Радиоконструктор 067 — Стерео усилитель на TDA2822M

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 микросхемы TDA2822M (ST, DIP8) на Датагорской ярмарке: «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).

схемопедия

Не так давно у меня возникла идея потренироваться в изготовлении миниатюрных девайсов. Недолго думая, я пошел на сайт регионального продавца радиокомпонентов и в процессе поиска наткнулся на замечательное решение в виде микросхемы TDA2822L. Теперь о наших баранах.

TDA2822L – это маломощный низковольтный интегральный УМЗЧ, который уже упоминался на данном сайте (вроде бы как даже не раз). Его особенности – два канала, возможность питания от напряжения в диапазоне 1.8 – 12 В (однополярное), малые потери, возможность включения по мостовой схеме и наличие решения в SOP-8 корпусе (не самый миниатюрный в природе, но все же достаточно компактно). И, к слову, «дури» у него 1 Вт на канал (при 4-омной нагрузке). То есть даже при больших мощных наушниках хватает за глаза (об этом позже). И стоит он $0.37. Сказка, да и только!

Обвязка для него минимальна, и схема УМЗЧ согласно даташиту имеет такой вот вид:

Ничего принципиально непонятного в этой схеме нет, детали типичны, поэтому перейдем сразу к интересному, а именно – к выбору деталей.

Поскольку мы собираем миниатюрный усилитель, то понятно, что максимальное количество деталей должны быть в smd исполнении, в частности у меня получилось сделать в smd все, кроме C4 и C5 (ну не возит наш магазин электролиты под smd монтаж). Насчет питания еще интереснее – сразу же с момента возникновения идеи я решил, что запитаю схему от таблетки типа CR2032, благо под них существует замечательный маленький держатель, а поскольку почти все элементы smd, то и экономия места получается хорошая. Но потом, на всякий случай я решил добавить два пятачка под провода на крону, просто про запас.

Итого наш список компонентов:

Микросхема TDA2822L в SOP-8 корпусе x1.

Танталовый конденсатор 100 мкФ x 10 В x3 (самая дорогая часть).

Резистор 10 кОм 0805 x2

Резистор 4.7 кОм 0805 x2

Конденсатор 0.1 мкФ х2

Конденсатор электролитический 470 мкФ >10 В (у меня 16 В) x2

[SMD-перемычка 1206 x1, об этом ниже]

В результате получился вот такой вот симпатичный «пупс»:

Оговорка: то что можно избавиться от перемычки R0, доставшейся в наследие от предыдущей ревизии платы я заметил уже после того, как запаял плату, посему исправлять поздно и лень

Как видно, размеры, кхм, маленькие. Сказать по правде я такого даже не ожидал, хотя первая версия платы была немного меньше и без маски, но уже после изготовления печатки оказалось, что электролиты придется оставить висеть в воздухе. В совокупности с плохим качеством платы первой версии я ее немножко увеличил и переделал, и все пошло как по маслу (по правде сказать почти как по маслу, один конденсатор все равно «висит»).

Примечание: на плате сама микросхема на самом деле стоит наоборот, по сравнению с проектом диптрейса.

Итак, имея на руках проект, изготавливаем печатную плату (кому как нравится, я использую ФР + персульфат аммония). Немножко фотографии о том как это делается в домашних условиях:

Далее, сверлим отверстия и приступаем к сборке. Фото на тему:

Немножко о том, как запаивал плату я – сначала держатель батарейки, потом стерео-разъемы, затем саму микросхему, затем мелкие смд элементы, под конец танталы и провода на крону. Самыми пакостными оказались танталы (микросхему паял феном, не в счет), т.к. пятачки под них находятся полностью под конденсатором – посему неудобно.

Вид снизу:

Вид сверху:

Конечная стоимость получилась порядка 3 у.е. (реактивы, текстолит я не считаю). Вот демонстрация того, что примерно может этот усилитель:

Даташит TDA2822L

печатную плату в формате DipTrace

Автор: Василий Воробей

↑ Функциональная схема TDA2822M

приведена в документации [1]. Как видно из рис. 1, каждый канал усилителя по структуре близок к типовой схеме Лина.
Усилители имеют общие функциональные узлы: цепи задания опорного тока I REF для генераторов стабильного тока (ГСТ) в цепях эмиттеров дифференциальных каскадов, цепь задания смещения R3, D6 на базах ключей Q12, Q13 и цепи поддержания токов покоя I0 CONTROL выходных каскадов усилителя.

Данное решение способствует улучшению стабильности работы усилителя в мостовом режиме. Каждый канал усилителя состоит из дифференциального каскада Q9…Q11 (Q14…Q16), усилителя напряжения Q7 (Q18) и выходного каскада Q1…Q6 (Q18…Q24).

Рис. 1. Функциональная схема TDA2822M из Datasheet

Дифференциальный каскад имеет динамическую нагрузку в виде токового зеркала на элементах Q8, D5 (Q17, D6).

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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.

Сборка и тестирование

Компоновка печатной платы стереоусилителя с использованием TDA2822M показана на рис. 2, а компоновка его компонентов – на рис. 3. После сборки схемы поместите ее в подходящую коробку. Закрепите потенциометры VR1 и VR2 на лицевой панели коробки для левой и правой регулировки громкости соответственно. На печатной плате используйте 8-контактный разъем для TDA2822M, чтобы вы могли легко извлечь IC во время поиска неисправностей.

Рис. 2: Компоновка печатной платы стереоусилителя с использованием TDA2822

Рис. 3: Компоновка печатной платы для печатной платы

Летние скидки до 50% — Электроника для самоделок вкитайском магазине.

↑ Стереофонический и монофонический усилители на микросхеме TDA2822M

Широкий диапазон питающих напряжений 1,8…15 В позволяет «приспособить» микросхему для обширного круга портативных устройств с батарейным питанием.
Несложно изготовить как стереофонический усилитель, так и монофонический, с мостовым включением микросхемы.

При этом в стерео варианте выходная мощность при напряжении питания 6 В и использовании двух динамиков с сопротивлением 4 Ом составит 2х0,65 Вт, в мостовом варианте при напряжении питания 9 В и сопротивлении нагрузки 16 Ом позволяет получить 2 Вт выходной мощности. Во всех случаях коэффициент гармоник не превысит 0,2 %.

↑ Эксперименты со стереофоническим усилителем

проводились в соответствии со схемами, изображенными на рис. 3 и 8. Стереофонический усилитель, показанный на рис. 3, может использоваться как с небольшими акустическими системами, так и с наушниками.
Кратко о назначении элементов.

Резисторы R1 и R2 определяют входное сопротивление усилителя. Конденсаторы С1, С2 в цепи ООС включены последовательно с резисторами R5, R6, которые позволяют в небольших пределах уменьшить коэффициент усиления в каждом из каналов усилителя. Как уже указывалось выше, сопротивление резисторов R5, R6 может находиться в диапазоне 100…240 Ом.

Поскольку на выходах УМЗЧ присутствует постоянное напряжение, примерно равное половине напряжения источника питания, соединение с нагрузкой выполнено через разделительные конденсаторы С3, С4.

На выходе каждого канала включены цепи Зобеля R3, C6 и R4, C7, обеспечивающие устойчивую работу усилителя. Кстати, без указанных цепей усилитель неработоспособен.

По цепи питания усилителя установлены два конденсатора: керамический С8 и оксидный С5.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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 LM317 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. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 5. Принципиальная схема стабилизированного блока питания

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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) [2, 3]. ЧИП конденсатор С8 (SMD) размещен со стороны печатных дорожек.

Детали

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., R5, R6 — Рез.-0,25-160 Ом (Коричневый, синий, коричневый, золотистый) — 2 шт., С1, С2 — Конд.100/16V 0611 +105°C — 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).

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 8. Типовая схема включения микросхемы в стереофоническом режиме

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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 [4].

Детали

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.

УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ НИЗКИХ ЧАСТОТ НА МИКРОСХЕМАХ

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

Через выходные транзисторы таких микросхем протекают большие токи, микросхемы заметно нагреваются при длительной работе. Поэтому для обеспечения нормальных условий эксплуатации микросхемы усилителей мощности обязательно устанавливают на теплоотводящие радиаторы. Современные микросхемы усилителей мощности имеют защиту от перегрева и короткого замыкания нагрузки.

Пример практической схемы УНЧ, реализующий использование внешнего выходного транзисторного каскада, приведен на рис. 31.1

[31.1.31.2] .

Усилитель НЧ, предназначенный для использования в связном приемнике (рис. 31.1) с выходным каскадом на транзисторах КТ814А и КТ815А

[31.2] на нагрузке 8 Ом развивает мощность 110—120 мВт, потребляя в режиме покоя ток всего 0,6 мА. Чувствительность усилителя — 10 мВ. Конденсатор СЗ выбран из соображений обеспечения частоты среза АЧХ на частоте 3,0—3,4 кГц. Коэффициент усиления выходного каскада опре-

Рис. 31.1. УНЧ на микросхеме К140УД1208

деляется соотношением резисторов R8/R10. Номинал резистора R6 подбирают по минимуму потребляемого тока покоя и приемлемому уровню искажений.

Рис. 31.2. Схема стереофонического предусилители на микросхеме LM387AN

При использовании транзисторов КТ502 и КТ503 (или КТ3107 и КТ3102) и сопротивлении нагрузки 50 Ом ток покоя составляет 0,5—0,6 мА, выходная мощность усилителя ниже [31.1].

Рис. 31.3. Схема стереофонического предусилителя на микросхеме pA749D

Микросхема LM387AN предназначена для использования в качестве предусилителя стереофонической радиоаппаратуры. Номинальное напряжение питания микросхемы — 12 В при токе потребления 10 мА, максимальное — 30 В. Полоса усиливаемых частот от 20 Гц до 1,8 МГц с коэффициентом гармоник не свыше 0,1 %. Коэффициент усиления — до 104 дБ. Входное сопротивление — 100 кОм. Разновидность микросхемы LM387AN выпускается также в круглом корпусе ТО-99 (с сохранением номеров цоколевки). Коэффициент передачи предусилителя (рис. 31.2) определяется соотношением резистивных элементов R1—R3 и R4—R6 для каждого из каналов.

Ухудшенным аналогом микросхемы LM387AN служит микросхема μΑ749Ό (рис. 31.3). Номинальное напряжение питания этой микросхемы — 12 В при токе потребления 3 мА, максимальное — 24 В. Полоса усиливаемых частот от 20 Гц до 20 кГц с коэффициентом гармоник не свыше 0,1 %. Коэффициент усиления — до 86 дБ. Входное сопротивление — 150 кОм. Следует учитывать, что микросхема под маркировкой μΑ749ΌΗΟ выпускается также в круглом корпусе ТО-99 (с сохранением номеров цоколевки), а под маркировкой μΑ749Ω8 — в корпусе DIP14.

Линейный предусилитель на микросхеме ΑΝ127, работающий в полосе частот 20 Гц—1,8 МГц при напряжении питания 1,3—5 В при потребляемом токе 1,2 мА, показан на рис. 31.4. Входное сопротивление усилителя — 3 кОм, выходное — 500 Ом, выходное напряжение — 0,1 В, коэффициент усиления — 57 дБ. Недостаток усилителя — повышенный коэффициент нелинейных искажений — до 1,8 %.

