Мостовой стереоусилитель на TDA2004A собран на интегральная микросхеме TDA2004A производства фирмы SGC-Thomson. Микросхема представляет собой двухканальный усилитель мощности звуковой частоты с однополярным питанием, может быть включена как одноканальный усилитель по мостовой схеме. Выпускается в удобном для навесного и печатного монтажа корпусе Multiwatt-11. Коэффициент нелинейных искажений микросхемы не более 0,2 %, диапазон напряжения питания 8… 18 В. Максимальная реальная выходная мощность в мостовом включении до 10 Вт при напряжении питания 15 В, максимальная номинальная (паспортная) мощность в мостовом включении 20 Вт. Микросхема TDA2004A имеет много аналогов, широко распространена как в розничной торговле, так и часто встречается в идущей на разборку старой радиоаппаратуре.
Применив две такие микросхемы, можно изготовить несложный мостовой стереоусилитель на TDA2004A звуковой частоты, с помощью которого, например, можно усовершенствовать активные компьютерные акустические системы, старую отечественную и импортную радиоаппаратуру, в которой был установлен менее мощный и менее качественный стереоусилитель. Принципиальная схема устройства представлена на рис.
Схема мостовой стереоусилитель на TDA2004A функционально состоит из четырёх узлов: блока питания, предварительного двухканального усилителя ЗЧ, и двух одноканальных мостовых усилителей ЗЧ.
Сигналы звуковой частоты от источника (flash плеер, мобильный телефон, электронная книга, DVD проигрыватель, персональный компьютер) поступают на регулятор громкости — сдвоенный переменный резистор R3 через RC фильтр R1C1, R2C2, который предотвращает поступление на вход усилителя радиочастот. С движков регулятора громкости стереосигнал через разделительные конденсаторы СЗ, С4 поступает на сдвоенный интегральный операционный усилитель DA1 типа К157УДЗ. Коэффициент усиления по напряжению DA1.1, DA1.2 зависит от соотношения сопротивлений резисторов R8/R7 и R9/R6, при указанных на принципиальной схеме будет около 5,5. Конденсаторы С5, С6 — внешняя частотная коррекция DA1.
Операционный усилитель DA1 питается стабилизированным напряжением +10В, получаемым с помощью параметрического стабилизатора на R23VD5. Наличие такого стабилизатора необходимо для предотвращения самовозбуждения усилителя на инфранизких звуковых частотах. Средняя точка для работы DA1 формируется делителем напряжения R15R18. Конденсаторы С7, С15, С12 — блокировочные по цепи питания DA1. Усиленные сигналы звуковой частоты с выходов DA1 (выводы 13, 9) через разделительные конденсаторы С13, С14 поступают на регулятор стереобаланса — сдвоенный переменный резистор R12. С подвижных контактов сдвоенного переменного резистора R12 сигналы ЗЧ через токоограничительные резисторы R16, R17 поступают на входы микросхем DA2 и DA3. Также сигналы с выхода предварительного УЗЧ через токоограничительные резисторы R10, R11 поступают на линейный выход.
На интегральных микросхемах DA2 и DA3 типа TDA2004A выполнен двухканальный мостовой стереоусилитель на TDA2004A звуковой частоты. Поскольку усилители мощности в каждом канале одинаковые, рассмотрим работу УМЗЧ на примере усилителя первого канала. Коэффициент усиления по напряжению DA2 зависит от сопротивлений резисторов R19, R21, R24, R25. Для уменьшения усиления DA2 нужно установить резисторы R19, R25 большего сопротивления, но обязательно одинакового.
Для предотвращения самовозбуждения мостовой стереоусилитель на TDA2004A на ультразвуковых частотах установлены демпфирующие цепочки R30C35 и R33C38. Конденсаторы С25, С26 положительная обратная связь вольтодобавка. С выходов DA2 (выводы 10, 8) усиленный сигнал УМЗЧ через замкнутые контакты выключателя SA2.1 поступает на динамическую головку ВА1. Конденсаторы С29, С30, С31 — СЗЗ — блокировочные по цепям питания DA2, DA3.
Блок питания реализован на силовом понижающем трансформаторе Т1, мостовом выпрямителе на мощных диодах Шотки VD1 — VD4. Терморезистор RT1 с отрицательным ТКС уменьшает при включении устройства в сеть 220 В бросок тока через обмотки трансформатора, диоды выпрямителя и конденсаторы фильтра выпрямленного напряжения. Конденсатор большой ёмкости С16 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Плавкие предохранители FU1, FU2 защищают сеть питания и элементы конструкции от перегрузки. Светодиод HL1 светится при наличии напряжения питания. Варистор RU1 защищает трансформатор и диоды Шотки от бросков напряжения питания. SA1 — выключатель питания.
Постоянные резисторы могут быть применены типов С1-4, С1-14, С2-23, МЯТ, МОН, РПМ. Переменные сдвоенные резисторы R3 и R12 типа СПЗ-ЗЗ-2 сопротивлением 10…33 кОм. Переменный резистор R12 должен быть с линейной характеристикой зависимости сопротивления от угла поворота подвижного контакта. Сдвоенные переменные резисторы перед установкой необходимо тщательно проверить на идентичность сопротивлений их половин при обоих крайних положениях подвижных контактов.
Одинаковость сопротивлений особенно актуальна в положении минимальной громкости, иначе будет сильно заметен разбаланс громкости в стереоканалах. Если будут применены бывшие в употреблении и, или старые переменные резисторы, то внутрь их корпусов нужно впрыснуть немного жидкого силиконового масла ПМС-200 или очистителя WD-40, после чего сделать сотню — другую полных оборотов (до ограничителей) их оси.
