» » » USB-акустика Genius SP-U110: где искать правильный звук TDA2822

 
 
 
8

USB-акустика Genius SP-U110: где искать правильный звук TDA2822

Разместил hhimmikk 5 января 2014. Просмотров: 18 554


В этой статье я хочу рассказать о способе борьбы с помехами из компьютерных колонок Genius SP-U110[1].
Колонки эти стоят у меня на работе. Кроме выдачи музыки, они ещё умудрялись фонить от сотовых телефонов и прочих радиопомех. В итоге колонки были вскрыты для анализа причин фона.

Считаю, что главной проблемой является питание от порта USB компьютера. При этом образуется «земляная петля» между сигнальной «землёй» на штекере mini-jack и силовой землёй USB. Попытки изменения места подключения экранной оплётки сигнального провода особых улучшений не давали. Тогда было решено сделать новую печатную плату.

Схема УМЗЧ на TDA2822 с токовой ООС

Расскажу о «сердце» акустической системы Genius Sp-U110. УНЧ собран на микросхеме TDA2822[2] в миниатюрном планарном 8-выводном корпусе. Питать её можно от 1,8 до 15 Вольт. Т.к. колонки питаются от USB, то напряжение будет 5 Вольт и оно довольно «грязное» из-за помех от БП компьютера.
Питание +5 Вольт подано на 2 вывод (согласно даташита), «земля» к 4 выводу. Конденсатор С5 был максимально близко установлен к микросхеме.

Повторять стандартную схему из даташита мне не хотелось, а схема от производителя колонок была ещё хуже. Было решено применить включение ИТУН (источник тока управляемый напряжением). Такая реализация обладает специфическим звучанием, сравнимым с ламповыми усилителями.

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


Я сразу удалил разделительные конденсаторы во входных цепях левого и правого канала. Резисторы R8, R9 поставил на 100к, против 180к в оригинале, т.к. амплитуды входного сигнала не хватало для достижения максимальной мощности колонок. Добавил конденсаторы С11, С12 для подавления радиопомех.

Конденсаторы С9, С10 поставил на 100 мкФ*16В, Jamicon электролитические неполярные. Т.к. эти конденсаторы входят в цепь ОООС (общая отрицательная обратная связь), то экономить на их качестве губительно для звука.

Конденсаторы С7, С8 служат для недопущения постоянного тока на динамики. Иначе вместо звука будет гул и дым. Тип конденсаторов — электролитические полярные Jamicon на 1000 мкФ*25В. В принципе ёмкость их может быть и меньше, т.к. отдача по НЧ у штатных динамиков слабая, а меньшая ёмкость снизит уровень НЧ-составляющей сигнала, чтобы не мучить динамики тем, чего им не «переварить». Но поставил, что было под рукой.

Резисторы R4, R6 являются токовыми датчиками, т.е. преобразуют ток, проходящий через катушки динамиков в напряжение, пропорциональное этому току. Через конденсаторы С9, С10 полученный сигнал подаётся на инвертирующие входы микросхемы, чтобы она была в курсе происходящего и могла подправить искажения выходного сигнала. Упрощённо, в этом состоит принцип ОООС.

Фильтр питания

Фильтр питания собран на конденсаторах С1, С2, С4, С5, катушках индуктивности L1, L2. Конденсаторы С2, С4 — электролитические полярные фирмы Jamicon. С2 на 1000 мкФ*16 В, С4 на 1000 мкФ*25 В. Ставил то, что было.

Задача «электролитов» сгладить низкочастотные помехи, приходящие извне. Конденсаторы С1 и С5 — керамические в smd-корпусе 1206. Они, в отличии от «электролитов», хорошо подавляют ВЧ-помехи. Обычно ёмкость выбирается в районе 100 нФ, но я применил на 470 пФ (какие были).

L1 и L2 также участвуют в фильтрации ВЧ-грязи (в smd-исполнении, снял с платы блока пожарной сигнализации «Гранит»). Можно применить разные типы индуктивностей. Cопротивление катушек увеличивается с ростом частоты проходящего через них тока, т.е. на постоянном токе и НЧ их сопротивление - доли Ома, а на ВЧ уже несколько кОм. В общем, такой фильтр называется «CLC».

Печатная плата

Сразу решил сделать на 2-стороннем текстолите марки FR-4. Нижний слой был отведён под «экран», других дорожек на нём не планировалось (слой М1 в SprintLayot). Соединение с верхним слоем М2 сделано в одной точке около ввода питания. Основная часть компонентов применена в корпусах для поверхностного монтажа (smd), т.к. не люблю сверлить кучу отверстий.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


На верхнем слое все дорожки «земли» частично сведены в одну точку — на «минус» конденсатора блока фильтрации питания, частично применил полигонную схему.
Сигнальная «земля» отделена и предполагает одну точку подключения к силовой «земле».

Тестирование, наладка

После установки всех деталей был произведено тестовое включение усилителя. Сразу же услышал знакомый фон из динамиков, правда, тише, чем на родной плате, но всё равно стало ясно, что результат по фону не достигнут.

