Прилавок

Интегральные унч. Самодельный звуковой усилитель на микросхеме

Изготовление хорошего усилителя мощности всегда было одним из нелегких этапов при конструировании аудио-аппаратуры. Качество звучания, мягкость басов и отчетливое звучание средних и высоких частот, детализация музыкальных инструментов - все это пустые слова без качественного усилителя мощности низкой частоты.

Предисловие

Из разнообразия самодельных усилителей НЧ на транзисторах и интегральных микросхемах, которые я изготавливал, лучше из всех себя проявила схема на микросхеме-драйвере TDA7250 + КТ825 , КТ827 .

В данной статье я расскажу как изготовить схему усилителя усилителя, которая отлично подойдет для использования в самодельной аудио-аппаратуре.

Параметры усилителя, пара слов о TDA7293

Основные критерии по которым отбиралась схема УНЧ для усилителя Phoenix-P400:

Мощность примерно 100Вт на канал при нагрузке 4Ом;
Питание: двуполярное 2 х 35В (до 40В);
Небольшое входное сопротивление;
Небольшие габариты;
Высокая надежность;
Быстрота изготовления;
Высокое качество звука;
Низкий уровень шумов;
Небольшая себестоимость.

Достаточно не простое сочетание требований. Сначала опробовал вариант на основе микросхемы TDA7293, но оказалось что это не то что мне нужно, и вот почему...

За все время мне довелось собрать и опробовать разные схемы УНЧ - транзисторные из книг и публикаций журнала Радио, на различных микросхемах...

Хочу сказать свое слово о TDA7293 / TDA7294, поскольку в Интернете о ней написано очень много, и не раз встречал что мнение одного человека противоречит мнению другого. Собрав несколько клонов усилителя на этих микросхемах сделал для себя некоторые выводы.

Микросхемы действительно неплохие, хотя многое зависит от удачной разводки печатной платы (в особенности линий земли), хорошего питания и качества элементов обвязки.

Что меня сразу порадовало в ней - так это достаточно большая отдаваемая в нагрузку мощность. Как для однокристального интегрального усилителя НЧ выходная мощность очень хорошая, также хочу отметить очень низкий уровень шумов в режиме без сигнала. Важно позаботиться о хорошем активном охлаждением микросхемы, поскольку чип работает в режиме "кипятильника".

Что мне не понравилось в усилителе на 7293, так это низкая надежность микросхемы: из нескольких купленных микросхем, в самых разных точках продажи, рабочих осталось только две! Одну спалил перегрузив по входу, 2 сгорели сразу же при включении (похоже что заводской дефект), еще одна почему-то сгорела при повторном 3-м включении, хотя до этого работала нормально и никаких аномалий не наблюдалось... Может просто не повезло.

А теперь, главное из-за чего я не хотел использовать модули на TDA7293 в своем проекте - это заметный моему слуху "металлизированный" звук, в нем не слышно мягкости и насыщенности, немного туповаты средние частоты.

Сделал для себя вывод что этот чип отлично годится для сабвуферов или усилителей НЧ, которые будут бубнеть в багажнике авто или на дискотеках!

Касаться темы однокристальных усилителей мощности далее я не буду, нужно что-то более надежное и качественное, чтобы не так дорого обходилось при опытах и ошибках. Собирать 4 канала усилителя на транзисторах - это хороший вариант, но достаточно громоздкий в исполнении, также он может быть сложен в настройке.

Так на чем же собирать если не на транзисторах и не на интегральных микросхемах? - и на том и на другом, умело скомбинировав их! Будем собирать усилитель мощности на микросхеме-драйвере TDA7250 с мощными составными транзисторами Дарлингтона на выходе.

Схема усилителя мощности НЧ на микросхеме TDA7250

Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20 - это надежный стерео-драйвер для транзисторов Дарлингтона (составные транзисторы с высоким коэффициентом усиления), на основе которого можно построить высококачественный двухканальный стерео-УМЗЧ.

Выходная мощность такого усилителя может достигать и даже превышать 100Вт на канал при сопротивлении нагрузки 4Ом, она зависит от типа используемых транзисторов и напряжения питания схемы.

После сборки экземпляра такого усилителя и первых испытаний, я был приятно удивлен качеством звучания, мощностью и тем как "оживала" музыка издаваемая этой микросхемой в компании с транзисторами КТ825, КТ827. В композициях начали прослушиваться очень мелкие детали, инструменты звучали насыщенно и "легко".

Спалить данную микросхему можно несколькими способами:

Переполюсовка линий питания;
Превышение уровня максимально допустимого напряжения питания ±45В;
Перегрузка по входу;
Высоким статическим напряжением.

Рис. 1. Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20, внешний вид.

Даташит (datasheet) на микросхему TDA7250 - (135 КБ).

На всякий случай, я приобрел сразу 4 микросхемы, каждая из которых - это 2 канала усиления. Микросхемы покупались в интернет-магазине по цене примерно 2$ за штучку. На базаре за такую микросхему хотели уже более 5$!

Схема, по которой был собран мой вариант, не во многом отличается от той, которая приведена в даташите:

Рис. 2. Схема стерео-усилителя низкой частоты на микросхеме TDA7250 и транзисторах КТ825, КТ827.

Для этой схемы УМЗЧ был собран самодельный двуполярный блок питания на +/- 36В, с емкостями 20 000 мкФ в каждом плече (+Vs и -Vs).

