УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением

УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением в качестве практической реализации приведенного выше расчета предлагается УМЗЧ на популярных микросхемах TDA7294, TDA7293, схема одного канала которого приведена на рисунке. Поскольку обе микросхемы различаются только подключением цепи вольт добавки, то плата пригодна для них обеих — отличие в месте установки перемычки. Показанное на схеме соединение соответствует микросхеме TDA7293.

УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением

Основные параметры УМЗЧ

Коэффициент усиления Ку       30

Максимальная выходная мощность Рвых, Вт … 60

Выходное сопротивление Rвых. Ом                    0…8

Сопротивление нагрузки RH, Ом ……………………4…16

Коэффициент гармоник Кг, %, в полосе частот 30 Гц .16 кГц   <0,01

Схема УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением разработана на основе многократно повторенного радиолюбителями и хорошо зарекомендовавшего себя усилителя. Цепь R1C1 образует входной фильтр НЧ, подавляющий высокочастотные помехи. Входной конденсатор С2 определяет нижнюю границу. При указанной на схеме емкости эта частота примерно равна 7 Гц. Оксидные конденсаторы, находящиеся в цепи прохождения сигнала, для улучшения работы на частотах выше 5…7 кГц зашунтированы пленочными: это — С4, С5 в цепи ООС и С8, С9 в цепи вольт добавки. Также пленочные конденсаторы С10 и С12 используются в цепях питания усилителя. Цепи R12C6 и R8R9C3VD1 задают правильную последовательность чередования режимов Standby и Mute при включении и выключении питания, чтобы исключить неприятные щелчки в громкоговорителях. Цепь R14C7 улучшает устойчивость усилителя при работе на реальную нагрузку.

Цепь комбинированной ООС по напряжению и току создается элементами R3, R4, R6, R7, R10, R11, R15. Из них резисторы R4 и R11 задают ООСН, R15 является датчиком тока, а остальные задают глубину ООСТ, причем возможна реализация схемы подачи ООСТ. Вариант включения цепи ООСТ выбирается перемычкой между точками 1,2, 3. В показанном на рисунке положении ООСТ реализован “мостовой” вариант. На схеме УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением указаны рассчитанные выше номиналы резисторов цепей ООС. Резистор R2 служит для разделения общего провода входной и выходной цепей. Вывод 5 микросхемы — выход датчика ограничения (клиппирования) сигнала и предназначен для подключения соответствующего индикатора или электронного регулятора усиления. Этот выход присутствует только в микросхеме TDA7293 и в новых версиях микросхемы TDA7294S. Автор не рекомендует использовать этот вывод у микросхемы TDA7294 с любым буквенным индексом, поскольку из-за большого числа разных вариантов этих микросхем и, возможно, разных производителей соответствующая цепь может отсутствовать.

Конструкция и детали УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением. Каждый из каналов стереоусилителя выполнен на печатной плате. Чертеж платы показан на рисунке (вид со стороны печатных проводников).

 

Чертеж платы

Расположение элементов на печатной плате

Монтажные соединения выполнены с учетом требований, предъявляемых к высококачественным усилителям. Это и соединение проводников в цепи общего провода в одной точке, и увеличение сечения проводников в цепях питания, и экранирование входной цепи, и близость блокировочных конденсаторов С10 и С12 к микросхеме. Плата доступна для повторения начинающими радиолюбителями, так как выполнена из одностороннего стеклотекстолита. Широкие зазоры между проводниками облегчают монтаж, а большие “пятачки” контактных площадок не отслаиваются при пайке и надежно удерживают крупные детали. В плате предусмотрено несколько “лишних” отверстий для установки конденсаторов разных габаритов. После травления печатные проводники рекомендуется залудить, а после окончания монтажа очистить плату от остатков флюса и покрыть цапонлаком.

На плате расположены два отверстия для крепления — плата слишком тяжелая, и крепление ее только через микросхему, как иногда делают, сильно снижает надежность. Для выбранного типа микросхемы впаивают изолированную перемычку (4-5 или 5-6) в соответствующее место до монтажа микросхемы. Способ подачи ООСТ задают второй перемычкой, устанавливаемой между точками 2 и 3 или 1 и 2 соответственно. В усилителе резистор R15 — мощностью 5 Вт (импортный), его нужно устанавливать на плату с небольшим зазором для улучшения охлаждения; так же монтируют и резисторы R10, R14. Особое внимание следует уделить резистору R2. Его сопротивление должно быть в пределах 1 …5 Ом, и перед установкой на плату резистор рекомендуется проверить омметром. При отсутствии подходящего резистора его можно заменить перемычкой. Все резисторы, кроме входящих в цепи ООС, могут иметь разброс сопротивления до 20 %.