УНЧ с выходной мощностью до 1 Вт, рассчитанный на работу с нагрузкой 8 Ом при напряжении питания 12 В и токе покоя 7,5 мА может быть выполнен на микросхемах U410B и U821B. Первая из них способна работать при питающих напряжениях от 3 до 15 В, вторая — от 2 до 16 В в диапазонах частот при типовом включении 40—18000 и 50—20000 Гц, соответственно, рис. 31.5 и рис. 31.6.

Рис. 31.4. Схема линейного предусилителя на микросхеме AN 127

Рис. 31.5. Схема УНЧ на микросхеме’U410В

УНЧ на микросхеме ТВА820М (аналоги JJ820, LM820M, КА2201)У типовые схемы включения которых приведены на рис. 31.7 и рис. 31.8, обеспечивают выходную мощность до 1,8—2,0 Вт при напряжении питания 12 В. Полоса усиливаемых частот — 30(40) —

18000 Гц. Рекомендуемое сопротивление нагрузки 4 Ом. Напряжение питания УНЧ может составлять 3—16 В.

Рис. 31.6. Схема УНЧ на микросхеме U821В

Входное сопротивление микросхемы 5 МОм. Коэффициент усиления до 56 дБ.

Довольно простой предусилитель НЧ диапазона 20 Гц—20 кГц может быть собран на микросхеме ТВА880, рис. 31.9. Микросхема имеет 2 вывода питания, вход и выход. Номинальное напряжение питания 4,6 В (максимальное — 12 В) при потребляемом токе 18 мА. Входное сопротивление усилителя 12 кОм, выходное — 200 Ом. Коэффициент усиления — 46 дБ, коэффициент нелинейных искажений — до 5 %. Практически полным аналогом этой микросхемы служит микросхема ТСА980, отличающаяся только повышенным выходным напряжением.

Микросхема ТА7368Р фирмы Toshiba предназначена для создания простых УНЧ, рис. 31.10, рис. 31.11. Напряжение питания микросхемы может изменяться в пределах 2—10(14) В (номинальное 4 В). Выходная мощность при работе на сопротивление нагрузки 4 Ом достигает 1,1 Вт в полосе частот 20—20000 Гц при коэффициенте гармоник до 0,2 %.

Коэффициент усиления — 40 дБ. Входное сопротивление микросхемы 27 кОм.

Рис. 31.7. Схема УНЧ на микросхеме ТВА820М (U820)

УНЧ на микросхеме КР1064УН2 (аналоги ЭКР1436УН1, МС34119Р,

Рис. 31.8. Вариант схемы УНЧ на микросхеме ТВА820М (U820)

фирма Motorola) работает при напряжении питания 2—16 В (рис. 31.12, 31.13). Ток покоя составляет 4 мА. При включении ключа SA1 «Mute» потребляемый микросхемой ток снижается до тока утечки (порядка 65 мкА). Выходная мощность усилителя в диапазоне частот 50—16000 Гц на сопротивление нагрузки 8 Ом при напряжении питания 9 В достигает 250 мВт при коэффициенте гармоник 0,22 %. Коэффициент усиления — 46 дБ.

Вариант включения микросхемы МС34119Р приведен на рис. 31.14. Коэффициент усиления УНЧ определяется как 2R2/R1. Остальные характеристики такие же, как у аналогов, см. выше, однако ток покоя всего 2,7 мА. В качестве нагрузки можно использовать относительно высокоомные телефоны — 32 Ом.

Рис. 37.9. Схема усилителя на микросхеме ТВА880

Рис. 31.10. Эквивалентная схема микросхемы ТА7368Р

Рис. 31.12. Эквивалентная схема микросхем КР1064УН2 (ЭКР1436УН1, МС34119Р)

Рис. 31.11. Схема УНЧ на микросхеме ТА7368Р

Рис. 31.13. Схема УНЧ на микросхеме КР1064УН2

Рис. 31.14. Схема УНЧ на микросхеме МС34119Р

Рис. 31.15. Состав и цоколевка микросхем серии LM358, К1464УД1

Микросхемы серии LM358 (National Semiconductor Corporation, NSC), отечественный аналог — К1464УД1, состоят из двух операционных усилителей (рис. 31.15) в корпусе DIP8 (либо Т099, S08). Напряжение питания микросхемы — ±3 — ±32 В, коэффициент усиления — до 100 дБ [31.3].

На базе ОУ К1464УД1 может быть изготовлен генератор стабильных токов, имеющий несколько выходов, схема которого представлена на рис. 31.16 [31.3]. Резисторы Rl, R2 образуют делитель напряжения. Образцовое напряжение с этого делителя (иобр=3 В) поступает на вход ОУ Ток через транзистор VT1 создает падение напряжения на резисторе R3. Это напряжение служит сигналом отрицательной обратной связи ОУ, что стабилизирует ток через транзистор. Тогда

При больших коэффициентах передачи по току транзисторов можно принять 1э1=1э2; IKl=IK2. С транзистором КТ315Е источник может обеспечить выходной ток до 50 мА.

При конструировании магнитофонов актуальной остается проблема обеспечения

Рис. 31.16. Схема мульти- генератора стабильных токов

Рис. 31.17. Схема выходного каскада записи магнитофона (преобразователь напряжение- ток записи)

записи-воспроизведения верхних частот. Схемное решение, представленное на рис. 31.17, позволяет стабилизировать ток записи вне зависимости от частоты входного сигнала [31.4]. Для этого использован усилитель, выполняющий функцию преобразователя напряжения в ток.

На датчике тока R6 поддерживается постоянная разность напряжения во всем диапазоне звуковых частот. Величину этого тока можно регулировать подбором номинала этого резистора. Предельное напряжение на головке записи В1 ограничено размахом напряжения питания, поэтому для достижения верхней границы записи 22 кГц желательно на тран- зис горы выходного каскада подавать повышенное до ±30 В или более напряжение.