Детали для усилителя мощности

Расскажу подробнее об особенностях деталей усилителя. Перечень радиодеталей для сборки схемы:

Название	Количество, шт	Примечание
TDA7250	1
КТ825	2
КТ827	2

1,5 кОм	2
390 Ом	4
33 Ом	4	мощностью 0,5Вт
0,15 Ом	4	мощностью 5Вт
22 кОм	3
560 Ом	2
100 кОм	3
12 Ом	2	мощностью 1Вт
10 Ом	2	мощностью 0,5Вт
2,7 кОм	2
100 Ом	1
10 кОм	1

100 мкФ	4	электролитический
2,2 мкФ	2	слюдяной или пленочный
2,2 мкФ	1	электролитический
2,2 нФ	2
1 мкФ	2	слюдяной или пленочный
22 мкФ	2	электролитический
100 пФ	2
100 нФ	2
150 пФ	8
4,7 мкФ	2	электролитический
0,1 мкФ	2	слюдяной или пленочный
30 пф	2

Катушки индуктивности на выходе УМЗЧ наматываются на каркасе диаметром 10мм и содержат по 40 витков эмалированного медного провода диаметром 0,8-1мм в два слоя (по 20 витков на слой). Чтобы витки не распадались их можно скрепить плавким силиконом или клеем.

Конденсаторы С22, С23, С4, С3, С1, С2 должны быть рассчитаны на напряжение 63В, остальные электролиты - на напряжение от 25В. Входные конденсаторы С6 и С5 - неполярные, пленочные или слюдяные.

Резисторы R16-R19 должны быть рассчитаны на мощность не менее 5Ватт. В моем случае применены миниатюрные цементные резисторы.

Сопротивления R20-R23 , а также RL можно устанавливать мощностью от 0,5Вт. Резисторы Rx - мощностью не менее 1Вт. Все остальные сопротивления в схеме можно ставить мощностью от 0,25Вт.

Пары транзисторов КТ827+КТ825 лучше подбирать с наиболее близкими параметрами, например:

КТ827А (Uкэ=100В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт);
КТ827Б (Uкэ=80В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Б (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=160Вт);
КТ827В (Uкэ=60В, h21Э>750, Pк=125Вт) + КТ825Г (Uкэ=70В, h21Э>750, Pк=125Вт).

В зависимости от буквы в конце маркировки у транзисторов КТ827 меняются только напряжения Uкэ и Uбэ, остальные же параметры идентичны. А вот транзисторы КТ825 с разными буквенными суффиксами уже разнятся многими параметрами.

Рис. 3. Цоколевка мощных транзисторов КТ825, КТ827 и TIP142, TIP147.

Используемые в схеме усилителя транзисторы желательно проверить на исправность. Транзисторы Дарлингтона КТ825, КТ827, TIP142, TIP147 и другие с высоким коэффициентом усиления, содержат внутри два транзистора, парочку сопротивлений и диод, поэтому обычной прозвонки мультиметром здесь может оказаться не достаточно.

Для проверки каждого из транзисторов можно собрать простую схемку со светодиодом:

Рис. 4. Схема проверки транзисторов структуры P-N-P и N-P-N на работоспособность в ключевом режиме.

В каждой из схем при нажатии кнопки светодиод должен зажечься. Питание можно брать о +5В до +12В.

Рис. 5. Пример проверки работоспособности транзистора КТ825, структуры P-N-P.

Каждую из пар выходных транзисторов нужно обязательно установить на радиаторы, поскольку уже на средней выходной мощности УНЧ их нагрев будет достаточно заметным.

В даташите на микросхему TDA7250 приводят рекомендуемые пары транзисторов и мощность которую можно извлечь используя их в данном усилителе:

При нагрузке 4 Ома
Мощность УНЧ	30 Вт	+50 Вт	+90 Вт	+130 Вт
Транзисторы	BDW93, BDW94A	BDW93, BDW94B	BDV64, BDV65B	MJ11013, MJ11014
Корпуса	TO-220	TO-220	SOT-93	TO-204 (TO-3)

При нагрузке 8 Ом
Мощность УНЧ	15 Вт	+30 Вт	+50 Вт	+70 Вт
Транзисторы	BDX53, BDX54A	BDX53, BDX54B	BDW93, BDW94B	TIP142, TIP147
Корпуса	TO-220	TO-220	TO-220	TO-247

Крепление транзисторов КТ825, КТ827 (корпус TO-3)

Особое внимание следует обратить на монтаж выходных транзисторов. К корпусу транзисторов КТ827, КТ825 подключен коллектор, потому если корпуса двух транзисторов в одном канале случайно или намеренно замкнуть то получится короткое замыкание по питанию!

Рис. 6. Транзисторы КТ827 и КТ825 подготовлены к монтажу на радиаторы.

Если транзисторы планируется крепить на один общий радиатор, то их корпуса нужно изолировать от радиатора через слюдяные прокладки, предварительно промазав их с обеих сторон термопастой, для улучшения теплообмена.

Рис. 7. Радиаторы, которые были мною использованы для транзисторов КТ827 и КТ825.

Чтобы долго не описывать как можно выполнить изолированный монтаж транзисторов на радиаторы, приведу простой чертеж на котором все подробно показано:

Рис. 8. Изолированное крепление транзисторов КТ825 и КТ827 на радиаторы.

