Усилитель для сабвуфера на основе микросхемы TDA7294

Автомобильный усилитель мощности 70-150Вт с преобразователем напряжения (TDA7294, КР1114ЕУ4)

Напряжение бортовой сети ограничивает мощность автомобильного УМЗЧ, и это обстоятельство можно преодолеть применением импульсного преобразователя напряжения питания. В статье описана конструкция мощного двухканального УМЗЧ со встроенным мощным преобразователем на основе микросхемы КР1114ЕУ4.

В настоящее время на рынке автомобильной аудиоаппаратуры представлено много разнообразных моделей автомагнитол. Современные магнитолы обычно имеют четырехканальный усилитель, а выходная мощность, заявленная производителями, исчисляется десятками ватт.

Но соответствуют ли надписи на лицевой панели, указывающие выходную мощность, например, 4×40, 4×50 Вт, общепринятому параметру? Чаще указывается ее пиковая выходная мощность (как правило, при питающем напряжении 14 4 В на нагрузке 4 Ом). На практике номинальная выходная мощность автомагнитолы обычно составляет не более 10-12 Вт на канал [1].

Для реального повышения мощности используют УМЗЧ в мостовом включении Для более мощной нагрузки автомагнитолу дополняют усилителем мощности Исходя из того, что практически все автомобильные акустические системы и большинство АС широкого применения имеют электрическое сопротивление 4 Ом напряжение бортовой сети автомобиля оказывается недостаточным, поэтому для УМЗЧ необходимо использовать вторичные источники электропитания.

Описываемый здесь автомобильный двухканальный усилитель мощности объединен с импульсным блоком питания. Аппаратура отличается простым схемным решением и доступностью изготовления радиолюбителями.

Номинальная выходная мощность УМЗЧ с коэффициентом нелинейных искажений 0,5 % в режиме “Стерео” составляет приблизительно 2×70 Вт (2×4 Ом), в режиме “Моно” – около 150 Вт (8 Ом). Он почти не требует налаживания.

Усилитель мощности Усилитель выполнен на двух микросхемах DA1, DA2. Интегральная микросхема TDA7294 представляет собой усилитель мощности с высокими техническими характеристиками и сравнительно дешева.

Оконечный и предоконечный каскады TDA7294 построены на полевых транзисторах, имеют защиту от перегрева и от короткого замыкания на выходе При достижении температуры кристалла 145 °С блок защиты переводит микросхему в режим “MUTE” а при достижении 150 С – в режим “STAND-BY”.

Благодаря широкому диапазону питающих напряжений микросхему TDA7294 можно использовать совместно с нагрузкой сопротивлением более 8 Ом без существенной потери выходной мощности. При использовании двух микросхем, включенных по мостовой схеме, верхняя граница сопротивления повышается до 16 Ом.

При оптимальном выборе напряжения питания ее максимальная выходная мощность на низкоомной нагрузке (4 Ом и ниже) ограничена лишь предельно допустимым током оконечного каскада, равным 10 А, и достигает 100 Вт. При коэффициенте гармонических искажений 0,5 % микросхема отдает в нагрузку мощность до 70 Вт. Более подробную информацию о микросхеме можно получить из [2] либо на сайте компании ST Microelectronics.

Принципиальная схема УМЗЧ

Принципиальная схема УМЗЧ без блока питания показана на рис. 1. В предложенной схеме функции “STAND-BY” и “MUTE” не используются, так как включение усилителя производится в блоке питания. Резисторы R1, R4 задают входное сопротивление УМЗЧ.

Рис. 1. Принципиальная схема мощного автомобильного усилителя мощности (УМЗЧ) на микросхемах TDA7294.

Пары элементов R1, С1 и R4, С4 образуют на входах обоих каналов ФВЧ, ограничивают полосу пропускания усилителя снизу Аналогично элементы R2, С2 и R5, С5 в цепи ООС определяют нижнюю границу полосы пропускания. Соотношения сопротивлений R3/R2, R6/R5 задают коэффициент усиления УМЗЧ. При указанных номиналах элементов R2, R3, R5, R6 коэффициент усиления по напряжению составляет 30 дБ.

Переключателем SA1 выбирают режим работы УМЗЧ “Стерео/Моно”. В режиме “Стерео” микросхемы DA1 и DA2 работают как два независимых неинвертирующих усилителя, в режиме “Моно” усилитель DA2 превращается из неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления Кu = R6/R5 + 1 в инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления Положению SA1 на схеме соответствует режим “Стерео”. При использовании УМЗЧ в мостовом режиме вывод “+” АС подключают к выходу DA1, а вывод – к выходу DA2.

Принципиальная схема преобразователя напряжения

Преобразователь блока питания усилителя (рис. 2) построен в основном на микросхеме КР1114ЕУ4 – импортный аналог TL494CN фирмы Texas Instruments. Подробное описание микросхемы можно найти в [3], ее блок-схема показана на рис. 3.

Рис. 2. Принципиальная схема мощного преобразователя напряжения для автомобильного УМЗЧ.

Она включает в себя широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и цепи управления им. Микросхема предоставляет широкие возможности по управлению длительностью выходных импульсов. Так как микросхемы TDA7294 имеют собственные узлы защиты, отпадает необходимость их использования в самом блоке питания.

Микросхема КР1114ЕУ4 может работать как в двухтактных, так и в однотактных преобразователях; режим работы задается по входу OTC (вывод 13). В этом блоке питания вывод 13 подключен к источнику образцового напряжения +5 В и преобразователь работает в двухтактном режиме. Скважность импульсов может меняться в широких пределах.

Рис. 3. Блок-схема микросхемы КР1114ЕУ4 (TL494CN).

