная точка «А». Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и на готовой конструкции несколько отличаются. Это обусловлено тем, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 Герц до 50 Герц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсатора (ов) от 22 нанофарад до 47 нанофарад. Можно также увеличить в 2 раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоомный. В противном случае будет дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности.

Выбор АЧХ


Для выбора нужной АЧХ фильтра и мощности усилителя был применен следующий вид анализа.
Гул, имитирующий поездку на автомобиле, был смоделирован при помощи стенда, на котором был установлен работающий двигатель. Было замечено, что наибольшему маскирующему эффекту подвержены именно низкие частоты в диапазоне 5 Гц — 300Гц. Чтобы скомпенсировать эти потери и был выбран необходимый частотный диапазон сабвуфера. Суть метода заключалось в подаче звукового сигнала с частотой качания 0.01 Гц в полосе частот 16 Гц — 16 КГц на стандартную акустику. Те частоты, которые были ослаблены маскирующим действием гула (шума), приходилось корректировать при помощи третьоктавного эквалайзера. Таким образом, удалось сформировать характеристику, необходимую для качественного звукового восприятия. На средних и высоких частотах эти расхождения были не столь значительны, и их удавалось скомпенсировать обычным темброблоком, входящим в состав любой магнитолы. В дальнейшем при проверке, во время поездки на реальном автомобиле, правильность выбора этого метода удачно была подтверждена независимыми экспертами. Загрузка салона была от 1 человека до 5, включая водителя. Некоторые потери низких частот при полной загрузке удалось скомпенсировать регулятором громкости, в самом сабвуфере.

Схема усилителя, назначение деталей, подключение


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


Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4, поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация (mute)усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень +8В. — +12В. снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона выключать и сам сабвуфер автоматически. Если надобности в этом нет, то детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 следует из схемы исключить. R8,R9,C9,C10 — противовозбудные цепочки. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах, относительно «общего» провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию, как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля.

Вариантов подключения mute великое множество. Выбирается любая точка, где при включении магнитолы появляется +12 Вольт. Это может быть и гнездо для активной антенны и лампочка подсвета шкалы или контакты выключателя питания.... Только желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1 — 10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит, в случае случайного замыкания на корпус, избежать порчи аппаратуры.

Печатная плата и монтажная схема изображены на рисунках


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




Рисунки в pdf:
sab_01_8.zip | Файл 90,71 Kb загружен 299 раз.

Корпус микросхемы TDA7240 соединен с «общим» минусом, поэтому никаких изолирующих прокладок не понадобится. В качестве радиатора может служить металлическое шасси корпуса или кусок дюраля с минимальным размером, как две пачки от сигарет. Провода питания и подключения громкоговорителя обязательно должны быть многожильные и по возможности большей площади сечения. При правильном монтаже и исправных деталях сабвуфер в налаживании не нуждается.

Александр Воробьёв
Игорь Петрович Котов (Datagor)
Россия, Сибирь, г.Новокузнецк
Профиль Datagor
Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 21

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


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 Блок обработки сабвуферного канала: сумматор, сабсоник, регулятор частоты и фазы... Фото моего блока, блок сделан по второму варианту платы Устройство предназначено для формирования...
Схема на Датагоре. Новая статья Активные кроссоверы для АС основе фильтра Баттерворта 3-го порядка... Активные кроссоверы, на мой взгляд, обделены вниманием и применяются среди радиолюбителей реже, чем...
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель быстрого приготовления. TDA2030 и TDA1558Q + компьютерный БП... Занимаясь ремонтом различных звуковоспроизводящих устройств, ощутил потребность в срочном наличии...
Схема на Датагоре. Новая статья JBL SPEAKERSHOP... Программа JBL SPEAKERSHOP предназначена для разработки и расчета параметров акустического...
Схема на Датагоре. Новая статья Ламповые усилители. Том 2.... Ламповые усилители. Том 2. Перевод с англ. под ред. канд. техн. наук В.И.Сушкевича. Издательство:...
Схема на Датагоре. Новая статья Ламповые усилители. Том 1.... Ламповые усилители. Том 1. Перевод с англ. под ред. канд. техн. наук В.И.Сушкевича. Издательство:...
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 Операционные усилители. Ч.2 Активные фильтры... Источник: Радиокот.ру Вторая часть статьи про ОУ для начинающих. Итак, в первой части мы...
Схема на Датагоре. Новая статья Не все сабвуферы одинаково полезны!... Если вы замечаете присутствие сабвуфера, это значит, что либо он работает на слишком высоком уровне...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA7384... Микросхема TDA7384 представляет собой мостовой четырехканальный усилитель мощности ЗЧ с...
<
  • Гражданин
22 июня 2008 22:09