Печатная плата

Теперь расскажу о печатной плате. Развести ее не составит особого труда, поскольку схема почти полностью симметрична по каждому каналу. Нужно стараться максимально отдалить входные и выходные цепи друг от друга - это предотвратит самовозбуждение, множество помех, убережёт от лишних проблем.

Стеклотекстолит можно брать толщиной от 1 до 2х миллиметров, в принципе особой прочности плате и не нужно. После травления дорожки нужно хорошо залудить припоем с канифолью (или флюсом), не игнорируйте этот шаг - это очень важно!

Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша. Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:

Рис. 9. Печатная плата усилителя и расположение компонентов на ней (клик - открыть в полный размер).

Конденсаторы С21, С3, С20, С4 - на плате нарисованной вручную отсутствуют, они нужны для фильтрации напряжения по питанию, я их установил в самом блоке питания.

UPD: Спасибо Александру за разводку печатной платы в Sprint Layout!

Рис. 10. Печатная плата для УМЗЧ на микросхеме TDA7250.

В одной из моих статей я рассказал как изготовить эту печатную плату методом ЛУТ .

Скачать печатную плату от Александра в формате *.lay(Sprint Layout) - (71 КБ).

UPD . Привожу здесь другие печатные платы, упоминаемые в комментариях к публикации:

Насчет соединительных проводов по питанию и на выходе схемы УМЗЧ - они должны быть как можно короче и с поперечным сечением не менее 1,5мм. В данном случае, чем меньше длина и больше толщина проводников, тем меньше потерь тока и наводок в схеме усиления мощности.

В результате получились 4 канала усиления на двух маленьких платках:

Рис. 11. Фото готовых плат УМЗЧ для для четырех каналов усиления мощности.

Налаживание усилителя

Правильно собранная и из исправных деталей схема начинает работать сразу. Перед включением конструкции к источнику питания нужно тщательно осмотреть печатную плату на отсутствие замыканий, а также удалить лишнюю канифоль с помощью пропитанного в растворителе кусочка ваты.

Подключать акустические системы к схеме при первом включении и при экспериментах рекомендую через резисторы сопротивлением 300-400 Ом, это спасет динамики от повреждения в случае если что-то пойдет не так.

На вход желательно подключить регулятор громкости - один сдвоенный переменный резистор или же два по отдельности. Перед включением УМЗЧ ставим полузнок раезистора(ов) в левое крайнее положение, как на схеме (минимальная громкость), потом подключив источник сигнала к УМЗЧ и подав на схему питание можно плавно увеличивать громкость, наблюдая как себя поведет собранный усилитель.

Рис. 12. Схематическое изображение подключения переменных резисторов в качестве регуляторов громкости для УНЧ.

Переменные резисторы можно применить любые с сопротивлением от 47 КОм до 200 КОм. В случае использования двух переменных резисторов желательно чтобы их сопротивления были одинаковыми.

Итак, проверяем работоспособность усилителя на небольшой громкости. Если со схемой все хорошо, то плавкие предохранители по линиям питания можно заменить на более мощные (2-3 Ампера), дополнительная защита в процессе эксплуатации УМЗЧ не помешает.

Ток покоя выходных транзисторов можно измерить, включив в разрыв коллектора каждого из транзисторов Амперметр или мультиметр в режиме измерения тока (10-20А). Входы усилителей нужно подключить к общему-земле (полное отсутствие входного сигнала), на выходы усилителей подключить акустические системы.

Рис. 13. Схема включения амперметра для измерения тока покоя выходных транзисторов усилителя мощности звука.

Ток покоя транзисторов в моем УМЗЧ с применением КТ825+КТ827 составляет примерно 100мА (0,1А).

При налаживании усилителя плавкие предохранители по питанию также можно заменить мощными лампами накаливания. Если какой-то из каналов усилителя поводит себя неадекватно (гул, шум, перегрев транзисторов), то возможно что проблема кроется в длинных проводниках, идущим к транзисторам, попробуйте уменьшить длину этих проводников.

В завершение

На этом пока что все, в следующих статьях расскажу как изготовить блок питания для усилителя, индикаторы выходной мощности, схемы защиты для акустических систем, о корпусе и передней панели...

P.S. Под статьей уже собрано не мало комментариев, они содержат полезную информацию по экспериментам, наладке и использовании усилителя.

Усилитель низкой частоты (УНЧ) это такое устройство для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеческим ухом диапазону частот, т.е УНЧ должны усиливать в диапазоне частот от 20 ГЦ до 20 кГц, но некоторые УНЧ могут иметь диапазон и до 200 кГц. УНЧ может быть собран в виде самостоятельного устройства, или использоваться в более сложных устройствах - телевизорах, радиоприёмниках, магнитолах и т.п

Особенность этой схемы в том, что 11 вывод микросхемы TDA1552 управляет режимами работы - Обычным или MUTE.

С1, С2 - проходные блокировочные конденсаторы, используются для отсекания постоянной составляющей синусоидального сигнала. Электролитические конденсаторы лучше не использовать. Микросхему TDA1552 желательно разместить на радиаторе с использованием теплопроводящей пасты.

В принципе представленные схемы является мостовыми, т.к в одном корпусе микросборки TDA1558Q имеется 4 канала усиления, поэтому выводы 1 - 2, и 16 - 17 соединены попарно, и на них поступают входные сигналы обоих каналов через конденсаторы С1 и С2. Но если вам нужен силитель на четыре колонки, тогда можно воспользоваться вариантом схемы ниже, правда мощность при этом будет в 2 раза меньше на канал.