Выходы микросхемы можно подключить непосредственно через резисторы R16, R17 к базам мощных биполярных транзисторов VT1 и VT2 преобразователя благодаря большому предельному значению выходного тока (до 200 мА).

Поскольку у микросхемы преобразователя имеются выводы коллекторов и эмиттеров выходных транзисторов (выводы 8-11), их возможно включить по схеме с общим эмиттером либо с общим коллектором, в зависимости от структуры транзисторов VT1 и VT2. В описываемом блоке с транзисторами структуры n-p-n применен второй вариант. При использовании в качестве ключей полевых транзисторов (n-канальных ПТ) следует удалить резисторы R18 и R19.

В микросхему КР1114ЕУ4 встроен собственный генератор пилообразных импульсов. Элементы R8, С8 являются времязадающими, и частоту генерации можно определить по формуле 1 = 1/(R8С8). При работе в двухтактном режиме частота автогенератора микросхемы должна быть вдвое выше частоты на выходе преобразователя. Для указанных на схеме номиналах времязадающей цепи частота генератора – около 160 кГц, а частота импульсов на выходе – примерно 80 кГц

Стабильность работы преобразователя в широком диапазоне напряжения питания обеспечивает встроенный источник образцового напряжения (вывод 14) +5 В. Цепь R9С7 обеспечивает после включения питания плавное увеличение ширины выходных импульсов блока и мощности в нагрузке.

Диод VD1 предотвращает выход из строя блока при обратной полярности напряжения питания; в этом случае перегорит лишь предохранитель FU1.

Блок питания имеет стабилизацию напряжения на нагрузке благодаря обратной связи. Она осуществляется через резисторы R10-R15 с каждого плеча выпрямителя.

Эти резисторы образуют два делителя напряжения, через которые часть напряжения с выхода блока питания поступает на усилители ошибки (выводы 1,15) В качестве эталона напряжения, с которым сравниваются выходные напряжения блока питания, используется источник образцового напряжения (ИОН). Выходы усилителей ошибки внутри DA1 соединены вместе через диоды.

Вывод 3 предназначен для местной обратной связи, ограничивающей коэффициент усиления усилителей. В этом блоке вывод 3 использован для запуска преобразователя, а усилители работают как компараторы. С импульсного трансформатора Т1 напряжение выпрямляется диодами VD2-VD5 и сглаживается конденсаторами С11- С14.

Для уменьшения мощности рассеивания на микросхемах УМЗЧ DA1 и DA2 и увеличения максимальной выходной мощности усилителя нужно правильно выбрать выходное напряжение преобразователя, исходя из сопротивления нагрузки.

Данный УМЗЧ рассчитан на работу совместно с нагрузкой 4 Ом в режиме “Стерео” и с нагрузкой 8 Ом в мостовом режиме. Рекомендуемое фирмой-изготовителем значение напряжения питания DA1, DA2 при заданном сопротивлении нагрузки составляет ±25. 27 В, на это напряжение и рассчитан импульсный преобразователь.

Устройство запуска для преобразователя

В показанной на рис. 2 схеме блока питания для его включения нужен достаточно мощный переключатель. Зачастую такой способ включения оказывается неудобным или же неприемлемым. На рис. 4 показана схема устройства автоматического управления запуском преобразователя.

Она обеспечивает включение УМЗЧ при подаче на резистор R20 постоянного напряжения более 1 В или при подаче на конденсатор С15 звукового сигнала с действующим значением напряжения не менее 0,6 В.

Рис. 4. Cхема устройства автоматического управления запуском преобразователя.

Первый вариант можно использовать, если автомагнитола имеет выход для управления внешними устройствами, например, электрической выдвижной антенной. Пригоден и другой вариант, если в автомобиле установлен сабвуфер.

Тогда конденсатор С15 подключают к одному из выходов УМЗЧ автомагнитолы, и теперь усилитель будет автоматически включаться при выходной мощности автомагнитолы более 0,15.. 0,2 Вт и отключаться при меньшей.

Недопустимо подключать к магнитоле одновременно два входа, так как это может вывести ее из строя. Конденсатор С16 одновременно сглаживает пульсации переменного напряжения и задерживает отключение усилителя после исчезновения сигнала на входе (с задержкой около 30 с). Диоды VD7, VD8 предотвращают влияние цепи включения на работу ШИ-модулятора.

Также они устанавливают порог напряжения на коллекторе VT3, при превышении которого длительность импульсов на выходе DA3 начнет плавно сокращаться и при достижении 4 .4,5 В блок питания отключится.

Схема Фильтра НЧ для сабвуфера

Если этот усилитель использовать только для сабвуфера, понадобится узел, схема которого приведена на рис. 5.

Это ФНЧ второго порядка с частотой среза 80 Гц; его включают перед входом УМЗЧ. На схеме в скобках указаны выводы ОУ второго канала. В цепи питания установлены интегральные стабилизаторы напряжения DA2, DA3. Если усилитель планируется использовать только в мостовом режиме, вместо сдвоенных ОУ можно применить одиночный.

Рис. 5. Схема простого фильтра низких частот (ФНЧ) для сабвуфера.

Детали и конструкция

Детали и конструкция Все детали усилителя и блока питания, кроме переключателя SA 1 усилителя, предохранителя FU1 и входных и выходных разъемов (на схеме не показаны), смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 6.

Рис. 6. Печатная плата для мощного автомобильного усилителя.

В качестве VD1 можно использовать диоды серий КД2997, КД2999 с любым буквенным индексом Диоды КД2997Б (VD2- VD5) возможно заменить на КД2997А, КД2999А, КД2999Б. Вместо транзисторов КТ898А (VT1, VT2) допустимо применить другие КТ890 с любым буквенным индексом, КТ896А, КТ896Б, КТ898Б, КП958А-КП958В, КП954А-КП954В. Можно применить импортные полевые транзисторы IRFZ48, IRFZ44, IRF540, IRF640, IRF530, BUZ11А, BUZ22 или их аналоги, удалив резисторы R18, R19.