Можно применить и соответствующие импортные переменные резисторы. Металлические экраны переменных резистором соединяют с «сигнальным» общим проводом. Сигнальные провода, идущие к переменным резисторам, должны быть с экранирующей оплёткой. Варистор FNR-20K471 можно заменить на MYG20-471, FNR-20K431, TVR20-471. Терморезистор RT1 типа NTC33 сопротивлением 33 Ом в холодном состоянии с отрицательным ТКС можно заменить любым аналогичным сопротивлением 10…47 Ом, например, подойдёт терморезистор из компьютерного блока питания, монитора, БП телевизора. Оксидные конденсаторы типов К50-68, К50-24, К50-29, К53-19, К53-30 или импортные аналоги.
Конденсаторы С8 -С11, С35, С37, С38, С39 плёночные типа К73-9, К73-17, К73-24 или импортные аналоги. Такими же конденсаторами можно заменить оксидные конденсаторы СЗ, С4, С17, С18. Остальные конденсаторы — керамические К10-17, К10-50, КМ-5 или аналоги. Конденсаторы С1, С2 и резисторы R1, R2 для упрощения монтажа установлены на соответствующих выводах переменного резистора R3. Конденсаторы С29, С31 и С30, СЗЗ установлены вблизи выводов питания соответствующих микросхем. Конденсатор С16 установлен на плате диодного выпрямителя.
Выпрямительные диоды Шотки 1N5825 в этой конструкции могут работать без дополнительного теплоотвода. Можно заменить на любые из MBR745, MBR1045, MBR1060, MBR1645, MBRF1045, 1N5828. При отсутствии импортных диодов Шотки, можно применить обычные отечественные кремниевые выпрямительные диоды серии КД213, которые также имеют относительно небольшое напряжение насыщения. Также вместо четырёх выпрямительных диодов можно применить готовый выпрямительный мост, например, КЦ410А, KBL402, RBV-406, установленный на небольшой дюралюминиевый теплоотвод. Стабилитрон КС510А можно заменить на 2С510А, 1N4740A.
Светодиод RL30N-YG414S зелёного цвета свечения можно заменить любым аналогичным, например, из серий КИПД21, КИПД40, КИПД66. Интегральную микросхему К157УДЗ можно заменить на К157УД2. Возможно также применение других двухканальных малошумящих ОУ, используя соответствующие типовые схемы включения, например, популярные LM158, LM258, LM358.
Интегральный УМЗЧ типа TDA2004A можно заменить на TDA2004, TDA2005S, TDA2005M, LM2005. Микросхема TDA2005M специально разработана для применения в мостовых УМЗЧ, поэтому, если у вас нет в запасе ни одной из таких микросхем, то приобретать желательно именно TDA2005M. Микросхемы усилителя мощности устанавливают на общий дюралюминиевый ребристый теплоотвод с площадью охлаждения 500 см.кв, (одна сторона).
Следует заметить, что микросхемы УМЗЧ TDA2004, TDA2005 в целях защиты от повышенного напряжения питания отключаются при напряжении питания выше 19 В. Силовой трансформатор — любой с габаритной мощностью от 60 Вт, вторичная обмотка которого рассчитана на напряжение 14… 16 В и ток нагрузки не менее 4 А. Подойдёт унифицированный трансформатор ТТП60. Если при подключенном УМЗЧ напряжение на выходе выпрямителя (выводы конденсатора С16) превысит 18,5 В в режиме покоя усилителя (нулевая громкость), количество витков вторичной обмотки трансформатора следует уменьшить.
Узлы предварительного УЗЧ, УМЗЧ для получения высокого качества звучания требуют очень тщательной разводки общего провода сигнальных и силовых сигнала на вход регулятора тембра. Тембр регулируется по ВЧ резистором R6 и по НЧ резистором R2. Схема мостовая. ОУ А1 компенсирует потери сигнала в регуляторе и будучи включен в диагональ моста расширяет диапазон регулировки.
Для того чтобы усилитель можно было питать от стандартного сетевого адаптера (например, для компьютерных принадлежностей) задача ставилась чтобы питание было однополярным. Поэтому здесь сделана цепь R7-R8-C6, она создает среднюю точку напряжения питания (то есть, на С6 половина напряжения питания). Сюда подключен прямой вход ОУ (в типовой схеме он был бы подключен на общий ноль). Резистор R10 — регулятор громкости. Основной усилитель выполнен на ОУ А2 и транзисторах VT1 и VT2.
Сигнал подается на прямой вход ОУ, чтобы он мог работать при питании от однополярного источника на этот же вход подается напряжение смещения, равное половине напряжения питания взятое с делителя R11-R12. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже напряжения питания. Выходные транзисторы нуждаются в теплоотводе. Схема мостовой стереоусилитель на TDA2004A может нормально работать при питании от 8 до 20V, соответственно меняется выходная мощность.
При налаживании мостовой стереоусилитель на TDA2004A резистором R16 или R17 выставить половину напряжения питания на точке соединения резисторов R18-R19, но сначала проверить половину напряжения питания на делителе R11-R12. Ток покоя 40 mА. Подгоняется резисторами R16 и R17 путем одновременного их изменения сопротивления. При этом нужно сохранить половину напряжения питания на R18-R19. Чувствительность усилителя при необходимости можно изменить подбором сопротивления R15 или R14.