Микросхема LA4140 (фирма Sanyo) предназначена для использования в выходных каскадах монофонических магнитофонов, CD-плееров, а также радиоприемников. Типовая схема УНЧ с использованием этой микросхемы приведена на рис. 31.18. Микросхема может работать при напряжении питания 3,5—14 В на сопротивление нагрузки 16 Ом, при

Рис. 31.18. Схема УНЧ на микросхеме LA4140

сопротивлении нагрузки 8 Ом верхняя граница напряжения питания снижается до 12 В. Потребляемый усилителем ток при напряжении питания 6 В не превышает 11 мА. Выходная мощность при этом на сопротивление нагрузки 8 Ом достигает 500 мВт при КНЛ не выше 10 %. Коэффициент усиления — 50 дБ. Входное сопротивление — 15 кОм, уровень шума на выходе — 400 мкВ.

Более высокую выходную мощность имеет УНЧ на микросхеме LA4145, рис. 31.19. Напряжение питания усилителя на этой микросхеме — 3,6—8,0 В.

Рис. 31.19. Схема УНЧ на микросхеме LA4145

Рис. 31.20. Эквивалентная схема микросхем TDA10WA, TDA1011, TDA1015, TDA1020.

ПУ— предусилитель; УМ —усилитель мощности

Потребляемый ток при напряжении питания 6 В — 10 мА. Выходная мощность при КНЛ до 10 % и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 600 мВт; при 4 Ом — 900 мВт. Коэффициент усиления — 50 дБ. Входное сопротивление — 30 кОму уровень шума на выходе — 600 мкВ.

Микросхема TDA1010A (Philips) предназначена для работы при повышенном напряжении питания (6—24 В), номинальное напряжение 14,4 В. Эквивалентная схема микросхем этой серии приведена на рис. 31.20, а типовые схемы практического использования — на рис. 31.21 и рис. 31.22. Выходная мощность УНЧ на микросхеме TDA1010A при сопротивлении нагрузки 2 Ом может достигать 9 Вт при коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент усиления может доходить до 54 дБ. Входное сопротивление — 20 кОм.

Рис. 31.21. Схема УНЧ на микросхеме TDA 1010А

УНЧ на микросхеме TDA1020 (рис. 31.22), обеспечивает выходную мощность 12 Вт на сопротивление 2 Ом; коэффициент гармоник 0,2 %, напря-

Рис. 31.23. Типовая схема включения микросхемы TDA 1011, TDA1015

Рис. 31.22. Вариант схемы УНЧ на микросхемах TDA1010А, TDA1020

усилитель) + 29 (усилитель мощности) = 52 дБ. Входное сопротивление свыше 100 кОм. Разновидность микросхемы в корпусе S08 — TDA1015T имеет иную цоколевку и «облегченные» характеристики (выходная мощность до 0,5 Вт при напряжении питания 9 В и сопротивлении нагрузки 16 Ом).

жение питания 14,4 В (автомобильный аккумулятор), пределы изменения напряжения питания 6—18 В. Коэффициент усиления 47,3 дБ — 17,7 (предусилитель) +

29.5 (усилитель мощности). Входное сопротивление — 40 кОм.

Микросхема TDA1011 (рис. 31.23), предназначена для работы при номинальном напряжении питания 16 В (пределы 3,6—24 В). Выходная мощность УНЧ при работе на сопротивление нагрузки 4 Ом составляет

6.5 Вт при коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент усиления — 52 дБ. Входное сопротивление — 200 кОм.

Микросхема TDA1015 (рис. 31.23) работает при номинальном напряжении питания 12 В (пределы 3,6—18 В). Выходная мощность УНЧ с сопротивлением нагрузки 4 Ом составляет 4,2 Вт при коэффициенте гармоник 0,3 %. При снижении напряжения питания до 9 (6) В выходная мощность падает до 2,3 (1,0) Вт.

Частотный диапазон усиления на уровне -3 дБ— 60—15000 Гц. Коэффициент усиления — 23 (пред-

Микросхема TDA1013B отличается от предшествующих по цоколевке (рис. 31.24) и, соответственно, схемой включения (рис. 31.25).

При напряжении питания 18 В выходная мощность на сопротивление 8 Ом — 4,2 Вт при Рис.31.24. Эквивалентная коэффициенте гармоник 0,2 %. Коэффициент схема микросхемы TDA101ЗВ

усиления — 38 дБ. Входное сопротивление — 200 кОм.

Рис. 31.25. Типовая схема включения микросхемы TDA101ЗВ

Микросхема TDA1518Q (Philips) способна отдавать в нагрузку при КНЛ 10 % мощность до 11 Вт и более (в зависимости от качества радиатора). Напряжение питания микросхемы 6—18 В, оптимальное

Рис. 31.26. Схема УНЧ на микросхеме TDA 1518Q

Рис. 31.27. Стереофонический УНЧ на микросхеме TDA 1518Q

14,4 В. Рекомендуемое сопротивление нагрузки 2 Ом. Микросхема допускает работу как в моно- так и в стереофоническом (двухканальном) режимах, рис. 31.26 и рис. 31.27. Коэффициент усиления в полосе частот 20—20000 Гц — 40 дБ. Ключ S1 предназначен для отключения микросхемы (режим «Stand-By»). Аналогом микросхемы TDA1518Q является TDA1516Q с пониженным до 20 дБ коэффициентом усиления и КНЛ 0,2 %.

При введении в УНЧ на микросхеме TDA1518BQ положительной обратной связи устройство, рис. 31.28, переходит в режим генерации, вырабатывая сигнал частотой около 2 кГц [31.5].