Бузунов Игорь Германович / meshin

Цитата
  • С нами с 18.05.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 75 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Всё конечно хорошо и понятно, но автор забыл указать с какими же динамиками и в каком корпусе, и в каком авто этот замечательный сабвуферный усилитель замечательно сыграл! Хотя бы для близира. Динамик, или динамики нужны с нехилой чувствительностью!

<
  • Главный редактор
22 июня 2008 23:27

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 641 комментарий
  • 261 публикация
 
  • 0
Динамики? Да любые, заточенные под НЧ, 4 Ома итого.
А вот про мощность автор точно преувеличил.
Типичное значение выходной мощности на 4 Ома - 20 Ватт, на 8 Ом - 12 Ватт, при питании 14.4 Вольта.

Статью переименую из "Простой сабвуфер автолюбителя на TDA7240" в "Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240". А то и правда, в заголовке сабвуфер, а в статье ни слова.

Тёзка, спасибо за сигнал!

<
  • Гражданин
23 июня 2008 01:41

Александр / TANk

Цитата
  • С нами с 11.08.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 159 комментариев
  • 16 публикаций
 
  • 0
А можно применить TDA7241 - она позволяет работать на нагрузку в 2 Ом.
Пара 4-х омных динамиков в параллель. И тогда на выходе будет 26Вт (как заявлено в даташите на микросхему). И выбор динамиков соответственно сразу увеличивается.
Пару 75ГДН от старых S90 и вперед! Хотя, я бы поставил что нибудь типа W200 от Visaton - достаточно дешево и вполне сердито и чувствительности поболее чем у 75ГДН будет

<
  • Гражданин
23 июня 2008 08:28

Бузунов Игорь Германович / meshin

Цитата
  • С нами с 18.05.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 75 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Про TDA 7241 слышу первый раз. С мощностью не ясно,(маловато на 2х омах будет)!
Для пары 75ок объём большой понадобится, ИМХО лучше одну и на 2 ома перемотать. Для авто, саб можно и на паре 10ГД-36К изготовить. И чувствительность, и мощность соответствуют. 35-40 герц в салоне выдадут. Правда опять компромис- подвес менять нужно. Хотя у моего знакомого, с родными подвесами, уже больше года в багажнике Волги катается и нормально пока. Я ему на TDA8560Q усилитель и излучатель на двух 10ГД-36К диф-ами друг к другу, в бандпассе 6го порядка изготовил.

<
  • Гражданин
23 июня 2008 14:53

Александр / TANk

Цитата
  • С нами с 11.08.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 159 комментариев
  • 16 публикаций
 
  • 0
На alldatasheet.com документация на 7241 лежит, да и в других местах найти не проблема. От 7240 отличается только тем, что заявлена поддержка работы на 2-х Омную нагрузку. Все остальное один в один.

<
  • Главный редактор
23 июня 2008 19:44

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 641 комментарий
  • 261 публикация
 
  • 0
TDA7241B отличается от TDA7240A возможностью работы на нагрузку 2 Ома и фикс. усилением 32 дБ проив 40 дБ.
Действительно, встречается реже своей близняшки.
Кому интересно - смотрите датагорский справочник

<
  • Прохожий
28 ноября 2011 01:10

/ Kaleich

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Если добиваться большей мощности (легким путем) - то TDA 1562Q 70W 4Ома ~ 14v

<
  • Прохожий
3 марта 2013 22:35

/ serglsa

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
нормально для фильтра 3-го порядка

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.