Мощные транзисторы БП VT1, VT2 и микросхемы усилителя DA1, DA2 устанавливают на отдельные теплоотводы. Микросхемы допустимо установить на один теплоотвод без изоляции, но при этом изолировать его от корпуса усилителя так как металлическая подложка микросхем имеет напряжение -Uпит относительно общего провода.

Транзисторы устанавливать на один теплоотвод без изоляции недопустимо. В качестве изолирующего материала можно использовать слюду. При монтаже силовых элементов на теплоотводах желательно использовать теплопроводящую пасту КПТ-8, что позволит значительно облегчить тепловой режим работы данных элементов Диоды VD1-VD5 устанавливают перпендикулярно плате

Магнитопровод импульсного трансформатора Т1 составлен из трех склеенных вместе колец типоразмера К40х25х11 из феррита М2000НМ1. Обмотки I, II намотаны по 4 витка жгутом из пяти проводов ПЭВ-2 1,2 мм Обмотки III, IV намотаны по 10 витков жгутом из четырех проводов ПЭВ-2 0,8 мм. Обмотки I, II и III, IV должны быть симметричными.

Перед намоткой острые края склеенного кольца необходимо закруглить надфилем Между обмотками прокладывают изоляцию из фторопластовой ленты в три-четыре слоя. Трансформатор устанавливают в центре печатной платы с помощью прижимающей сверху прямоугольной или круглой пластины с отверстием в центре и винта М5 или М6 с гайкой.

В схеме управления запуском преобразователя в качестве VD1-VDЗ пригодны любые маломощные кремниевые диоды КТ3102А (VT1) заменяется транзистором с любым буквенным индексом из этой серии или КТ315. В ФНЧ (см. рис. 5) допустимо установить ОУ КР574УД2, КР140УД20, КР544УД4. Вместо стабилизаторов DA2, DA3 можно применить любые интегральные стабилизаторы положительного и отрицательного напряжения на 15 В

Надо постараться подключить провода питания усилителя как можно ближе к аккумулятору автомобиля (на щиток предохранителей), чтобы исключить влияние других потребителей тока. Поскольку пиковый ток, потребляемый усилителем, может достигать 15 А, в цепи питания следует использовать провода большого сечения (3-5 мм ).

При наличии устройства, критичного к ВЧ пульсациям напряжения в бортовой сети, нужно увеличить емкость С9 а если это не принесет желаемого эффекта то включить в цепь питания преобразователя высокочастотный фильтр.

Налаживание

При исправных элементах усилитель начинает работать сразу. В настройке нуждается только блок питания. Поэтому монтаж и настройку целесообразно проводить в два этапа следующим образом.

На печатной плате устанавливают только элементы блока питания (детали усилителя не впаивают). Далее выпаивают резистор Б14 и между общим проводом и положительным выходом блока питания подключают эквивалент нагрузки – проволочный резистор сопротивлением 6. 7 Ом мощностью не менее 100 Вт. После включения питания замеряют напряжение на этом резисторе, оно должно находиться в пределах 26..28 В.

Далее сопротивление нагрузки увеличивают до 50 Ом. Вращением движка подстроечного резистора R13 добиваются такого же выходного напряжения блока питания, как и при 100-вагтной нагрузке. Затем R14 впаивают, а R12 выпаивают Настройка второй цепи стабилизации аналогична. По окончании настройки впаивают резистор R12.

Затем монтируют детали УМЗЧ и проверяют работоспособность устройства в сборе на эквиваленты нагрузки от генератора звуковой частоты. Устройство автоматического включения усилителя (см рис. 4) в настройке не нуждается, но если преобразователь запускается и при отсутствии входных сигналов, то уменьшают сопротивление R21 до значения, при котором напряжение на коллекторе УТ1 находится в интервале 6. 6,5 В.

Усилитель на TDA7294

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:

Схем включения этой микросхемы достаточно много, рассмотрю самую простую:

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.

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.

Общая конструкция

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

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$, то можно и задуматься – а надо ли Вам это :), правда там стоит усилитель более низкого качества. Усилители такого класса стоят порядка 500$.

Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)

Усилитель для сабвуфера делал не из-за отсутствия или экономии денег, а интереса ради. Параллельно со мной делал то же самое мой сын (уже сделал 2 штуки).

Я не меломан и не аудиофил, но музыку люблю, часто слушаю. Слухом не обделен, в тоже время, я не понимаю людей, которые начинают читать сотые доли нелинейных искажений, говорить о направленности проводов и слышимости верхних частот чуть ли ни ультразвукового диапазона. Все это фигня и называется словом – “болезнь”. Не все люди наделены идеальным слухом, поэтому у каждого свой потолок. Главное в музыке, что бы она доставляла удовольствие. Если Вам нравится звучание вашей магнитолы, акустики, усилителя, то вот Вам и счастье. Теперь осталось только сделать усилитель и блок питания к нему (преобразователь напряжения).

Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)

Почему TDA7294? Очень дешево для начинающих, хорошие параметры. Усилитель очень прост в изготовлении. Печатных плат полно в Интернете. Я делал свою печатку под свой корпус. Не зацикливайтесь на поисках идеальной платы. Берите ту, которая устраивает Вас по конструкции и размерам. Работать будут практически любые платы, в которых не допущены ошибки. Желательно, что бы земля сходились в одной точке, но если это не так, то не факт, что схема не будет работать или возбуждаться. На моей плате 1 и 4 выводы микросхемы подходят к земле не по отдельности, а соединены последовательно. Все работает без проблем. Если вы впервые собираете такие схемы, то лучше всего собрать типовую схему включения. Все схемы типа Сырицо и другие самоделки могут не пойти, так как они подгонялись авторами под себя и под свои детали. Типовая схема включения не критична к применяемым деталям и при правильном монтаже начинает работать сразу. Конденсаторы по питанию не обязательно большой емкости. 2200 мкФ за уши. Большим минусом схемы является тепловыделение, поэтому радиатор побольше. Я применил то, что было под рукой (оказался маловат), сильно греется, пришлось ставить три вентилятора 50х50 мм (теперь радиатор слегка теплый). Если есть возможность, лучше ставить большой радиатор, не надеясь на вентиляторы, так как вентиляторы могут отказать. Они в компьютерах то недолго работают, а в багажнике и подавно загнутся раньше времени. Еще одна прописная истина – микросхемы на радиатор только через изоляционные прокладки и желательно термопаста.

Моя печатная плата рабочая на все 100%. Делалась утюжной технологией. Если кто будет ее повторять, то пропаяйте дорожки питания и выход на динамик.

Пару слов про кроссовер. Схема из сайта Шихатова. Схема объяснений не требует. У меня не пошла микросхема 544УД2 и ее зарубежный аналог (поменял несколько микросхем). Возбуждалась на частоте около 1 МГц. Поменял ее на УД6 и все стало нормально. Переменники используйте хорошие иначе не миновать треска в динамике.

Конструкция корпуса у каждого своя, я делал по старой проверенной технологии из фольгинированного текстолита. Стоит он недорого, хорошо обрабатывается, корпус получается крепкий и красивый. Покрашен антигравием. Разъем под питание и динамик самодельный, использовал часть мощного реле. Усилитель представляет собой законченную конструкцию. При 35 вольтах выдает 180 Вт неискаженного сигнала (по осциллографу).

PS: Для меня усилитель обошелся дешево, но если у вас нет запаса деталей и Вам придется все покупать, то это будет представлять определенную сумму денег. Вначале посчитайте затраты, а потом беритесь за работу. В любом случаи данный усилитель идеально подходит для начального уровня.

Усилитель 100 Вт на TDA7294

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

Напряжение питания	7,5 — 40 вольт
Номинальное напряжение питания	30 вольт
Максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом (пит +/-30В)	100 Ватт
Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом(пит +/-37В)	100 Ватт
Входное сопротивление	22 кОм
Чувствительность	750 мВ
Коэф.гармонических искажений, при мощности 60 ватт	не более 0,5%
Частотный диапазон	40Гц — 20кГц
Сопротивление нагрузки	4 — 8 Ом

Технические характеристики микросхемы TDA7293

Напряжение питания	12 — 50 вольт
Номинальное напряжение питания	30 вольт
Максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом( пит +/-30В)	110 Ватт
Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом( пит +/-45В)	140 Ватт
Входное сопротивление	22 кОм
Чувствительность	700 мВ
Коэф.гармонических искажений, при мощности 60 ватт	не более 0,1%
Частотный диапазон	40Гц — 20кГц
Сопротивление нагрузки	4 — 8 Ом

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.

Далее подключаем нагрузку и ещё раз проверяем на отсутствие возбуждения с нагрузкой.

Микросхема усилитель TDA7294: описание, datasheet и примеры использования

В данной статье речь пойдет о довольно распространенной и популярной микросхеме-усилителе TDA7294. Рассмотрим ее краткое описание, технические характеристики, типовые схемы подключения и приведем схему усилителя с печатной платой.

Описание микросхемы TDA7294

Недорогая микросхема TDA7294 представляет собой монолитную интегральную схему в корпусе MULTIWATT15. Она предназначена для использования в качестве AB усилителя звука класса Hi-Fi. Благодаря широкому диапазону питающего напряжения и высокому выходному току, TDA7294 способна обеспечивать высокую выходную мощность при сопротивлении динамиков 4 Ом и 8 Ом.

TDA7294 имеет низкий уровень шума, низкий уровень искажений, хорошее подавление пульсаций и может работать от широкого диапазона питающего напряжения. Микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и схему отключения при перегреве. Встроенная функция подавления (Mute) упрощает дистанционное управление усилителем, предотвращая появления шумов.

Этот интегральный усилитель прост в использовании и для его полноценной работы требуется не так много внешних компонентов.

Технические характеристики TDA7294

Размеры микросхемы:

Как было сказано выше, микросхема TDA7294 выпускается в корпусе MULTIWATT15 и имеет следующее расположение выводов (распиновка):

1. GND (общий провод )
2. Inverting Input (инверсный вход)
3. Non Inverting Input (прямой вход)
4. In+Mute
5. N.C. (не используется)
6. Bootstrap
7. +Vs
8. -Vs
9. Stand-By
10. Mute
11. N.C. (не используется)
12. N.C. (не используется)
13. +Vs (плюс питание)
14. Out (выход)
15. -Vs (минус питание)

Следует обратить внимание на тот факт, что корпус микросхемы соединен не с общей линией питания, а с минусом питания (вывод 15)

Типовая схема включения TDA7294 из datasheet

Мостовая схема подключения

Мостовое включение — это включение усилителя к динамикам, при котором каналы стереофонического усилителя функционируют в режиме моноблочных усилителей мощности. Они усиливают один и тот же сигнал, но в противофазе. При этом динамик подключается между двумя выходами каналов усиления. Мостовое включение позволяет значительно увеличить мощность усилителя

По сути, данная мостовая схема из datasheet не что иное как два простых усилителя к выходам, которых подключен звуковой динамик. Данная схема включения может применяться только при сопротивлении динамиков 8 Ом или 16 Ом. С динамиком 4 Ом возникает большая вероятность выхода микросхемы из строя.