Начал варьировать соединение сигнальной земли с силовой. Было испробовано подключение напрямую, через индуктивность, через резистор, через конденсатор, даже комбинировал детали. Фон менялся, но не пропадал полностью.
В итоге соединил земли на 4-м выводе TDA2822. Эврика! Фон испарился!

Итого

В результате получил приятно звучащую акустику. От исходного звучания не осталось и следа. Эти пластиковые мыльницы стало действительно приятнее слушать. Просто новый звук, результат отличный.

Фотки обновлённых колонок (извините, качество снимков телефоном оставляет желать лучшего).


Файлы

Novaya-papka.zip | Файл 116,13 Kb загружен 106 раз.

Ссылки по теме

1) Описание колонок Genius SP-U110
2) Datasheet TDA2822 на оф. сайте ST
3) Пост на GT Lab о токовой ООС в TDA2822
Александр (hhimmikk)
Россия, Барнаул
Профиль hhimmikk
Увлёкся лет с шести разборкой игрушек. В 8 лет умел паять. Книги не читал-постигал всё на практике.
Позже увлёкся ремонтом аппаратуры, сейчас это моя работа.
Немного лирик-пишу стихи, правда получаются или мрачные или сатирические. На глубокую поэзию пробивает редко.
Более 2 лет являюсь активным участником проэкта "Паяльник"(forum.cxem.net), более года являюсь модератором раздела Ремонт(там я hiMiКЪ). Сюда пришёл за новыми знаниями и пообщаться с новыми людьми.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 53

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины... Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо Евгению...
Схема на Датагоре. Новая статья Блок управления вытяжным вентилятором. Наладка, результаты... Всем здоровья! Утюг починен. Хочу коротко отчитаться в проделанной работе и результатах наладки...
Схема на Датагоре. Новая статья Пусть всегда будет солнце!... Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это такое, а без этой...
Схема на Датагоре. Новая статья Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания... Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Гитарный преамп Tomato - исправленная печатка. Tomato updated pcb. Обновлено.... Маленькая заметочка в стиле «возвращаясь к напечатанному» для устранения замеченных ошибок....
Схема на Датагоре. Новая статья 17/01 киберсубботник на портале... Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет проводиться...
Схема на Датагоре. Новая статья Высоковольтный БП (0-350V, 0.5А max) с вольт-амперметром на PIC16F690... Иногда при регулировочных работах требуется сравнительно высокое напряжение питания устройств...
Схема на Датагоре. Новая статья Coil32 v9.0 - программа для расчета катушек индуктивности... Всем, кто занимался изготовлением (и ремонтом) приемников, передатчиков, акустических систем, ИБП,...
Схема на Датагоре. Новая статья Сэмплы гитарного комбоусилителя U-96... Как и обещал, записал пару сэмплов на скорую руку с моего комбика из статьи "Новый гитарный...
Схема на Датагоре. Новая статья Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)... Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки на плату...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи... При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых условиях, например...
Схема на Датагоре. Новая статья Toshiba - это хорошо! Новейший каталог 4Q2012... Предлагаю вниманию сограждан новейший каталог Toshiba Bipolar Power Transistors — 4 квартал...
<
  • Автор
5 января 2014 15:23

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • +1
Александр, спасибо, хорошая работа!
Есть некоторые замечания. Предлагаю улучшить вашу схему:

Нумерация упоминаемых ниже компонентов сохранена по вашему чертежу.

1. У вас фильтр нижних частот на входе R8, C11 (R9, C12) имеет частоту среза в районе 3...4 кГц, зависящую от положения регуляторов громкости R10, R11.

2. Цепи Зобеля R2, C3 (R3, C6) должны быть подключены не к общему проводу, а к резисторам R4 (R6).

3. Конденсаторы С9, С10 совсем необязательно неполярные. Здесь полярные оксидные конденсаторы не испортят звук.

4. Вместо L1, L2 в фильтре питания можно включить продольный трансформатор - результат будет еще лучше.

<
  • Гражданин
6 января 2014 02:25

Александр / al Ex

Цитата
  • С нами с 13.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 114 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Какой ток потребляют обе колонки при питании от компьютера? У ЮСБ там, по-моему, ограничения около 1 Ампера? Спрашиваю, потому что однажды столкнулся с такой ситуацией, когда от ЮСБ ноутбука были запитаны МИДИ-клавиатура, звуковая карта и мыша, так вот после долгой работы появлялись бессистемные глюки, проблема почти устранилась заменой ЮСБ- звуковухи на другую с отдельным питанием от сети.

<
  • Гражданин
6 января 2014 02:54

Александр / AlexRio

Цитата
  • С нами с 2.06.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 34 комментария
  • 2 публикации
 
  • 0
Цитата: al Ex
Какой ток потребляют обе колонки при питании от компьютера? У ЮСБ там, по-моему, ограничения около 1 Ампера? Спрашиваю, потому что однажды столкнулся с такой ситуацией, когда от ЮСБ ноутбука были запитаны МИДИ-клавиатура, звуковая карта и мыша, так вот после долгой работы появлялись бессистемные глюки, проблема почти устранилась заменой ЮСБ- звуковухи на другую с отдельным питанием от сети.