Оксидные конденсаторы рекомендуется использовать импортные, например, Jamicon или Samsung; в крайнем случае подойдут отечественные аналоги. Использовать конденсаторы с рабочим напряжением меньше 35В не рекомендуется. Также не рекомендуется уменьшать емкость конденсаторов более чем вдвое (увеличение емкости в разумных пределах возможно). При этом конденсаторы С3 и С6 должны иметь одинаковую емкость (ее повышение увеличивает задержку включения). Остальные конденсаторы — пленочные К73-17 на 63 В. Можно использовать подходящие по размерам пленочные конденсаторы других типов; “малогабаритные” керамические конденсаторы с сегнетодиэлектриком не годятся. Использование “аудиофильских” конденсаторов, по мнению автора, заметно ничего не изменит, кроме цены конструкции.

Диод VD1 с максимальным обратным напряжением не менее 50 В. Автор использовал диод 1N4007. Микросхему устанавливают на теплоотводе площадью не менее 500 см2 с использованием термопасты. Следует учитывать, что теплоотводящий фланец микросхемы соединен с минусовой цепью питания. Поэтому необходимо либо использовать изолирующую прокладку (в этом случае площадь теплоотвода нужно увеличить), либо сам теплоотвод изолировать от корпуса усилителя.Источник питания. УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением питается от двухполярного источника. Максимальное напряжение питания микросхемы зависит от номинального сопротивления нагрузки УМЗЧ.

Напряжение питания и выходная мощность ограничены допустимым нагревом микросхемы. При недостаточном охлаждении напряжение питания должно быть снижено. Один из вариантов схемы источника питания стереоусилителя на напряжение +/-32В (для сопротивления нагрузки не менее 8 Ом) показан на рисунке.

Один из вариантов схемы источника питания

При меньшем сопротивлении нагрузки (описываемый УМЗЧ рассчитан на работу с нагрузкой 4… 16 Ом) в блоке питания напряжение на вторичных обмотках сетевого трансформатора Т1 следует снизить до 20В, а суммарную емкость конденсаторов фильтров выпрямителя увеличить на 30…40 %.

Номинальная мощность трансформатора (сумма мощностей вторичных обмоток), равная 50…75 ВА, обычно достаточна для описываемого усилителя, так как при большом пик-факторе звуковых сигналов средняя потребляемая мощность намного меньше максимальной. С другой стороны, указанная на рисунке суммарная емкость является минимальной для сглаживающего фильтра высококачественного стереоусилителя и может быть увеличена при соответствующем увеличении мощности трансформатора. Пленочные конденсаторы С4 и С8 (например, К73-17) компенсируют ухудшение свойств оксидных конденсаторов на высоких частотах. Каждый из каналов усилителя рекомендуется подключать к источнику питания своим набором проводов, свитых в “косичку”. При этом их лучше припаять к контактным площадкам платы, а не подключать через какие-либо разъемы.

Налаживания УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением, если он собран из исправных деталей, не требуется. Первое включение производят без нагрузки, при этом целесообразно включить в минусовую и плюсовую цепи питания мощные проволочные резисторы сопротивлением 12…25 Ом. Типичная проблема — наличие заметного постоянного напряжения на выходе — обычно связана с резистором R2. Это либо некачественная пайка и плохой контакт, либо повышенное сопротивление резистора (известен случай, когда резистор продавался с заявленным сопротивлением 2 Ом, а имел реальное сопротивление 2 МОм!).

Если постоянное напряжение на выходе менее 80 мВ и падения напряжения на мощных токоограничительных резисторах в цепях питания не превышают 1 …3 В (что соответствует потребляемому току 60… 120 мА), то подключаются нагрузка и источник сигнала (резисторы в цепи питания остаются). Если на небольшой громкости звучание хорошее, то резисторы из цепи питания удаляются и налаживание на этом можно закончить. Если есть возможность, полезно подключить к выходу УМЗЧ с регулируемым выходным сопротивлением осциллограф и убедиться в отсутствии самовозбуждения. В результате исследований и экспертных прослушиваний нескольких различных АС с описанным в статье усилителем можно сделать следующие выводы:

  1. Повышение выходного сопротивления УМЗЧ способно улучшить качество звучания многих акустических систем.
  2. При значительном повышении выходного сопротивления (в сравнении с сопротивлением нагрузки) частотные искажения во многих АС возрастают, это ухудшает качество звучания и не позволяет установить оптимальное значение выходного сопротивления УМЗЧ.
  3. Хорошие результаты дает использование многополосных усилителей совместно с АС, не содержащих каких-либо разделительных фильтров внутри. При этом каждая из динамических головок подключена непосредственно к выходу своего УМЗЧ с оптимальным для этой головки выходным сопротивлением.

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий