ИМС TDA7294 представляет собой одноканальный УМ, выходной,
каскад которой выполнен на МОП транзисторах. Предназначается для использования в HI-FI аппаратуре,
имеет тепловую защиту и защиту от короткого замыкания. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Uпит.... 10 - 40V Диапазон частот
20---20000 Hz Ном. Мощность
70W Муз. Мощность
100W Импеданс нагрузки 4—16 0м Коэффициент гармоник не более 0.1% при 70W Пиковое значение тока 10А Вх. сопротивление 100 Ком Вх. Чувствительность определяется номиналами С1 и R1 и составляет Ux. При 27V 4 Ом
нагрузка: 200mV— C1--100*16V; R1—270 500mV— C1--47* 16V; R1--680 При 27V 8 Ом
нагрузка: 200mV—C1--100* 16V;
R1-200 500mV—C1--47* 16V; R1-510
Надо отметить, что звучание усилителя очень хорошее,
есть информация, что некая фирма выпускала Hi-End
усилители на микросхеме TDA7294! Datasheet на TDA7294. Микросхема устойчиво работает на активную нагрузку
2...24 Ома, на активное сопротивление 4 Ома плюс либо емкость ~15 мкФ, либо
индуктивность ~1,5 мГн.
Признаться - никаких 80-ти
ватт (и тем более 100Вт) от нее не получишь. Реально 40-60, но зато это будут
честные долговременные ваты. В кратковременном импульсе можно получить
гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80-120
Вт). Входная цепочка R1C1
представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), обрезающий все выше 90 кГц.
Частота среза этого фильтра довольно высока. Но это специально, если на входе
будет стоять регулятор громкости, то в самый раз - его сопротивление
добавится к R1, и частота среза снизится (оптимальное значение сопротивления
регулятора громкости ~10 кОм, больше - лучше, но нарушится закон
регулирования). Далее цепочка R2C2
выполняет прямо противоположную функцию - не пропускает на вход частоты ниже
7 Гц. Если для вас это слишком низко, емкость С2
можно уменьшить. Если сильно увлечься снижением емкости, можно остаться
совсем без низких частот. Для полного звукового диапазона С2
должно быть не менее 0,33 мкФ. И помните, что у конденсаторов разброс
емкостей довольно большой, поэтому если написано 0,47 мкФ, то запросто может
оказаться, что там 0,3! И еще. На нижней границе диапазона выходная мощность
снижается в 2 раза, поэтому ее лучше выбирать пониже: С2[мкФ]
= 1000 / (6,28 * Fmin[Гц] * R2[кОм]) Резистор R2 задает входное
сопротивление усилителя. Его величина несколько больше, чем по даташиту, но это и лучше - слишком низкое входное
сопротивление может "не понравиться" источнику сигнала. Учтите, что
если перед усилителем включен регулятор громкости, то его сопротивление
должно быть раза в 4 меньше, чем R2, иначе изменится закон регулирования
громкости (величина громкости от угла поворота регулятора). Оптимальное
значение R2 лежит в диапазоне 33...68 кОм (большее сопротивление снизит
помехоустойчивость). Схема включения усилителя -
неинвертирующая. Резисторы R3 и R4 создают цепь
отрицательной обратной связи (ООС). Коэффициент усиления равен: Ку = R4 / R3 + 1 = 28,5 раза = 29 дБ Это почти равно
оптимальному значению 30 дБ. Менять коэффициент усиления можно, изменяя
резистор R3. Учтите, что делать Ку меньше 20 нельзя
- микросхема может возбуждаться. Больше 60 его также делать не стоит -
глубина ООС уменьшится, а искажения возрастут. При значениях сопротивлений,
указанных на схеме, при входном напряжении 0,5 вольт выходная мощность на
нагрузке 4 Ома равна 50Вт. Если чувствительности усилителя не хватает, то
лучше использовать предварительный усилитель. Значения сопротивлений
несколько больше, чем рекомендовано производителем. Это, во-первых,
увеличивает входное сопротивление, что приятно для источника сигнала (для
получения максимального баланса по постоянному току нужно, чтобы R4 было
равно R2). Во-вторых, улучшает условия работы электролитического конденсатора
С3. И в-третьих, усиливает благотворное влияние С4.