Основа конструкции микросборка TDA1560Q класса H. Максимальная мощность такого УНЧ достигает 40 Вт, при нагрузки в 8 Ом. Такая мощность обеспечивается увеличенным напряжением примерно в два раза, благодаря работе емкостей.

Выходная мощность усилителя в первой схеме собранного на TDA2030- 60Вт при нагрузке 4 Ома и 80Вт при нагрузке 2 Ома; TDA2030А 80Вт при нагрузке 4 Ома и 120Вт при нагрузке 2 Ома. Вторая схема рассмотренного УНЧ уже с выходной мощностью 14 Ватт.

Это типовой двух канальный УНЧ. С небольшой обвязкой из пассивных радиокомпонентов на этой микросхеме можно собрать превосходный стереоусилитель с выходной мощностью на каждом канале 1 Вт.

Микросборка TDA7265 - представляет из себя достаточно мощный двухканальный Hi-Fi усилитель класса АВ в типовом корпусе Multiwatt, микросхема нашла свою нишу в высококачественной стерео технике, Hi-Fi класса. Проста схемы включения и отличные параметры сделали TDA7265 прекрасно сбалансированным и великолепным решением при построении радиолюбительской высококачественной аудио аппаратуры.

Сначала был собран тестовый вариант на макетной плате в точности как по даташиту по ссылке выше, и успешно испытан на колонках S90. Звук неплохой, но чего то не хватало. Через некоторое время решил переделать усилитель по измененной схеме.

Микросборка представляет собой счетверенный усилитель класса AB, разработанный специально для использования в автомобильных аудиоустройствах. На основе этой микросхемы можно построить несколько качественных вариантов УНЧ с задействованием минимума радиокомпонентов. Микросхему можно посоветовать начинающим радиолюбителям, для домашней сборки различных акустических систем.

Основным достоинством схемы усилителя на этой микросборке является наличие в ней четырех независимых друг от друга каналов. Работает данный усилитель мощности в режиме AB. Ее можно применять для усиления различных стерео сигналов. При желании можно подсоединить к акустической системе автомобиля, либо персонального компьютера.

TDA8560Q является всего лишь более мощным аналогом широко известной радиолюбителям микросхемы TDA1557Q. Разработчики только усилили выходной каскад, благодаря чему УНЧ отлично подходит к двух омной нагрузке.

Микросборка LM386, это готовый усилитель мощности, который можно применять в конструкциях с низким питающим напряжением. Например при питании схемы от аккумуляторной батареи. LM386 имеет коэффициент усиления по напряжению около 20. Но подключая внешние сопротивления и емкости можно регулировать усиление до 200, а напряжение на выходе автоматически становится равным половине питающего.

Микросборка LM3886 является усилителем высокого качества с мощностью на выходе 68 ватт при 4 Ом нагрузке или 50 ватт на 8 Ом. В пиковый момент мощность на выходе способна достигать значения в 135 Вт. К микросхеме применим широкий диапазон напряжений от 20 до 94 вольт. Причем можно использовать как двуполярные, так и однополярные блоки питания. Коэффициент гармоник УНЧ составляет 0,03 %. Причем это по всему частотному интервалу от 20 до 20000 Гц.

В схеме используются две ИС в типовом включении - КР548УH1 в качестве микpофонного усилителя (устанавливается в тангенте) и (TDA2005) в мостовомвключении в качестве оконечного усилителя (устанавливается в коpпусе сиpены вместо pодной платы). В качестве акустического излучателся используется доpаботанная сиpена от сигнализации с магнитной головкой (пьезоизлучатели не годятся). Доpаботка заключается в pазбиpании сиpены и выкидывании pодной пищалки с усилителем. Микpофон - электpодинамический. Пpи использовании электpетного микpофона (напpимеp, от китайских телефонных тpубок), точку соединения микpофона с конденсатоpом нужно чеpез pезистоp ~4.7К подключить к +12В (после кнопки!). Резистоp 100К в цепи обpатной связи К548УH1 пpи этом лучше поставить сопpотивлением ~30-47К. Данный pезистоp используется для настpойки гpомкости. Микpосхему TDA2004 лучше установить на небольшой pадиатоp.

Испытывать и эксплуатиpовать - с излучателем под капотом, а тангентой в салоне. Иначе неизбежен визг из-за самовозбуждения. Подстpоечным pезистоpом устанавливается уpовень гpомкости, чтобы не было сильных искажений звука и самовозбуждения. Пpи недостаточной гpомкости (напpимеp, плохой микpофон) и явном запасе мощности излучателя можно повысить усиление микpофонного усилителя, увеличив в несколько pаз номинал подстpоечника в цепи обpатной связи (тот, котоpый по схеме 100К). По-хорошему - нужен бы еще пpимамбас, не дающий схеме самовозбуждаться - фазосдвигающая цепочка какая-нибудь или фильтp на частоту возбуждения. Хотя схема и без усложнений работает отлично

Усилители, основным назначением которых является усиление сигнала по мощности, называют усилителями мощности. Как правило, такие усилители работают на низкоомную нагрузку, например, громкоговоритель.