Рис. 31.28. Схема звукового генератора повышенной мощности на микросхеме TDA1518BQ

Микросхема TDA1553Q содержит два мостовых усилителя, схема которого представлена на рис. 31.29, к выходам которых без переходных конденсаторов возможно подключение низкоомных нагрузок (2×4 Ом). При напряжении питания 12—14,4 В, например, от автомобильного аккумулятора, выходная мощность на каждый канал может доходить до 22 Вт при КНЛ не свыше 0,2—0,5 %. Коэффициенту усиления — 26 дБ. Ключ S ι предназначен для переключения микросхемы в режим «Stand-By» (спящий режим).

Рис. 31.29. УНЧ на микросхеме TDA1553Q

На основе микросхемы TDA1553Q или ее аналога TDA1557Q может быть собран автомобильный усилитель мощности для аудио- плеера (рис. 31.30) [31.6]. Для питания аудиоплеера обычно используют напряжение порядка 2,8 В (две пальчиковые батареи). Это напряжение несложно получить при помощи стабилизатора напряжения, питаемого от аккумулятора автомобиля.

Примечание.

Оригинальность схемного решения, рис. 31.30, заключается в том, что стабилизатор напряжения одновременно управляет режимом «Stand-By» усилителя мощности.

Для перевода усилителя в этот режим достаточно отключить питание аудиоплеера. Тогда ток через резистор–датчик тока R3 прерывается, транзистор VT3 запирается, и вывод 11 микросхемы DA1 оказывается соединенным с общей шиной. Усилитель отключается. Для снижения уровня помех в цепи питания усилителя следует установить помехоподавляющий дроссель.

Микросхема TDA2822 (Philips), предназначена для сборки простых моно- или стереофонических УНЧ (рис. 31.31 и 31.32), работающих в полосе частот 30 Гц — 18 кГц с выходной мощностью на канал до 1,8 Вт при напряжении питания 6 В. Допустимый диапазон питающих напряжений — 3—15 В.

Рис. 31.30. Схема стереофонического усилителя мощности для аудиоплеера на микросхеме TDA1553

Примечание.

Аналогичную схему имеет микросхема TDA2822M, однако она выполнена в ином корпусе и имеет иную цоколевку и характеристики (пониженную до 0,65 Вт выходную мощность).

УНЧ на микросхеме TDA2006, включенный почти по типовой схеме (рис. 31.33), работает от источника питания напряжением 4,5—13,5 В

[31.7]. Коэффициент его усиления можно плавно регулировать потенциометром R4. Входное сопротивление усилителя — порядка 100 кОм.

Рис. 31.31. Типовая схема стереофонического УНЧ на микросхеме TDA2822

Рис. 31.32. Типовая схема одноканального УНЧ на микросхеме TDA2822

Рис. 31.33. Схема УНЧ на микросхеме TDA2006

Типовые схемы включения микросхемы1TDA7050 (фирма Philips) в двух- и одноканальных УНЧ показаны на рис. 33.34 и рис. 33.35 [31.8]. Напряжение питания микросхемы может составлять 1,6—6,0 В. Ток покоя при напряжении питания 3,0 В 3,2 мА. Коэффициент усиления по напряжению 32 дБ (мостовой режим) 26 дБ (стереорежим). Предельная рабочая частота до 500 кГц. Выходная мощность в мостовом режиме при напряжении питания 3,0—4,5 В и коэффициенте нелинейных искажений до 10 % около 140—150 мВт. В стереорежиме — 35 и 75 мВт при напряжении питания 3,0 и 4,5 В. Входное сопротивление — 1 МОм. Сопротивление нагрузки в мостовом режиме — 8—64 Ом, рис. 31.34, в стереорежиме — 32 Ом, рис. 31.35.

В моноканальном включении нагрузка (электродинамический громкоговоритель) включена по мостовой схеме, поэтому необходимость использования переходных конденсаторов, ограничивающих частотный диапазон, отпадает.

Монофонический мостовой УНЧ на микросхеме TDA7052 (рис. 31.36, рис. 31.37) может работать в диапазоне питающих напря-

Рис. 3 Ί.34. Двухканальный УНЧ на микросхеме TDA7050

Рис. 31.35. Схема монофонического УНЧ на микросхеме TDA7050

жений 3—18 В (номинальное — 6 В) [31.8]. 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. Полоса пропускания усилителя на уровне —1 дБ 20 Гц — 300 кГц. Номинальная выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений 10 %

1,1 Вт. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивление нагрузки 8 Ом.

Мостовой стереофонический УНЧ (рис. 31.38) на микросхеме TDA7053, также способен работать в диапазоне питающих напряжений 3—18 В (номинальное 6 В при токе покоя 9 мА). Выходная мощность на канал при напряжении питания 6 В и сопротивлении нагрузки 8 Ом — 1,2 Вт (коэффициент нелинейных искажений 10 %). Полоса частот 20—20000 Гц. Максимальный потребляемый ток до 1,5 А. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивлейие нагрузки 8—32 Ом.

Рис. 37.36. Схема УНЧ на микросхеме TDA7052

Рис. 31.37. Вариант схемы УНЧ на микросхеме TDA7052A с регулятором громкости

Рис. 31.38. Схема стереофонического УНЧ на микросхеме TDA7053

УНЧ на микросхеме TDA7231 (рис. 31.39) может работать при напряжении питания 1,8—15 В,. При напряжении питания 12 В выходная мощность на нагрузку 4 Ом достигает 1,6 Вт в диапа-зоне частот 40—18000 Гц. Ток покоя микросхемы — около 4 мА.