Среди интегрированных усилителей мощности, микросхема TDA7294 является прямым конкурентом LM3886.

Пример использования TDA7294

Это простая схема усилителя на 70 ватт. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 вольт. Для нормальной работы схемы микросхему TDA7294 необходимо установить на радиатор площадью около 500 см. кв. Монтаж выполнен на односторонней плате выполненный по технологии ЛУТ.

Печатная плата и расположение элементов на ней:

Блок питания усилителя TDA7294

Для питания усилитель с нагрузкой 4 Ома питание должно составлять 27 вольт, при сопротивлении динамиков 8 Ом напряжение должно быть уже 35 вольт.

Блок питания для усилителя TDA7294 состоит из понижающего трансформатора Тр1 имеющего вторичную обмотку на 40 вольт (50 вольт при нагрузке 8 Ом) с отводом посередине либо две обмотки по 20 вольт (25 вольт при нагрузке 8 Ом) с током нагрузки до 4 ампер. Диодный мост должен отвечать следующим требованиям: прямой ток не менее 20 ампер и обратное напряжение не менее 100 вольт. С успехом диодный мост можно заменить четырьмя выпрямительными диодами с соответствующими показателями.

Электролитические конденсаторы фильтра C3 и C4 предназначены в основном для снятия пиковой нагрузки усилителя и устранению пульсации напряжения идущего с выпрямительного моста. Данные конденсаторы обладают ёмкостью 10000 мкф с рабочим напряжением не менее 50 вольт. Неполярные конденсаторы (пленочные) C1 и C2 могут быть емкостью от 0,5 до 4 мкф с напряжением питания не менее 50 вольт.

Нельзя допускать перекосов напряжения, напряжение в обоих плечах выпрямителя обязательно должно быть равным.

Усилитель НЧ на TDA7294

Микросхема TDA7294, представляющая интегральный усилитель низкой частоты, который очень популярен среди электронщиков, как начинающих, так и профессионалов. В сети полно разных отзывов о данной микросхеме. Решил и я собрать усилитель на ней. Схему я взял из даташита.

Питается данная микросхема двухполярным питанием. Для новичков поясню, что не достаточно иметь плюс и минус.

Нужен источник с плюсовым выводом, минусовым выводом и общим проводом. Например, относительно общего провода должно быть плюс 30 Вольт, а в другом плече минус 30 Вольт.

Усилитель на TDA7294 достаточно мощный. Максимальная паспортная мощность 100 Вт, но это с нелинейными искажениями в 10% и при максимальном напряжении (в зависимости от сопротивления нагрузки). Надежно снимать можно 70Вт. Таким образом, на свой день рождения я прослушивал две параллельно соединенные колонки “Радиотехника S30” на одном канале TDA 7294. Весь вечер и половину ночи, колонки звучали, иногда вводя их в перегруз. Но усилитель спокойно выдержал, хоть и порой перегревался (из-за плохого охлаждения).

Основные характеристики TDA7294

Подаваемое напряжение +-10В…+-40В

Пиковый выходной ток до 10А

Рабочая температура кристалла до 150 градусов Цельсия

Выходная мощность при d=0.5%:

При +-35В и R=8Ом 70Вт

При +-31В и R=6Ом 70Вт

При +-27В и R=4Ом 70Вт

При d=10% и повышенном напряжении (смотрите даташит) можно добиться и 100Вт, но это будут грязные 100Вт.

Если вам нужны более подробные характеристики, то следует прочесть даташит на ТДА7294.

Схема усилителя на ТДА7294

Приведенная схема взята из паспорта, все номиналы сохранены. При правильном монтаже и правильно выбранных номиналов элементов, усилитель запускается с первого раза и не требует никаких настроек.

Элементы усилителя

Номиналы всех элементов указаны на схеме. Мощность резисторов 0,25 Вт.

Саму “микруху” следует установить на радиатор. Если радиатор соприкасается с другими металлическими элементами корпуса, либо радиатором является сам корпус, то необходимо установить диэлектрическую прокладку между радиатором и корпусом TDA7294.

Прокладка может быть силиконовая или слюдяная.

Площадь радиатора должна составлять не менее 500 кв.см., чем больше, тем лучше.

Изначально я собирал два канала усилителя, так как источник питания позволял, но я не правильно подобрал корпус и оба канала просто не влезли в корпус по габаритам. Пытался я уменьшить печатную плату, но ничего не вышло.

После полной сборки усилителя я понял, что корпуса не достаточно для охлаждения и одного канала усилителя. Корпус у меня являлся радиатором. Короче говоря, раскатал губу на два канала.

При прослушивании моего устройства на полную громкость, кристалл начинал перегреваться, но я убавлял уровень громкости и продолжал тестировать. В итоге, до полуночи слушал я музыку на умеренной громкости, периодически вгоняя усилитель в перегрев. Усилитель на ТДА7294 оказался очень даже надежным.

Режим STAND—BYTDA7294

Если на 9 ногу подать 3,5В и более, то микросхема выходит из спящего режима, если подать менее 1,5В, то войдет в спящий режим.

Для того, чтобы устройство вывести из спящего режима, нужно 9 ногу через резистор 22 кОм подключить к плюсовому выводу (источника двухполярного питания).

А если 9 ногу через тот же резистор подключить к выводу GND (источника двухполярного питания), то устройство войдет в спящий режим.

Печатная плата, находящаяся под статьей, разведена так, что 9 нога через резистор 22 кОм соединена дорожкой с плюсовым выводом источника питания. Следовательно, при включении источника питания, усилитель сразу же начинает работать не в спящем режиме.

Режим MUTETDA7294

Если на 10 ногу TDA7294 подать 3,5В и более, то устройство выйдет из режима приглушения. Если же подать менее 1,5В, то устройство войдет в режим приглушения.