Об этом поподробнее. Конденсатор С3 последовательно с R3 создает 100%-ю ООС
по постоянному току (так как сопротивление постоянному току у него
бесконечность, и Ку получается равным единице).
Чтобы влияние С3 на усиление низких частот было минимально, его емкость
должна быть довольно большой. Частота, на которой влияние С3 становится
заметной, равна: f [Гц] = 1000 / (6,28 * R3 [кОм] * С3 [мкФ]) = 1,3 Гц Эта частота и должна быть
очень низкая. Дело в том, что С3 - электролитический полярный, а на него
подается переменное напряжение и ток, что для него очень плохо. Поэтому чем
меньше значение этого напряжения, тем меньше искажения, вносимые С3. С этой
же целью его максимально допустимое напряжение выбирается довольно большим (50В), хотя напряжение на нем не превышает 100
милливольт. Очень важно, чтобы частота среза цепи R3С3 была намного ниже, чем
входной цепи R2С2. Ведь когда проявляется влияние С3 из-за роста его
сопротивления, то и напряжение на нем увеличивается (выходное напряжение
усилителя перераспределяется между R4, R3 и С3 пропорционально их
сопротивлениям). Если же на этих частотах выходное напряжение падает (из-за
падения входного напряжения), то и напряжение на С3 не растет. В принципе, в
качестве С3 можно использовать неполярный конденсатор, но я не могу
однозначно сказать, улучшится от этого звук, или ухудшится: неполярный
конденсатор это "два в одном" полярных, включенных встречно. Конденсатор С4 шунтирует С3 на высоких частотах: у электролитов есть
еще один недостаток (на самом деле недостатков много, это расплата за высокую
удельную емкость) - они плохо работают на частотах выше 5-7 кГц (дорогие
лучше, например Black Gate,
ценой 7-12 евро за штуку неплохо работает и на 20 кГц). Пленочный конденсатор
С4 "берет высокие частоты на себя", тем
самым снижая искажения, вносимые на них конденсатором С3. Чем больше емкость
С4 - тем лучше. А его максимальное рабочее
напряжение может быть сравнительно небольшим. Цепь С7R9 увеличивает
устойчивость усилителя. В принципе усилитель очень устойчив, и без нее можно
обойтись, но мне попадались экземпляры микросхем, которые без этой цепи
работали хуже. Конденсатор С7 должен быть рассчитан
на напряжение не ниже, чем напряжение питания. Конденсаторы С8 и С9 осуществляют так называемую вольтодобавку.
Через них часть выходного напряжения поступает обратно в предоконечный
каскад и складывается в напряжением
питания. В результате напряжение питания внутри микросхемы оказывается выше,
чем напряжение источника питания. Это нужно потому, что выходные транзисторы
обеспечивают выходное напряжение вольт на 5 меньше, чем напряжение на их
входах. Таким образом, чтобы получить на выходе 25 вольт, нужно подать на
затворы транзисторов напряжение 30 вольт, а где его взять? Вот и берем его с
выхода. Без цепи вольтодобавки выходное напряжение
микросхемы было бы вольт на 10 меньше, чем напряжение питания, а с этой цепью
всего на 2-4. Пленочный конденсатор С9 берет работу
на себя на высоких частотах, где С8 работает хуже. Оба конденсатора должны
выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания. Резисторы R5-R8,
конденсаторы С5, С6 и диод D1 управляют режимами Mute и StdBy при включении и
выключении питания (Режим
Mute и StandBy). Они
обеспечивают правильную последовательность включения/выключения этих режимов.
Правда все отлично работает и при "неправильной" их
последовательности, так что такое управление нужно больше для собственного
удовольствия. Конденсаторы С10-С13
фильтруют питание. Их использование обязательно - даже с самым наилучшим источником
питания сопротивления и индуктивности соединительных проводов могут повлиять
на работу усилителя. Уменьшать емкости не стоит. Минимум 470 мкФ для
электролитов и 1 мкФ для пленочных. При установке на
плату необходимо, чтобы выводы были максимально короткими и хорошо пропаяны.
Все эти конденсаторы должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5
напряжения питания. Резистор R10 служит для
разделения входной и выходной земли. "На пальцах" его назначение
можно объяснить так. С выхода усилителя через нагрузку на землю протекает
большой ток. Может так случиться, что этот ток, протекая по
"земляному" проводнику, протечет и через тот участок, по которому
течет входной ток (от источника сигнала, через вход усилителя, и далее
обратно к источнику по "земле"). Если бы сопротивление проводников
было нулевым, то и ничего страшного. Но сопротивление хоть
и маленькое, но не нулевое, поэтому на сопротивлении "земляного"
провода будет появляться напряжение (закон Ома: U=I*R), которое
сложится со входным. Таким образом, выходной сигнал
усилителя попадет на вход, причем эта обратная связь ничего хорошего не
принесет, только всякую гадость. Сопротивление резистора R10 хоть и мало
(оптимальное значение 1...5 Ом), но намного больше, чем сопротивление
земляного проводника, и через него (резистор) во входную цепь попадет в сотни
раз меньший ток, чем без него. В принципе, при хорошей
разводке платы этого не произойдет, но с другой стороны, что-то подобное
может случиться в "макромасштабе" по цепи
источник > сигнала > усилитель > нагрузка. Резистор поможет и в этом
случае. Впрочем, его можно вполне заменить перемычкой. Источник питания Усилитель питается двуполярным напряжением (т.е. это два одинаковых
источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).
Минимальное напряжение
питания по паспорту +- 10 вольт. Максимальное напряжение питания зависит от
сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника):
где единицы: В, Ом, Вт (я отдельно исследую этот вопрос и опишу), а Uип - напряжения одного плеча источника питания в режиме
молчания. Мощность блока питания
должна быть ватт на 20 больше, чем выходная мощность. Диоды выпрямителя
рассчитаны на ток не менее 10 Ампер. Емкость конденсаторов фильтра не менее
10 000 мкФ на плечо (можно и меньше, но максимальная мощность снизится, а
искажения возрастут). Нужно помнить, что
напряжение выпрямителя на холостом ходу в 1,4 раза выше, чем напряжение на
вторичной обмотке трансформатора! Простая, но довольно точная программа для расчета блока питания (zip-файл). Не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (в
программе учитывается автоматом). Обязательно
должен быть предохранитель в первичной обмотке трансформатора! В
цепь "земля" предохранитель включать нельзя! От импульсного источника
схема тоже работает, но тут высокие требования предъявляются к самому
источнику - малые пульсации, возможность отдавать ток до 10 ампер без
проблем, сильных "просадок" и срывов генерации. Помните, что
высокочастотные пульсации подавляются микросхемой гораздо хуже, поэтому
уровень искажений может возрасти в 10-100 раз, хотя "на вид" там
все в порядке. Хороший импульсный источник, пригодный для Hi-Fi
аудио - это сложное и недешевое устройство, поэтому изготовить
"старомодный" линейный блок питания будет проще и дешевле. Конструкция и
детали Печатная плата в формате Sprint-Layout, и расположение деталей на плате в архиве zip.
На фото справа плата с микросхемой 7293, отличающаяся только
расположением конденсаторов С8, С9.
Широкие дорожки кроме
низкого сопротивления обладают еще тем преимуществом, что труднее
отслаиваются при перегреве. Да и при изготовлении "лазерно-утюжным"
методом если где и не "пропечатается" квадрат 1 мм х 1 мм, то не страшно - все равно проводник не оборвется.
Кроме того, широкий проводник лучше держит тяжелые детали (а тонкий может
просто отклеиться от платы). Дорожки рекомендуется облудить - и сопротивление меньше, и коррозия. На плате всего одна
перемычка. Она лежит под выводами микросхемы, поэтому ее нужно монтировать
первой, а под выводами оставить достаточно места, чтобы не замкнуло. Резисторы все, кроме R9
мощностью 0,12 Вт, Конденсаторы С9, С10, С12 К73-17
63В, С4 - К10-47в 6,8 мкФ 25В. С такой емкостью даже без
конденсатора С3 частота среза по цепи ООС получается 20 Гц - там, где не
нужно глубоких басов, одного такого конденсатора вполне достаточно). Однако
рекомендую все конденсаторы использовать типа К73-17. Использование
дешевых "керамических" даст худший звук (в принципе - пожалуйста,
только помните, что некоторые из них выдерживают напряжение не более 16 вольт
и в качестве С7 их использовать нельзя). Электролиты
подойдут любые современные. На плате нанесена полярность подключения всех
электролитических конденсаторов и диода. Диод - любой маломощный
выпрямительный, выдерживающий обратное напряжение не менее 50 вольт, например
1N4001-1N4007. Высокочастотные диоды лучше не использовать. Микросхему обязательно
установить на радиатор площадью не менее 350 см2.
лучше больше. В принципе в нее встроена тепловая защита, но судьбу лучше не
искушать. Даже если предполагается активное охлаждение, все равно радиатор
должен быть достаточно массивным: при импульсном тепловыделении, что характерно
для музыки, тепло более эффективно отбирается теплоемкостью радиатора
(большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.
1. Через изолирующую прокладку, при
этом радиатор может быть электрически соединен с корпусом. 2. Напрямую, при этом радиатор
обязательно электрически изолирован от корпуса. Первый вариант
рекомендуется, если вы собираетесь ронять в корпус металлические предметы
(скрепки, монеты, отвертки), чтобы не было замыкания. При этом прокладка
должна быть по возможности тоньше, а радиатор - больше. Второй вариант обеспечивает
лучшее охлаждение, но требует аккуратности, например не демонтировать
микросхему при включенном питании. В обоих случаях нужно
использовать теплопроводящую пасту, причем в 1-м варианте она должна быть
нанесена и между корпусом микросхемы и прокладкой, и между прокладкой и
радиатором. Налаживание
усилителя Правильно собранный
усилитель в налаживании не нуждается. Но, поскольку 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 ОК, 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 неподключенным 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.
Однако иногда бывает, и
цепь С7R9 как раз и борется с такими вещами. НО! В нормальной микросхеме все
ОК и при отсутствии С7R9. Мне попадались экземпляры микросхемы со звоном, в
них проблема решалась введением цепи С7R9 (поэтому я ее и использую, хоть в даташите ее и нет). Если подобная гадость имеет место
даже при наличии С7R9, то можно попробовать ее устранить, "поигравшись" с сопротивлением (его можно уменьшить
до 3 Ом), но я бы не советовал использовать такую микросхему - это какой-то
брак, и кто его знает, что в ней еще вылезет. Проблема в том, что
"звон" можно увидеть только на осциллографе, при подаче на
усилитель сигнала со звукового генератора (на реальной музыке его можно и не
заметить) - а это оборудование есть далеко не у всех радиолюбителей. (Хотя,
если хотите эти делом хорошо заниматься, постарайтесь такие приборы заметь,
хотя бы где-то ими пользоваться). Но если желаете качественного звука -
постарайтесь провериться на приборах - "звон" - коварнейшая вещь, и
способен повредить качеству звучания тысячей способов. Режимы Mute и StandBy в микросхеме TDA7294 / TDA7293 Эти режимы позволяют отключать звук и переводить микросхему
в "спящий" режим с пониженным энергопотреблением. Рис.1. Структура микросхемы 7294
Если включен режим StandBy, то микросхема переходит в
"спящий" режим с пониженным энергопотреблением. При этом происходит
следующее: включается режим Mute и кроме того, некоторые
из транзисторов микросхемы (в том числе выходные) запираются и практически
перестают потреблять ток от источника питания. По паспорту сигнал ослабляется
на 90 дБ, а потребляемый микросхемой ток снижается до 1 мА. Применение этому
режиму разное: ·
В устройствах с
батарейным питанием как выключатель питания (чтобы не ставить сдвоеный выключатель - и на "плюс" и на
"минус" питания). ·
Для электронного
внешнего управления включением-выключением, чтобы не нужно было большие
токи/напряжения питания пропускать через управляющее устройство (и нет
необходимости использовать для включения питания реле). Например, в
сабвуфере, который должен включаться входным сигналом. Я как-то использовал
это для управления включением усилителя компьютерных колонок, причем брал напряжение
+12 В из компьютера: колонки включаются и
выключаются вместе с ним. При этом использовал схему управления, приведенную
на рисунке 2. ·
При использовании
этого режима, включение происходит очень быстро, гораздо быстрее, чем при
включении питания, если включать сетевым (220 В) выключателем, когда должен
заработать трансформатор и зарядиться конденсаторы фильтра. Только емкость
конденсатора (рис.2) нужно брать не более 10 мкФ, иначе задержка включения
будет большой. Аналогию можно найти в некоторых бытовых приборах