Рис. 31.40. Цоколевка микросхем TDA7233, TDA7233D

Рис. 31.39. Схема УНЧ но микросхеме TDA7231

Микросхемы TDA7233, TDA7233D (ST Microelectronics) с выходной мощностью до 1 Вт предназначены для портативных экономичных бытовых звуковоспроизводящих приборов, рис. 31.40 и рис. 31.41 [31.9, 31.10].

Примечание.

Цоколевка микросхем, выполненных в корпусах Minidip и S08, отличается друг от друга, а именно, для микросхемы TDA7233 выводы Зи4 (питание!) в отличие от TDA7233D поменяны местами, рис. 31.40.

Диапазон рабочих напряжений микросхем составляет 1,8—15 В. При напряжении питания 6 В коэффициент усиления — 39 дБ. Диапазон частот 22 Гц—22 кГц. Входное сопротивление 100 кОм. Сопротивление нагрузки 4(8) Ом. Микросхемы имеют вывод — 2 «Mute» («Отключено»), что позволяет при замыкании этого вывода на общий провод (переключатель SA1) экономить ресурс элементов питания или

Рис. 31.41. Типовая схема монофонического УНЧ на микросхеме TDA7233D

Рис. 31.42. УНЧ удвоенной выходной мощности на микросхемах TDA7233D

временно отключать звуковое сопровождение. Удвоить выходную мощность УНЧ на микросхемах TDA7233D можно при их включении по схеме, представленной на рис. 31.42 [31.10]. Конденсатор С7 предотвращает самовозбуждение устройства в области

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

Рис. 31.43. Структурная схема микросхемы КР174УНЗ 7

Микросхема КР174УН31 предназначена для использования в качестве выходных маломощных УНЧ 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 [31.11].

Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности до 100 мВт не более 0,015 %, выходное напряжение шумов не превышает 100 мкВ. Входное сопротивление микросхемы 35—50 кОм. Сопротивление 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.

Структурная схема микросхемы КР174УН31 приведена на рис. 31.43. Вывод 6 — фильтр блокировки, вывод 7 — фильтр делителя смещения.

Выходная мощность стереофонического УНЧ (рис. 31.44) на микросхеме КР174УН31 на канал при напряжении питания 6,0 В — 0,44 Вт, при 4,5 В — 0,24 Вт, при 3,0 В — 0,1 Вт.

Выходная мощность монофонического УНЧ (рис. 31.45) на микросхеме КР174УН31 на каждый канал при напряжении питания 6,0 В —

1.1 Вт, при 4,5 В — 0,54 Вт, при 3,0 В — 0,2 Вт.

Рис. 31.44. Схема стереофонического УНЧ на микросхеме КР 7 74УНЗ 7 С1=С4=С8=0,15мкФ, С2- 7 00 мкФ, СЗ=10мкФ, С7= 7 000 мкФ, С5-С6-500 мкФ

Рис. 31.45. Схема монофонического УНЧ на микросхеме КР 7 74УНЗ 7 С1=С4-С6=0,75 мкФ, С2=2000 нФ, СЗ=ЮмкФ, С5-Ю00мкФ

Микросхема КР174УН34 производства ОАО «Ангстрем» (рис. 31.46) — двухканальный низкочастотный усилитель мощности с выходной мощностью до 1,3 Вт при напряжении питания 6 В [31.12]. Напряжение питания 2—9 В (предельное — 1,8—15 В). Потребляемый ток в режиме

молчания при напряжении питания 6 В — менее 9 мА. Коэффициент усиления при напряжении питания 6 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом — 36—41 дБ. Входное сопротивление — не менее 100 кОм.

Рис. 31.48. Схема мостового монофонического УНЧ на микросхеме КР174УН34

Стереофонический УНЧ (рис. 31.47) на микросхеме КР174УН34 при напряжении питания 2 В (сопротивление нагрузки 32 Ом) обеспечивает выходную мощность 2 мВт на канал при КНЛ 10 %; при 3 В (4 Ом) — 40 мВт·, при 6 В (8 Ом) — 300 мВт; при 6 В (4 Ом) — 450 мВт; при 9 В (8 Ом) — 600 мВт.

Рис. 31.49. Внешний вид и цоколевка микросхемы TDA2030 (К 7 74УН79)

Рис. 31.46. Структурная Рис. 31.47. Схема стереофонического

схема микросхемы КР174УН34 УНЧ на микросхеме КР174УН34

Монофонический УНЧ по мостовой схеме (рис. 31.48) при напряжении питания 2 В (сопротивление нагрузки 4 Ом) обеспечивает выходную мощность свыше 30 мВт при КНЛ 10 %; при 3 В (8 Ом) — 120 мВт; при 3 В (4 Ом) — 200 мВт; при 4,5 В (4 Ом) — 400 мВт; при 6 В (8 Ом) — 900 мВт; при 9 В (16 Ом) — 1400 мВт.

Микросхема TDA2030, выпускаемая фирмами RFT, SGS-Thomson Microelectronics, ST Microelectronics [31.8, 31.13], предназначена для создания недорогих УНЧ с выходной мощностью до 10—12 Вт (в зависимости от напряжения питания и используемого радиатора), рис. 31.49 и рис. 31.50.

Отечественный аналог микросхемы — К174УН19. В микросхеме предусмотрена защита от короткого замыкания нагрузки и перегрева.

Рис. 31.50. Типовая схема использования микросхемы TDA2030 (К174УН19) в качестве УНЧ

Типовые характеристики УНЧ (рис. 31.50) на микросхеме TDA2030: максимальное напряжение питания до 18 В, выходная мощность до 20 Вт. При питании от 14 В выходная мощность снижается до 14 Вт на сопротивлении нагрузки 4 Ом при КНЛ 0,5 %. Полоса усиливаемых частот в зависимости от разновидности микросхемы 30 Гц — 20 кГц (40 Гц — 15 кГц).