Практически это делается так: через резистор 10 кОм 10 ногу микросхемы подключаем к плюсу двухполярного источника питания. Усилитель “запоет”, то есть не будет приглушен. На печатной плате, которая прикреплена к статье, так сделано с помощью дорожки. При подаче питания на усилитель, он сразу начинает петь, без всяких перемычек и тумблеров.

Если через резистор 10 кОм 10 ногу ТДА7294 соединить с выводом GND источника питания, то наш “усилок” войдет в режим приглушения.

Источник питания.

Источником напряжения для устройства послужил собранный мной ИИП, который себя показал очень даже хорошо. При прослушивании одного канала ключи теплые. Так же теплые и диоды Шоттки, хоть и не установлены на них радиаторы. ИИП без защит и софтстарта.

Схему данного ИИП многие критикуют, но она очень проста в сборке. Работает она надежно без плавного включения. Эта схема очень подходит начинающим электронщикам из-за своей простоты.

Корпус.

Корпус был куплен.

Я только выпилил и высверлил отверстия под разъемы, переменный резистор, светодиод.

Сначала вычерчивал с обратной стороны тонким шилом по линейке. Потом высверливал рядом с линией отверстия, далее надфилем протачивал уже оконечный результат. Получилось довольно таки не плохо.

Усилитель MadFeedback-1 (MF-1) на TDA7293, TDA7294 с гибридной ООС

Давно обещанный результат моей разработки в области токового управления – MadFeedback-1 (MF-1) – инвертирующий полу-ИТУН с F-образной гибридной ООС. Включает в себя как ОС по напряжению, так и по току. Ураганное, чистое и динамичное звучание.

Основа – популярная микросхема TDA7293, TDA7294 или любая из семейства, однако схемотехника может использоваться и с любой другой. Плюс – уникальная печатка, позволяющая собрать четыре разных усилителя!

Содержание / Contents

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

↑ Введение

Усилитель MF1 — давно обещанный результат моей разработки в области токового управления — инвертирующий полу-ИТУН с F-образной гибридной ООС. Включает в себя как ОС по напряжению, так и по току. Ураганное, чистое и динамичное звучание. Основа — популярная микросхема TDA7294 или любая из семейства, однако схемотехника может использоваться и с любой другой.

— Ураганное, динамичное и собранное звучание
— Полный контроль работы динамика
— Уникальная схемотехника, сочетающая в себе лучшие веяния в достижении живого звучания
— Схемотехническая надежность даже в самых экстремальных режимах
— Доступность к повторению. Основа — популярная ИМС TDA729x
— Уникальная топология печатной платы, позволяющая собрать не менее 4 разных вариантов усилителей, не меняя разводки.
— Учтены все требования даже самых придирчивых критиков-аудиофилов.

↑ Идея? Целая идеология!

Хочу начать с того, что сама идея данного усилителя пришла ко мне далеко не спонтанно. Скорее она стала результатом анализа наиболее интересных в плане звучания схемотехнических решений, существующих на сей день. Сразу оговорюсь, по результатам сборки множества схем, я для себя вывел собственную философию в конструкциях звукоусиления.

Во-первых, я не гонюсь за линейностью. Иногда даже нарочно ее избегаю. Во-вторых, мне не нравится идеально точный, стерильный, выхолощенный звук. Намного интереснее создавать усилители с характером, звучание которых приятно и узнаваемо с первых нот. Четные гармоники? Пусть! Неидеально ровная АЧХ? Плевать. Главное — чтобы нравилось.

Увы, такой подход приходится где-то урезать, если хочешь быть услышанным широкой общественностью. Схемотехника усилителя, предлагаемого в данной статье, призвана примирить множество разнообразных групп убежденных сторонников того или иного подхода.

↑ Итак, рассмотрим постулаты современного виденья схемотехники бюджетных несложных УМЗЧ.

1. Усилитель реализован по принципу мощного ОУ с ОООС, будь то дискрет или микросхема. В данном случае для наиболее широкого круга радиолюбителей будет доступна именно мощная микросхема распространенной линейки.
2. Инвертирующее включение, несомненно, более линейно, устойчиво и просто лучше звучит.
3. Для повышения входного сопротивления в инвертирующем включении рационально применять Т-образную ООС.
4. ИТУН реализуется на МС просто, а звучит, несомненно, намного лучше классических схем с ООС по напряжению. Однако основная сложность — работа на многополосные системы с разделительными фильтрами и усугубление ситуации неравномерности АЧХ динамика на резонансной частоте. Также нельзя не отметить подъем усиления на ВЧ, что сразу отпугивает многих энтузиастов.
5. Земля на плате должна быть разведена, несомненно, звездой, а все электролиты зашунтированы пленкой или керамикой.

И, что самое интересное, при всем при этом схема должна быть проста для сборки широким кругом радиолюбителей. Честно говоря, меня поначалу пугала перспектива объединить все требование воедино, не наворочив при этом сложных повторителей, компенсаторов и критических цепей.

Но чем дольше размышлял, тем реальнее казалась эта идея. Оформилась она в следующую мыслеформу — новый УМ должен сочетать в себе как ООС по току, так и по напряжению. Чистая ООС по току недопустима, т. к. резко сужает выбор используемых АС, но и отказываться от нее не стоит. Коэффициент усиления должен быть не прямо пропорционален сопротивлению нагрузки, а, скажем, пропорционален корню из импеданса. При этом схема должна быть, несомненно, инвертирующей, с достаточно высоким (насколько это реально) входным сопротивлением. Не стоит забывать и об источнике сигнала. К нему не должно предъявляться каких-либо особых требований.