жений 3-18 В (номинальное - 6 В) . Максимальный потребляемый ток - 1,5 А при токе покоя 7 мА (при 6 В) и 12 мА (при 18 В). Коэффициент усиления по напряжению 36,5 дБ. на уровне -1 дБ 20 Гц - 300 кГц. Номинальная выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений 10 %

временно отключать звуковое сопровождение. Удвоить выходную мощность TDA7233D можно при их включении по схеме, представленной на рис. 31.42 . С7 предотвращает самовозбуждение устройства в области

высоких частот. R3 подбирают до получения равной амплитуды выходных сигналов на выходах микросхем.

Рис. 31.43. КР174УНЗ 7

КР174УН31 предназначена для использования в качестве выходных маломощных бытовой РЭА.

При изменении напряжения питания от

2.1 до 6,6 В при среднем токе потребления 7 мА (без входного сигнала), коэффициент усиления микросхемы по напряжению меняется от 18 до 24 дБ .

Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности до 100 мВт не более 0,015 %, выходное напряжение шумов не превышает 100 мкВ. Входное микросхемы 35-50 кОм. нагрузки - не ниже 8 Ом. Диапазон рабочих частот - 20 Гц - 30 кГц, предельный - 10 Гц - 100 кГц. Максимальное напряжение входного сигнала - до 0,25-0,5 В.

Старый друг лучше новых двух!
Пословица

Интегральная микросхема TDA2822M благодаря небольшому числу элементов обвязки относится к числу простых усилителей, которые можно собрать за короткое время, подключить к МР3 плееру, ноутбуку, радиоприемнику – и тут же оценить результат своей работы.

Вот как привлекательно выглядит описание :
«TDA2822M - стереофонический, двухканальный низковольтный усилитель для портативной техники и пр.
Возможно мостовое включение, использование в качестве наушникового или контрольного усилителя и многое другое.
Рабочее напряжение питания: от 1,8 В до 12 В , мощность до 1 Вт на канал, искажения до 0,2%. Радиатор не требуется.
Вопреки суперминиатюрным размерам выдаёт честный бас. Идеальный чип для бесчеловечных опытов начинающих».

Своей статьёй я постарался помочь коллегам-радиолюбителям сделать эксперименты с этим интересным чипом более осознанными и гуманными.

Разберемся с корпусом микросхемы

Различают две микросхемы: одну TDA2822, другую с индексом «М» - TDA2822М.
Интегральная микросхема TDA2822 (Philips) предназначена для создания простых усилителей мощности звуковой частоты. Допустимый диапазон питающих напряжений 3…15 В; при Uпит=6 В, Rн=4 Ом выходная мощность составляет до 0,65 Вт на канал, в полосе частот 30 Гц…18 кГц. Корпус микросхемы Powerdip 16.
Микросхема TDA2822M выполнена в ином корпусе Minidip 8 и имеет отличающуюся цоколевку при несколько меньшей максимальной рассеиваемой мощности (1 Вт против 1,25 Вт у TDA2822).

Обратите внимание, что другие цепи встроенной защиты выходного каскада отсутствуют, что сделано из соображений лучшего использования источника питания, к сожалению, в ущерб надежности.

Выводы 5 и 8 микросхемы соединяются с общим проводом по переменному току. В этом случае коэффициент передачи усилителя с отрицательной обратной связью составит:

Ku=20lg(1+R1/R2)= 20lg(1+R5/R4)=39 дБ.

Структурная схема ИС представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема TDA2822M

Экспериментально определено, что сумма сопротивлений резисторов R1+R2 и R5+R4 равна 51,575 кОм. Зная коэффициент усиления, несложно вычислить, что R1=R5=51 кОм, а R2=R4=0,575 кОм.

Чтобы уменьшить коэффициент усиления микросхемы с ООС, обычно последовательно с R2 (R4) включают дополнительный резистор. В данном случае такому схемотехническому приему «мешают» открытые транзисторные ключи на транзисторах Q12 (Q13).

Но даже, если предположить, что ключи не оказывают влияния на коэффициент передачи с обратной связью, маневр по уменьшению коэффициента усиления незначителен – не более 3 дБ; в противном случае не гарантируется устойчивость усилителя, охваченного ООС.

Поэтому можно поэкспериментировать с изменением коэффициента передачи усилителя, учтя, что сопротивление дополнительного резистора лежит в пределах 100…240 Ом.

Рис. 3. Принципиальная схема экспериментального стереофонического усилителя

Усилитель имеет следующие характеристики:
Напряжение питания Uп=1,8…12 В
Выходное напряжение Uвых=2…4 В
Потребляемый ток в режиме покоя Io=6…12 мА
Выходная мощность Pвых=0,45…1,7 Вт
Коэффициент усиления Ku=36…41 (39) дБ
Входное сопротивление Rвх=9,0 кОм
Переходное затухание между каналами 50 дБ.

С практической точки зрения для надежной эксплуатации усилителя целесообразно установить напряжение питания не более 9 В; при этом для нагрузки Rн=8 Ом выходная мощность составит 2х1,0 Вт, для Rн=16 Ом – 2х0,6 Вт и для Rн=32 Ом – 2х0,3 Вт. При сопротивлении нагрузки Rн=4 Ом оптимальным будет напряжение питания до 6 В (Pвых=2х0,65 Вт).

Коэффициент усиления микросхемы в 39 дБ даже с учетом небольшой корректировки резисторами R5, R6 в сторону уменьшения, оказывается чрезмерным для современных источников сигнала напряжением 250…750 мВ. Например, для Uп=9 В, Rн=8 Ом чувствительность со входа составляет около 30 мВ.

