Полный усилитель на микросхемах. Часть 1. Усилитель мощности звуковой частоты на TDA2. TDA2. 03. 0, TDA2. TDA2. 05. 0, LM1. В настоящем проекте мы построим простой усилитель мощности звуковой частоты на популярной микросхеме LM1.
Фокин В. Г. Когерентные оптические сети: учебное пособие. 259. Хвиливицкий С. И., Медяков Л. В. Расчет и проектирование усилителей низкой частоты (для записи и воспроизведения звука). „ 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги, М, ДМК- Пресс, 2005", „Микросхемы усилителей мощности, М.
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.
На юбилейной (3. 0 лет со дня окончания ВУЗа) встрече выпускников Новгородского политехнического института в мае 2. Параметры усилителя мощности следующие: Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом, Кг=0,7 %), Вт = 2. Рабочий диапазон частот при неравномерности частотной характеристики ±0,5 д. Б, Гц = 2. 0…2. 00. Чувствительность при номинальной выходной мощности и входном сопротивлении 1.
Описание: В настоящем справочнике приведены схемы подключения и параметры более чем 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты. В разделе «Технические издания» представлена такая специализированная литература, как «3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги», а также другие книги для узких специалистов и любознательных читателей..
3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги - 2-е изд. 28. Описание, 'Интегральные микросхемы - усилители мощности НЧ' В настоящей книге собраны сведения о микросхемах УНЧ, применяемых в бытовой радиоаппаратуре. 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги - 2-е изд. Наиболее важные параметры микросхем сведены в таблицу. Справочник предназначен для специалистов в области наладки и ремонта бытовой радиоаппаратуры, а также радиолюбителей. В настоящем справочнике приведены схемы подключения и параметры более чем 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты, выпускаемых ведущими фирмами-производителями - ECG-Philips, Matsushita-Panasonic, National Semiconductors, NTE, Philips.. Название: 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги Автор: Турута Е.Ф. Издательство: ДМК Пресс Год. В настоящем справочнике приведены схемы подключения и параметры более чем 3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты, выпускаемых ведущими Во 2-е издание добавлено свыше 750 новых микросхем усилителей низкой частоты.
3500 микросхем усилителей мощности низкой частоты и их аналоги. 2-е изд., перераб. и доп. Турута Е.Ф. Изд. ДМК, 2005 г.
Ом, В = 1. Относительный уровень помех, д. Б = - 8. 6Усилитель 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=1. Б). 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» R1. R1. 1, 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 к. Гц и не превышают одного процента, выше частоты 1 к.
Гц 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 (R1. R1. 1) 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.
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, 2.
SC3. 28. 1/2. SA1. Toshiba), мощных комплементарных многоэмиттерных транзисторов (аббревиатура LAPT, 2. SC3. 28. 4/2. SA1. Sanken); - мощных биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT, например, GT2. D2. 01/GT2. 0D1. 01 фирмы Toshiba); - полевых транзисторов (2. SK1. 05. 8/2. SJ1.
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. TDA2. 05. 0 компании STMicroelectronics [2]. Подобную схему имеют усилители мощности TDA2. TDA2. 03. 0, TDA2.
Для повышения входного сопротивления дифференциальный каскад (ДК) выполнен на составных эмиттерных повторителях VT4, VT5 и VT9,VT1. 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 2. Гц до 2. 2 к. Гц составляет не более 5 мк. В). 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 VT1. VT1. 3, что позволило получить высокий коэффициент усиления без обратной связи, более 8. Б. 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 (VT1. VT2. 0 и VT1. 5, VT1. VT2. 1) 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. Все указанные в заголовке микросхемы располагаются в удобном корпусе ТО2.
Схема подключения внешних элементов дана на рис. УМЗЧ. Таблица 1: Интегральная схема TDA2. Ее улучшенным вариантом можно считать распространенную микросхему высококачественного звукового усилителя TDA2. 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.
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 1.
N4. 00. 1, но я на практике убедился, что лучше использовать быстродействующие диоды, например отечественные КД2. Анализ данных, приведенных в табл.
LM1. 87. 5. При напряжении питания ±2. В и нагрузке 4 Ом она может обеспечить выходную мощность 2.