Параллельно резистору R6 в целях коррекции амплитудно-частотной характеристики УНЧ можно включить последовательную RC-цепочку 10 пФ, 15 кОм с подбором номиналов элементов, рис. 31.50.

При использовании двуполярного источника питания схема включения микросхемы видоизменяется, рис. 31.51. Корректирующая цепочка C4R4 может отсутствовать.

Ррс. 31.51. Типовая схема включения микросхемы TDA2030 (К174УН19) в качестве УНЧ с питанием от двуполярного источника питания

Рис. 31.52. Схема мостового усилителя мощностью 28 Вт. на микросхемах TDA2030 (К 174УН19) с питанием от двуполярного источника питания

Мостовой УНЧ на микросхемах TDA2030 (К174УН19) с выходной мощностью до 28 Вт питается от двуполярного источника питания напряжением ±14 В, он показан на рис. 31.52 [31.13]. Параллельно резисторам R3 и R7 могут быть включены корректирующие RC-цепочки, см., например, рис. 31.51.

На рис. 31.53 показан вариант применения микросхемы TDA2030

при использовании ее в составе активных колонок для персонального компьютера (показан один из каналов) [31.14].

Коэффициент усиления УНЧ (20 раз) определяется соотношением R5/R6. Конденсаторы С2, С6 и С5 определяют нижнюю границу усиливаемых частот. Цепочка R7C7 повышает стабильность работы УНЧ в области верхних частот.

УНЧ (рис. 31.54) на микросхеме TDA2030A с выходной мощностью до 30 Вт [31.8] работает в диапазоне частот 40 Гц — 15 кГц, обеспечивая КНЛ 0,5 %.

Рис. 31.53. УНЧ на микросхеме TDA2030

Рис. 31.55. Схема мощного звукового генератора

На микросхеме TDA2030, предназначенной для работы в качестве выходного каскада мощного УНЧ, может быть собран не менее мощный генератор звуковых сигналов, схема которого представлена на рис. 31.55 [31.15].

Такой генератор можно использовать для охранной сигнализации, в качестве гудка транспортного средства, электрического звонка, устройства для отпугивания животных и насекомых и т. д.

Частоту звукового сигнала можно плавно варьировать регулировкой потенциометра R5, а грубо — переключением емкости конденсатора С1. Микросхема должна быть установлена на теплоотводящую пластику. При напряжении питания 20 В устройство потребляет ток 400 мА, при 4 В — 25 мА.

Рис. 31.54. Схема УНЧ повышенной мощности с использованием микросхемы TDA2030A

Нели взамен головки ВА1 включить простейший выпрямитель, то на основе генератора можно получить достаточно мощный преобразователь напряжения любой полярности.

Простой УНЧ (рис. 31.56) на микросхеме К157УД1 может быть использован в качестве выходного каскада приемопередающего устройства, линии связи, переговорного устройства, домофона [31.16].

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Tweet Нравится

• Предыдущая запись: КОЛЛЕКТИВНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ АНТЕННА
• Следующая запись: УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕЛЕФОННЫХ АППАРАТАХ – СДЕЛАЙ САМ

Похожие посты:

• Предотвращение чрезмерного рассеяния мощности в линейных стабилизаторах (0)
• Регуляторы мощности для паяльника еще одна схема (0)
• О частотах, периодах, мощности, переменных напряжениях и токах и немного о сигналах (0)
• Мощность – основные понятия (0)
• ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ АУДИОСИГНАЛОВ C АРУ (2)
• ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ МОТОЦИКЛА (0)
• ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)

↑ Опыты с мостовым усилителем

проводились по схемам, показанным на рис. 10 и 12. На рис. 10 приведена схема экспериментального мостового усилителя.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

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

Детали 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.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Рис. 12. Типовая схема включения микросхемы в мостовом режиме

Рис. 13. Размещение элементов типового мостового УМЗЧ

Детали типового мостового УМЗЧ

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, С3 — Конд.10/16V 0511 +105°C (Емкость С3 может быть увеличена до 470 мкФ) — 2 шт., С2 — Конд.0,01/630V К73-17 — 1 шт., С4 – С6 — Конд.0,1/63V К73-17 — 3 шт.

TDA8561Q представляет собой интегральный усилитель мощности класса B в 17-выводном корпусе SOT243-1. Содержит 4 усилителя по 12 Вт с несимметричными выходами (SE — Single-Ended), которые можно объединить в мостовые схемы (BTL — Bridge Tied Load), получив 2 канала по 24 Вт. Устройство разработано в первую очередь для автомобильных приложений, поэтому имеет минимум внешних компонентов, очень высокую надежность и широкий диапазон рабочих температур.

ОСОБЕННОСТИ

• Требует всего нескольких компонентов
• Высокая выходная мощность
• Четыре канала SE (4 x 12 Вт) или стерео BTL (2 x 24 Вт)
• Низкое напряжение смещения
• Фиксированный коэффициент усиления
• Диагностический выход (искажения, короткое замыкание и температурный детектор)
• Прекрасное подавление пульсаций напряжения источник
• Выбор режима MODE (активный, приглушение (MUTE) или режим ожидания (STD-BY))
• Аварийное отключение нагрузки
• Низкая мощность рассеивания в любом состоянии короткого замыкания
• Тепловая и электростатическая защиты
• Не боится переполюсовки
• Бесшумное включение/выключение
• Низкое температурное сопротивление
• Идентичные входы (инвертирующий и неинвертирующий)

КРАТКИЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Рис. 1. Структура микросхемы TDA8561Q

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

Усиления каждого из каналов TDA8561Q фиксировано и составляет 20 дБ (26 дБ – BTL).