На рис. 4, а показана схема включения усилителя, позволяющая подключить персональный компьютер, MP3 плеер или радиоприемник с уровнем сигнала около 350 мВ. Для устройств с выходным сигналом 250 мВ сопротивления резисторов R1, R2 необходимо уменьшить до 33 кОм; при уровне выходного сигнала 0,5 В следует поставить резисторы R1=R2=68 кОм, 0,75 В – 110 кОм.

Сдвоенным резистором R3 устанавливают необходимый уровень громкости. Конденсаторы С1, С2 – переходные.

Рис. 4. Схема подключения УМЗЧ: а) - к акустическим системам, б) – к головным телефонам (наушникам)

На рис. 4, б показано подключение к усилителю разъема для наушников. Резисторы R4, R5 устраняют щелчки при подключении стереотелефонов, резисторы R6, R7 ограничивают уровень громкости.

В процессе экспериментов я пытал питал УМЗЧ как от стабилизированного блока питания (на интегральной микросхеме и транзисторе BD912), рис. 5, так и от аккумуляторной батареи емкостью 7,2 А ч на напряжение 12 В с источником питания на фиксированные напряжения, рис. 6.

Напряжение питания подается по возможности короткой парой свитых вместе проводов.
Правильно собранное устройство в наладке не нуждается.

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Рис. 5. Принципиальная схема стабилизированного блока питания

Рис. 6. Аккумуляторная батарея – лабораторный источник питания

Субъективная оценка уровня шумов показала, что при установке регулятора громкости на максимальный уровень шум едва заметен.
Субъективная оценка качества звуковоспроизведения производилась без сравнения с эталоном. Результат – звук неплохой, прослушивание фонограмм не вызывает раздражения.

Я ознакомился с форумами по микросхеме в Интернете, на которых встретил множество сообщений о поисках непонятных источников шумов, самовозбуждения и других неприятностей.
В результате разработал печатную плату, отличительной особенностью которой является заземление элементов «звездой». Фотовид печатной платы из программы Sprint-Layout показан на рис. 7.

Рис. 7. Размещение деталей на экспериментальной печатной плате

При экспериментах на этой печатке ни с одним из описанных на форумах артефактов встретиться не удалось.

Детали стереофонического УМЗЧ на микросхеме TDA2822M
Печатная плата рассчитана на установку самых распространенных деталей: резисторов МЛТ, С2-33, С1-4 или импортных мощностью 0,125 или 0,25 Вт, пленочных конденсаторов К73-17, К73-24 или импортных МКТ, импортных оксидных конденсаторов.

Я применил недорогие, но надежные электролитические конденсаторы с низким импедансом, большим сроком службы (5000 часов) и возможностью работы при температуре до +105°С фирмы Hitano серий ESX, EHR и EXR. Следует помнить, что чем больше внешний диаметр конденсатора в серии, тем выше срок его службы.

Микросхема DA1 установлена в восьмивыводную панельку. Микросхему TDA2822M можно заменить на KA2209B (Samsung) или К174УН34 (ОАО «Ангстрем», г. Зеленоград) . ЧИП конденсатор С8 (SMD) размещен со стороны печатных дорожек.

R5, R6 - Рез.-0,25-160 Ом (Коричневый, синий, коричневый, золотистый) - 2 шт.,

С3 - С5 - Конд.1000/16V 1021+105°C - 3 шт.,
С6, С7 - Конд.0,1/63V К73-17 - 2 шт.,
С8 - Конд.0805 0,1µF X7R smd – 1 шт.

Многие радиолюбители не без основания полагают, что лучше всего включать микросхемы в соответствии с Datasheet и использовать предлагаемые разработчиками печатные платы.
Ниже приведены схемы и печатные платы, выполненные на основе документации с единственной доработкой - для повышения устойчивости работы усилителя параллельно оксидному конденсатору по цепи питания включен пленочный (рис. 8, 9).

Рис. 8. Типовая схема включения микросхемы в стереофоническом режиме

Рис. 9. Размещение элементов типового стереофонического УМЗЧ

Детали типового стереофонического УМЗЧ
При установке элементов на печатную плату советую воспользоваться простыми технологическими приемами, описанными в Датагорской статье .

DA1 - TDA2822M ST Корпус: DIP8-300 - 1 шт.,
SCS-8 Розетка dip узкая - 1 шт.,
R1, R2 - Рез.-0,25-10к (Коричневый, черный, оранжевый, золотистый) - 2 шт.,
R3, R4 - Рез.-0,25-4,7 Ом (Желтый, фиолетовый, золотистый, золотистый) - 2 шт.,
С1, С2 - Конд.100/16V 0611 +105°C - 2 шт.,
С3 - Конд.10/16V 0511 +105°C (Емкость может быть увеличена до 470 мкФ) - 1 шт.,
С4, С5 - Конд.470/16V 1013+105°C - 2 шт.,
С6 – С8 - Конд.0,1/63V К73-17 - 3 шт.

Рис. 10. Принципиальная схема экспериментального мостового усилителя

В отличие от схемы стереофонического усилителя (рис. 3), в которой предполагается, что разделительные конденсаторы имеются на выходе предыдущего устройства, на входе мостового усилителя включен разделительный конденсатор, определяющий нижнюю частоту, воспроизводимую усилителем.