Обычный USB порт выдает максимум 500 мА. Некоторые производители материнских плат ставят на свои изделия несколько портов с повышенной токоотдачей, которые подразумевается использовать в качестве зарядки для гаджетов.

<
  • Гражданин
7 января 2014 14:49

Алексей / Pritorius

Цитата
  • С нами с 18.03.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 21 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Ток 500 мА - это рекомендуемый максимальный ток по спецификации USB. Без печальных последствий выжимали 2,5А с одного USB, далее материнская плата сама отключала питание (считай: входила в защиту), но после отключения потребителя все возвращалось в норму. Данный факт ни в коем случае не руководство к дальнейшим действиям, все эксперименты я проводил (и не только я ) на свой страх и риск.

<
  • Гражданин
7 января 2014 22:55

Игорь Рогов / AudioKiller

Цитата
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Да, входные конденсаторы режут ВЧ. Но наверное для таких колонок это не очень губительно. Но я бы настоятельно рекомендовал перейти на схему MVV еще и потому, что подключение на вход высокоомной цепи приводит к росту искажений и смещения на выходе. Кроме того, в цепи питания электролиты работают до частоты примерно 30 кГц, а керамика в 400 пФ начинает заметно работать на частотах выше 50 МГц. Так что емкость керамического конденсатора нужно увеличить. Я бы даже взял не 0,1 мкФ, а 1...2,2 мкФ. Причем поставил бы перед конденсаторами еще катушку, а перед ней - тот самый 0,1 мкФ из высокочастотной керамики. А чтобы не было земляной петли, то те земли, что слева от микросхемы (я говорю о схеме MVV, т.к. она наиболее оптимальна), отделил от остальных земель резистором 1...3 ома.

Да, и еще: опять же у MVV применен правильный конденсатор в цепи ООС: там, где наверняка есть постоянка и она превышает переменную составляющую сигнала, лучше работают полярные электролиты. Неполярный - это два полярный, включенных последовательно-встречно. На переменном токе каждый из них работает по отдельности на своем полупериоде, а второй при этом немного ему "портит жизнь", т.к. включен "неправильно". Но это получается все же лучше, чем был бы один только полярный. Если применить неполярный электролит при постоянном смещении, то реально будет работать один из эти "внутренних" конденсаторов, а второй будет все время включен "через зад" во всеми вытекающими...

Да, кстати, возможно, что резать высокие все же нужно: с ростом частоты растет импеданс динамиков (за счет индуктивности ЗК) и ИТУН автоматически увеличивает выходное напряжение. В результате средне-высокие оказываются задранными...

<
  • Гражданин
21 февраля 2014 19:04

Александр / hhimmikk

Цитата
  • С нами с 31.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 1 публикация
 
  • 0
Цитата: MVV
1. У вас фильтр нижних частот на входе R8, C11 (R9, C12) имеет частоту среза в районе 3...4 кГц, зависящую от положения регуляторов громкости R10, R11.
Владимир, здравствуйте. Да, частота среза получилась низкой - 3,7 кГц. Так радикально "придавил" помехи от трех радиопередатчиков, стоящих в соседней комнате. Был вариант сделать входной кабель из 2 РК-75, которого на работе много. Но не хотел сверлить корпус колонок.

Цитата: MVV
2. Цепи Зобеля R2, C3 (R3, C6) должны быть подключены не к общему проводу, а к резисторам R4 (R6).
В плане устойчивости логичнее цепь Цобеля подключать через R4(6), но решил соригинальничать.

Цитата: MVV
3. Конденсаторы С9, С10 совсем необязательно неполярные. Здесь полярные оксидные конденсаторы не испортят звук.
В принципе неполярные здесь избыточны, просто были в наличии.

Цитата: MVV
4. Вместо L1, L2 в фильтре питания можно включить продольный трансформатор - результат будет еще лучше.
Поставил, что было.

<
  • Автор
21 февраля 2014 22:34

Владимир Мосягин / MVV

Цитата
  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Александр, все понятно. Большое спасибо за статью, она подвигла меня на интересное дополнение, которое уже разместил на портале.

<
  • Гражданин
22 марта 2014 17:42

Михаил Сапожников / mikesp

Цитата
  • С нами с 19.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 132 комментария
  • 8 публикаций
 
  • 0
В свое время я столкнулся с похожими проблемами, заменяя перегоревшую микросхему ТDА2822 на имеющуюся TDA2005 (кстати заработала от 5 В), и оказалось, что от гнезда USB лучше брать только +5 В, а "минус" с "земли" ушного гнезда. Зазвучало чисто и аккуратно. Конечно, если +5 В подключить через дроссель на феррите. Деталей на макетке оказалось не больше чем в оригинале.

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.