Использование вывода 14 (MODE) позволяет получить:

• режим ожидания с потребляемым током меньше 100 мкА
• малый ток управления включением, удешевляющим схему коммутации
• режим MUTE

Чтобы избежать щелчка при включении, производитель рекомендует держать усилитель с отключенным звуком (вывод 14) не менее 100 мс (для того чтобы успели зарядиться входные конденсаторы). Для этого можно использовать микроконтроллер или внешнюю цепь задержки. На рис. 2 показана схема, медленно увеличивающая управляющее напряжение для 14 вывода микросхемы.

Рис. 2. Схема задержки включения для TDA8561Q

TDA8561Q имеет на своем борту динамический детектор искажений (DDD — Dynamic Distortion Detector), который активируется в случае появления значительных искажений выходного сигнала в любом из каналов. Происходит это ввиду эффекта насыщения: когда с увеличением входного сигнала выходной перестает увеличиваться, «упираясь» в напряжение питания усилителя. На графике такого процессы будет виден сигнал, теряющий свою форму за счет «обрезания» в граничных значениях (рис. 3). В зарубежной литературе такой процесс называется клиппингом (англ. clipping — обрезание, срезывание).

Рис. 3. Работа схема DDD (слева BTL режим, справа — SE)

При срабатывании DDD напряжение на 16 выводе микросхемы становится близкой к нулю. Эта информация может быть использована аудио процессором для уменьшения уровня подаваемого сигнала на усилитель, чтобы ограничить искажения. Уровень напряжения на 16 выводе не зависит от того, какое количество каналов имеют искаженные сигналы, достаточно появления искажений в любом из них. При проектировании следует знать, что 16 вывод имеет выход с открытым коллектором.

При замыкании одного или нескольких выводов на силовые цепи (GND или Vp) выходные каскады сразу выключаются, и 16 вывод TDA8561Q переходит в низкий уровень. В таком состоянии микросхема будет находиться до момента снятия КЗ. Время восстановления составляет 20 мс.

Если КЗ происходит в нагрузке, то выходные каскады отключаются на 20 мс. В последующих 50 мкс схема контроля проверяет состояние нагрузки на присутствие КЗ. Если ситуация не изменилась, то схема вновь отключает выходные каскады на 20 мс, и так далее. Благодаря рабочему циклу 20 мс / 50 мкс средний ток потребления при КЗ в нагрузке составляет около 40 мА, при этом мощность рассеивания очень мала. Состояние 16 вывода так же периодически меняется: 20 мс низкого уровня, затем 50 мкс высокого (рис. 4).

Рис. 4. Осциллограма диагностического выхода при КЗ в нагрузке

К диагностическому выходу так же подведен температурный детектор. При нагревании кристалла микросхемы до Tvj = 1500 C, вывод 16 становиться активным и переходит низкий уровень.

МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ (в соответствии с IEC 134)

Тепловое сопротивление (в соответствии с IEC 747-1) «кристалл — окружающая среда» Rthj-a = 40 К/Вт, сопротивление «кристалл – корпус» Rthj-c = 1.3 К/Вт. На рис. 5 показаны эквивалентные схемы тепловых сопротивлений.

Рис. 5. Эквивалентные схемы тепловых сопротивлений (слева BTL режим, справа — SE)

DC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, схема измерения на рис. 6)

AC ХАРАКТЕРИСТИКИ (VP = 14.4 В, Tamb = 250 C, RLOAD = 4 Ом, f = 1 кГц)

Примечания

1. В диапазоне 18 В < VP < 30 В постоянное напряжение на выходе ≤ VP/2

2. Подавление пульсаций (RR) измеряется на выходе микросхемы при подключении источника сигнала с импедансом 0 Ом с максимальным значение амплитуды 2 В (пик-пик) и частотой от 100 Гц до 10 кГц

3. Измерение шума производиться в диапазоне 20 … 20 000 Гц

4. Уровень шума на выходе при Vi = 0 В

5. Выходная мощность измеряется непосредственно с выводов микросхемы

Рис. 6. Схема BTL включения TDA8561Q

Рис. 7. Схема SE включения TDA8561Q

Рис. 8. Схема SE включения (вариант 2)

Рис. 9. Чертеж корпуса SOT243-1

На рис. 6 показана схема включения TDA8561Q для BTL (мостового) выхода, которая используется чаще всего, так как с микросхемы можно снять максимально возможную мощность 2 х 24 Вт. Для такой схемы минимальное сопротивление нагрузки 4 Ом.

На рис. 7 и 8 в двух вариантах показаны схемы с SE выходами. Отличаются они построением выходных цепей, а именно, использованием конденсаторов. Как видно, на рис. 7 к каждому выходу подключен свой конденсатор, а в следующей схеме такой конденсатор всего один, но имеющий большую емкость — 2200 мкФ. Если этот конденсатор выйдет из строя и произойдет КЗ его пластин, то через открытый диод D1 (катод окажется на общем проводе) сигнал придет на внутреннюю схему TDA8561Q, которая в свою очередь, активирует режим MUTE, что позволяет микросхеме снизить выходной ток и не перегреться.

За более подробной информацией следует обратиться к заводскому техническому описанию TDA8561Q Datasheet

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

• Микросхема TDA7388. Часть 1 – описание и характеристики
• Усилитель 2 x 22 Вт на TA8210A
• Усилитель мощности 4 x 45W Mariolla MRL-7388
• Схемы автомобильных усилителей на TDA8561Q

↑ Список упомянутых источников

1. TDA2822M Dual low-voltage power amplifier 2. KA2209B 3. Нефедов А. Микросхема КР174УН34 // Ремонт & Сервис, 2002, №10, с. 63. 4. Датагорская статья Сделай сам автомобильный усилитель на TDA8560Q, TDA1557Q, TDA8563Q. Подробная инструкция для начинающих