В зависимости от конкретного применения емкость конденсатора С1 может быть от 0,1 мкФ (fн = 180 Гц) до 0,68 мкФ (fн = 25 Гц) и более. При емкости С1, указанной на принципиальной схеме нижняя частота воспроизводимых частот составляет 80 Гц.

Внутренние резисторы, подключенные к инвертирующим входам усилителя через разделительный конденсатор С2 соединены между собой, что обеспечивает на выходах равные по величине, но противоположные по фазе сигналы.

Конденсатор С3 осуществляет коррекцию частотной характеристики усилителя на высоких частотах.

Поскольку потенциалы выходов усилителя по постоянному току равны, стало возможным непосредственное подключение нагрузки, без разделительных конденсаторов.

Назначение остальных элементов описывалось ранее.

Для стереофонического варианта потребуется два мостовых усилителя на микросхеме TDA2822M. Схему включения несложно получить, взяв за основу рис. 4.

Надежная работа усилителя в мостовом режиме обеспечивается выбором соответствующего напряжения питания в зависимости от сопротивления нагрузки (см. таблицу).

Все детали мостового усилителя размещены на печатной плате размерами 32 х 38 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж возможного варианта платы изображен на рис. 11.

Рис. 11. Размещение элементов на плате мостового усилителя

DA1 - TDA2822M ST Корпус: DIP8-300 - 1 шт.,
SCS-8 Розетка dip узкая - 1 шт.,
R1 - Рез.-0,25-10к (Коричневый, черный, оранжевый, золотистый) - 1 шт.,
R2, R3 - Рез.-0,25-4,7 Ом (Желтый, фиолетовый, золотистый, золотистый) - 2 шт.,
С1 - Конд.0,22/63V К73-17 - 1 шт.,
С2 - Конд.10/16V 0511 +105°C - 1 шт.,
С3 - Конд.0,01/630V К73-17 - 1 шт.,
С4 – С6 - Конд.0,1/63V К73-17 - 3 шт.,
С7 - Конд.1000/16V 1021+105°C - 1 шт.

Принципиальная схема типового мостового УМЗЧ и размещение элементов на печатной плате показаны соответственно на рис. 12 и 13.

Ганичев Г.
г. Москва

Эта статья продолжает ряд публикаций, посвященных усилителям мощности, предлагаемых радиолюбителям фирмой МАСТЕР КИТ. В статью включены две последние разработки – NM2042 (мощный усилитель низкой частоты 140 Вт) и NM2043 (мощный автомобильный мостовой Hi-Fi усилитель низкой частоты 4х77 Вт). Усилители спроектированы с учетом всех необходимых требований и выполнены на современной интегральной элементной базе. Предлагаемые УМ обладают высокими эксплуатационными характеристиками, высокой надежностью, простотой в изготовлении/подключении и оптимальным соотношением цена/качество, что на сегодняшний день является немаловажным фактором. Собрать устройства можно из наборов МАСТЕР КИТ NM2042 и NM2043.

Перед специалистами МАСТЕР КИТ была поставлена, и успешно решена задача по подготовке технической документации и выпуску линейки УНЧ для использования в Hi-Fi звуковой технике. Постепенно номенклатура этих устройств расширяется и дополняется новыми разработками. В этой статье будут рассмотрены две новые разработки - и .

Все предложенные модели усилителей мощности обладают минимальным уровнем собственных шумов, минимальным уровнем нелинейных искажений и широкой полосой воспроизводимых частот. Различаются модели в основном по максимальной выходной мощности, напряжению питания (двуполярное или однополярное “автомобильное” (14.4 В)) числу каналов усиления и внешнему конструктивному исполнению.

Радиолюбители сами могут развести печатную плату, однако нужно учитывать, что это очень ответственная и серьезная работа. Не все знают, что, например, неправильная трассировка печатных проводников в мощном усилителе, может в десятки раз увеличить уровень его нелинейных искажений или даже сделать вообще неработоспособным. Поэтому для разработки печатных плат привлекались профессиональные конструкторы, специализирующиеся в этой области.

. Мощный усилитель низкой частоты 140 Вт (TDA7293).

Предлагаемый усилитель НЧ обладает минимальным коэффициентом нелинейных искажений и уровнем собственных шумов. Устройство имеет небольшие габариты. Широкий диапазон питающих напряжений и сопротивлений нагрузки расширяет область применения этого УМ. Его можно использовать как на открытом воздухе для проведения различных мероприятий, так и в домашних условиях в составе Вашего музыкального аудиокомплекса. Усилитель хорошо зарекомендовал себя как УНЧ для сабвуфера.

УНЧ выполнен на интегральной микросхеме TDA7293. Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Благодаря широкому диапазону питающих напряжений и возможности отдавать ток в нагрузку до 10 А, микросхема обеспечивает одинаковую максимальную выходную мощность на нагрузках от 4 Ом до 8 Ом. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления и возможность параллельного включения нескольких ИМС для работы с низкоомной нагрузкой (< 4 Ом).

Управление режимом работы ИМС осуществляется при помощи переключателя SW1. Для включения УНЧ SW1 необходимо замкнуть. Переключатель SW2 предусмотрен для технологических целей. Для нормальной работы SW2 необходимо перемкнуть в положении 2-3.

Катушку L1 необходимо изготовить самостоятельно. L1 – бескаркасная, трехслойная, содержит по десять витков провода ПЭВ-1.0 в каждом слое. Намотку необходимо вести на оправке 12 мм. Ориентировочная индуктивность – 5 мкГн.