(телевизорах, мониторах, ресиверах), которые из дежурного режима (с помощью
пульта ДУ) включаются быстрее, чем при включении сетевым выключателем. Во всех этих случаях имеется ввиду,
что левый конец резистора на рис.2 подключается или к + питания (микросхема
включена), или к земле (микросхема выключена). Для управления этими режимами служат выводы 10 (Mute) и
9 (Stand-by). Если напряжение на соответствующем
выводе меньше, чем +1,5 вольта относительно земли (на самом деле относительно
вывода 1, соединенного с землей), то режим включен - микросхема молчит, или
вообще отключена. Если напряжение больше +3,5 В, то
режим отключен. То есть, микросхема работает, когда напряжение и на выводе 9
и на выводе 10 больше + 3,5 вольт. Такие уровни позволяют управлять
усилителем от обычных цифровых микросхем. Если нет необходимости управлять включением микросхемы
или приглушением звука, то выводы рекомендуется использовать для устранения
щелчка при включении. Самый простой способ показан на рис.2 - выводы
объединяются и подключаются к источнику через резистор и конденсатор. Такое
включение задает задержку подачи напряжения на выводы, и в результате
микросхема включается на ~ 0,1 секунды после подачи питания и никаких щелчков
не наблюдается. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не меньшее,
чем напряжение питания. Рис.2. Простейший способ управления включением
Рис.3. Способ управления включением, рекомендованный
производителем
Только это не лучший способ управления в том случае,
если все это хозяйство подключено к "плюсу" питания. Дело в том,
что разряд конденсаторов цепей управления выключением происходит гораздо
быстрее, чем разряд конденсаторов фильтра питания. Поэтому при включении
питания все работает как и описано выше, а при
отключении питания режимы Mute и StdBy включатся
только тогда, когда напряжение, поступающее с блока питания на микросхему,
опустится до ~2 вольт. То есть, когда и так уже все замолкло. Поэтому все эти схемы хорошо работают только на включение,
тем не менее, при выключении никаких щелчков и прочих неприятных звуков не
слышно - это оттого, что у разработчиков получилась очень неплохая
микросхема. Для правильного управления всеми этими режимами можно предложить
такую схему (в ней диод должен быть рассчитан на напряжение питания, а
конденсаторы на напряжение не менее 16 вольт; R1 должен быть не больше, чем
указан на схеме): Рис.4. Управление включением и выключением.
Работает она так. При подаче напряжения питания
(замыкании S1), конденсатор С1 заряжается через
резистор R3 до напряжения, задаваемого делителем R1,R2 (которое примерно
равно 5 вольт). А конденсатор С2 в свою очередь
заряжается от С1, поэтому он заряжается несколько дольше. Включение
производится в такой последовательности: сначала включены оба режима (и Mute,
и StdBy). Потом отключается режим StdBy и "внутренности" микросхемы начинают
работать как надо. Через некоторое время отключается режим Mute, и сигнал
проходит на выход усилителя. Выключение переключателем. При этом С2
очень быстро разряжается через диод и малое сопротивление R2, устанавливая
тем самым режим Mute. Вскоре вслед за ним разряжается и С1
(для разрядного тока R3 и R4 включены параллельно, и разряд идет быстрее),
отключая напрочь всю микросхему. Если выключателя S1 нет, то все работает почти так же. При отключении сетевого напряжения, конденсаторы фильтра питания усилителя начинают разряжаться. Напряжение питания при этом падает. Как только напряжение на делителе R1,R2 станет уменьшаться, конденсатор С2 очень быстро разряжается через диод и устанавливает режим Mute. Чуть позже разряжается С1, включая StdBy. При этом напряжение питания довольно велико (оно
делится делителем R1,R2) и до отключения микросхемы никаких нежелательных
звуков не возникает (когда микросхема отключается, напряжение питания
примерно 10-12V). Микросхема
качественная, и при ее выключении и так никаких щелчков нет. Но если
хотите большей уверенности используйте цепь, показанную на рисунке
№4. Журнал "Радио" №4, №5, 2008 год "УМЗЧ на микросхеме TDA7293 / TDA7294". http://www.electroclub.info/ http://bezkz.su/ |