↑ Схема усилителя должна быть проста и универсальна

Для построения усилителя мощности была выбрана популярная, но мною лично не любимая микросхема TDA7294 производства SGS-Thomson. Поводом к такому отношению стали частые отказы и обилие поддельных микросхем. Однако потом выяснилось, что в смерти ИМС повинны мои собственные кривые руки, которые обеспечили явно завышенное питание и не заземлили радиатор. Это обязательное условие стабильной работы микросхемы. Она боится статики — ее надо изолировать от радиатора, а радиатор обязательно заземлить на среднюю точку питания.

Достаточно долгие построения и моделирования в Multisim 2001 позволили создать цепь обратной связи, воплощающую все эти, казалось, несовместимые требования.

Итак, перед вами схема «бешенной» обратной связи, MadFeedback1 (MF1) .

↑ Схема усилителя MadFeedback1 (MF1)

Рассмотрим схему действия поподробнее. Сигнал со входа IN поступает через проходной конденсатор C1 на низкоомное плечо обратной связи R1 R3, которое вместе с конденсатором C2 образует ФНЧ, препятствующий проникновению наводок и ВЧ шумов в звуковой тракт. Вместе с резистором R4, входная цепь создает первый сегмент ООС, Ку которого равен 2.34. Далее, если бы не токовый датчик R7, коэффициент усиления второй цепи задавался бы отношением R5/R6 и равнялся бы 45.5. Итоговый Ку был бы около 100. Однако, токовый датчик в схеме все-таки есть, и его сигнал суммируясь с падением напряжения на R6, создает частичную ООС по току. Выражение полного коэффициента довольно сложно, поэтому для удобства радиолюбителя пришлось аппроксимировать реальную зависимость достаточно простой функцией.

где kп — коэффициент приведения, зависящий от номиналов элементов цепи ООС

Ниже представлен график реального и расчетного (по вышеприведенной формуле) коэффициента усиления. При наших номиналах схемы kп=15.5, что дает результат удовлетворительной точности при сопротивлениях нагрузки выше 1 Ома.

Совершенно очевидно, что ни один здравомыслящий человек акустику с таким низким сопротивлением подключать к микросхемному усилителю не будет, однако вглядитесь, при коротком замыкании Ку практически уходит в ноль, а ведь последовательно динамику стоит еще и R7, который также ограничивает ток.

Характеристики усилителя при работе на нагрузку 4 Ома (ИМС TDA7294):
— Рабочий диапазон частот, Гц 20—20 000
— Напряжение питания @4 Ом, В ±30
— Напряжение питания @8 Ом, В ±40
— Номинальное входное напряжение, В 0.6 действ.
— Номинальная выходная мощность, Вт 73 действ.
— Входное сопротивление, кОм 9.4
— THD при 70Вт, не более, % 0.3*
— THD при 60Вт, не более, % 0.01*
*характеристики производителя

Однако следует заметить, что в данном случае напряжение питания рассчитанное, скажем, для 8 Ом нагрузки не придется снижать для работы на более низкоомную, т. к. выходной ток уже ограничен схемотехнически. К слову сказать, у одного из радиолюбителей поддельная микросхема, встроенная токовая защита которой не сработала, 2 минуты работала на полную мощность на короткое замыкание. Т. е. случайный бросок тока, который привел бы к гибели усилителя, фактически исключен.

Рассмотрим графики выходной мощности и выходного тока от сопротивления нагрузки для входного сигнала 0.6В.

Как видно из графика, клиппинг по мощности практически не возможен при увеличении нагрузки, чем страдают классические схемы, реализующие принцип Источника Тока, Управляемого Напряжением (ИТУН). Если там эквивалентное выходное сопротивление практически бесконечно, то в случае MF1 оно вполне реально ограниченно примерно на 10 Омах.

Что же мы получили в итоге? Мы получили неприхотливый усилитель со звучанием, характерным для ИТУН-а, без паразитных призвуков, мощное и динамичное, однако усилитель остался устойчив, легче переносит комплексную нагрузку фильтров АС и, кроме того, задранный Ку ИТУН-а на резонансной частоте ГД в предлагаемой схеме проявляется в гораздо меньшей степени.

↑ Перейдем к решению технологических вопросов

Многих смущает питание и надежность цепей mute и stby. Согласитесь, держать на одном тумблере два полюса питания просто опасно, особенно если тумблер более чем бюджетный. Не одна микросхема вышла из строя из-за таких фокусов. Об обеспечении надежности этого узла я также позаботился, разведя прямо на печатной плате параметрический стабилизатор на 12В, представленный на рисунке.

↑ Стабилизатор

От него питаются сервисные цепи микросхемы. В качестве выводов установлен трехштырьковый джампер. Это позволило решить сразу несколько задач:

— Если управление микросхемой не нужно, он просто фиксируется в положении Play!, усилитель постоянно находится в разблокированном состоянии и готов к работе ежесекундно.

— Если в многоканальном усилителе длительно не используются, скажем, тыловые каналы, можно перекинуть джампер в положение Mute, при этом заблокируются входные и выходные каскады микросхемы и ее потребление снизится до микроскопических дежурных токов.

— К джамперу можно подключить внешний ON-ON тумблер, такой, например, как доступный MTS102.

На схеме также представлен пример индикатора включения микросхемы, собранный на элементах R14 LED1. R14 выступает источником тока примерно в 5мА для светодиода LED1, который зажигается в положении Play! и погасает в режиме Mute. Кроме того, даже при неисправности тумблера и замыкании его контактов +Uп-Земля, ничего страшного не произойдет, поскольку ток ограничен резистором R11 на безопасном уровне.
Емкости C11 C12 увеличены вдвое по сравнению со штатными для обеспечения большей задержки при включении и предотвращении щелчка в АС даже при длительном заряде силового блока питания.

↑ Детали усилителя

↑ Резисторы

Все резисторы, кроме R7 и R8, угольные или металлопленочные на 0.125—0.25Вт, типа С1—4,С2—23 или МЛТ-0.25. Резистор R7 — проволочный резистор на 5Вт. Рекомендуются белые SQP-резисторы в керамическом корпусе. R8 — резистор цепи Цобеля, угольный, проволочный или металлопленочный на 2Вт.

↑ Конденсаторы

C1 — пленочный, максимально доступного качества, лавсановый или полипропиленовый (MKT или MKP) на минимальное напряжение (обычно 50В). При отсутствии доступа к дорогим породистым комплектующим удовлетворительный результат даст и К73—17 на 63В. C2 — керамический дисковый или любого другого типа, например К10—17Б. С3 — электролит максимально доступного качества на напряжение не менее 35В, автором обычно устанавливались Matsushita NHG или OS-CON (органический полупроводник) от Sanyo. C4 C7 C8 C9 пленочные типа К73—17 на 63В. C5 C6 — электролитические, желательно импортные качественные, на напряжение не менее 50В. Хорошо себя показали емкости SamWha, правопреемник линейки конденсаторов Samsung. C11 C12 — любые электролитические на напряжение не менее 25В.

↑ Диоды

D1 — любой стабилитрон на 12..15В мощностью не менее 0.5Вт. LED1 — любой современный светодиод, но обязательно красивый и любимого цвета!

↑ Микросхема усилителя

Любая из линейки TDA729x (7296..7293). В случае использования TDA7293 необходимо откусить или отогнуть и не впаивать 5 ножку. Вообще, на всякий случай, это ко всем микросхемам линейки относится.

↑ ВНИМАНИЕ, особенность конструкции MF1!

Обе выходные клеммы усилителя «горячие» , ни одна из них не заземлена, т. к. акустическая система также является звеном обратной связи.

АС включается между [OUT+] и [OUT-].

↑ Печатная плата усилителя

Это предмет моей особой гордости. Ниже представлена компоновка платы со стороны элементов и рисунок со стороны проводников:

Размер платы — 65х55 мм.

↑ Вид собранной конструкции

Фотография собранного модуля без C5 и C6.
Датчик тока R7 — какой был, просто чтобы смоделировать в железе.

Кстати, джампер на плате стоит в положении Play!

↑ Четыре усилителя на одной плате!

Печатная плата представляет особый интерес также своей уникальной универсальностью. На ней можно, не меняя разводки, собрать аж 4 варианта усилителей с различной схемотехникой!

↑ 1. Инвертирующий с T-образной обратной связью

↑ 2. Инвертирующий с классической обратной связью

↑ 3. Неинвертирующий с классической обратной связью

↑ 4. MadFeedback1, ради которого все и задумывалось!

Примечание: Кроме того, MF1 и вариант с Т-образной ООС совместимы с входным ламповым буфером усилителя Corsair.

↑ Звучание усилителя MF1

О звучании отдельно было написано во вступительном слове статьи, однако следует поделиться и более конкретными ощущениями от прослушивания. Первое слово, которое приходит на ум при прослушивании — ураганное звучание. Это, пожалуй, наиболее точное слово. Усилитель без проблем переваривает сложнейший в плане динамики материал. Играет стремительно и неудержимо, но при этом достаточно деликатно.

Сразу всплывает вопрос — а вообще куда делось замыленное электронное звучание TDA7294?
Отдача баса просто изумительна. Он, правда, не столь глубок и раскатист, как, скажем у Quad 405 или ламповиков, зато проработка и атака просто поразительны — как выстрел, ни малейшей задержки, ни малейшего намека на затягивание фронта.

Вокал наконец прослушивается открыто и приятно, заполняя звуком все пространство. Вообще вокал и высокие частоты — конек токового управления. Переданы все нюансы и полутона, не упущена ни одна деталь, отклик АС скомпенсирован, поэтому также исчезает весь сопутствующий шум и грязь, и музыка передается в кристальном, первозданном виде.

↑ Пройдемся по моим любимым тестовым композициям:

Alegria (Toyota business car) — сочная металлическая электроника, вокал энергичный, нет характерной хрипотцы, которую, как правило, передают низкокачественные УМЗЧ. Вокал звучит завораживающе, вызывая характерные мурашки по спине.

Away From Me (Evanescence) — уже первые ноты говорят о качестве проработки сверхнизких частот, вступление накрывает волной, из которой вдруг материализуется пронзительно-наполненный вокал, каким ему и положено быть.

Yeah! (Usher) — сабвуфер на 75ГДН, на который нагружен усилитель для этого трэка, вдруг взрывается сочными реперскими ударами. Почему-то начинают звенеть стекла в книжной полке и что-то покрытое толстым слоем пыли на шкафу.

Eternal (Evanescence) — характерный тест на передачу нюансов средне-высокочастотного спектра. Четко слышен звук каждой отдельной капли дождя, капли, падающие на землю легко отличимы от тех, что падают на металлическую крышу. Только что цвет крыши непонятен.

Шествие Гномов (Григ) — отлично раскрывает динамический диапазон. В трэке как минимум 3 основных уровня громкости. Усилитель перескакивает с оного на другой с такой стремительностью, что не верится, что слушаешь одну и ту же композицию. Настолько вкрадчивое, на пределе слышимости вступление далеко от сочной шумовой атаки, следующей за ним.

↑ Файлы

Вы можете скачать полный пакет по этой статье. Он содержит все печатные платы, тексты и авторские добавления.
🎁tda7294mf1_universal.zip 386.23 Kb ⇣ 1508

До новых встреч!
Лишманов Николай aka Lincor

Listen In New Core Of Reality