Напряжение питания подается на контакты Х3(+), Х6(-) и Х7(общий).

Источник сигнала подключается к Х1(+) и Х2(общий).

Нагрузка подключается к Х4(+) и Х5(общий).

Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция предусматривает установку платы в корпус, для этого предусмотрены монтажные отверстия по краям платы под винты 2.5 мм. Для удобства подключения питающего напряжения, источника сигнала и нагрузки на плате зарезервированы посадочные места под клеммные винтовые зажимы.

Конструктивно предусмотрен сдвоенный логический вход управляющих сигналов MUTE/ST-BY для "мягкого" включения УНЧ.

Микросхему усилителя необходимо установить на теплоотвод (в набор не входит) площадью не менее 600 см2. В качестве радиатора можно использовать металлический корпус или шасси устройства, в которое производится установка УНЧ. При монтаже рекомендуется использовать теплопроводную пасту типа КТП-8, для повышения надежности работы ИМС.

Общий вид усилителя представлен на рис.1, схема электрическая принципиальная на рис.2, схема расположения элементов на плате и подключение усилителя на рис.3, вид печатной платы со стороны проводников на рис.4. Перечень элементов приведен в табл.2.

Таблица 1. Технические характеристики.

Напряжение питания, двуполярное, В	+/- 12...50
Пиковое значение выходного тока, А	10
Ток в режиме покоя, мА	30
Ток в режиме MUTE/ST-BY, мА	0,5
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 1 %, Uп = +/- 30 В, Rн = 4 Ом	80
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 10 %, Uп = +/- 45 В, Rн = 8 Ом	140
Выходная мощность, Вт при коэффициенте гармоник = 10 %, Uп = +/- 30 В, Rн = 4 Ом	110
Коэффициент усиления Au, дБ	30
Диапазон воспроизводимых частот, Гц	20...20000
Входное сопротивление, кОм	22
Размеры печатной платы, мм	47х55

Таблица 2. Перечень элементов.

Позиция	Наименование	Кол.
C1	470 пФ
C2	0,47 мкФ
C3, C10	22 мкФ/63 В
C4, C5	10 мкФ/63 B
C6, C7, C11	0,1 мкФ
C8, C9	1000 мкФ/63 B
DA1	TDA7293
L1	5 мкГн
R1	1 кОм
R2	10 кОм
R3	30 кОм
R4, R5, R9...R12	22 кОм
R6	20 кОм
R7	680 Ом
R8, R14	4,7 Ом
R13	270 Ом
VD1	1N4148

Рис1. Общий вид усилителя NM2042.

Рис.2. Схема электрическая принципиальная усилителя NM2042.

Рис.3. Схема расположения элементов на плате и подключение усилителя NM2042.

Рис.4. Вид печатной платы со стороны печатных проводников усилителя NM2042.

. Мощный автомобильный мостовой Hi-Fi усилитель низкой частоты 4X77 Вт (TDA7560).

Основное назначение этого УНЧ – установка в Вашей автомагнитоле, вместо старого усилителя НЧ, для повышения ее выходной мощности или для проведения мероприятий на открытом воздухе с использованием аккумуляторной батареи 12 В в качестве основного источника питания аппаратуры. Благодаря использованию мостовой схемы включения усилитель развивает мощность до 80 Вт на нагрузке 2 Ом в каждом из четырех каналов. Особенностью усилителя является использование полевых транзисторов в выходных каскадах. Устройство обладает малыми габаритами, широким диапазоном питающих напряжений и сопротивлений нагрузки.

УНЧ выполнен на интегральной микросхеме TDA7560 (DA1). Эта ИМС представляет собой УНЧ класса AВ и устанавливается в авто-аудиоустройствах для получения высококачественного мощного выходного музыкального сигнала. ИМС рассчитана на работу с нагрузкой 4…2 Ом, искажения сигнала удовлетворяют требованиям Hi-Fi. Микросхема имеет защиту от КЗ нагрузки и от перегрева. К особенностям микросхемы следует отнести использование полевых транзисторов в выходных каскадах. Микросхема содержит четыре идентичных мостовых усилителя мощность до 80 Вт на нагрузке 2 Ом.

Переключатели SW1 (ST-BY) и SW2 (MUTE) предназначены для управления режимами работы ИМС. Замыканием контактов в SW1 управляет режимом ST-BY (дежурный/рабочий), а SW2 режимом MUTE (пауза).

Особое внимание следует обратить на подключение микросхемы к источнику питания:

ИМС чрезвычайно чувствительна к напряжению питания – максимум 18 В.

Переполюсовка источника напряжения питания приводит к выходу ИМС из строя (Uобр = 6 В максимум).

Напряжение питания подключается к контактам Х9(+) и Х10(-).

Источники сигнала подключаются к Х1(+),Х2(-);Х3(+),Х4(-);Х5(+),Х6(-);Х7(+),Х8(-).

Усиленный сигнал снимается с контактов Х11, Х12; Х13, Х14; Х15, Х16; Х17, Х18.

Общий вид усилителя представлен на рис.5, схема электрическая принципиальная на рис.6, схема расположения элементов на плате и подключение усилителя на рис.7, вид печатной платы сверху на рис.8, вид печатной платы снизу на рис.9. Перечень элементов приведен в табл.3.

Таблица 3. Технические характеристики.

Таблица 4. Перечень элементов