Самодельный Усилитель на Tda7498E: Обзор, Звучание и Конструкция


Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 (TDA7293) имеет хорошие параметры и великолепное звучание. Этот усилитель легко сделать самому. Можно купить печатную плату усилителя, а можно печатную плату сделать самостоятельно – получится не хуже.

Hi-Fi усилитель TDA7294

Можно даже сказать, что это Hi-End усилитель на микросхеме TDA7294, потому что в Hi-End существуют усилители на таких же или подобных микросхемах (например Gain Card), но этот усилитель значительно лучше. Фактически из микросхемы выжато все, на что она способна. А эта микросхема очень неплохая и усилитель на TDA7294 звучит намного лучше, чем все усилители производства СССР, и не хуже, чем многие европейские, американские и японские усилители производства не только XX, но и XXI века.

Работает с колонками сопротивлением 4…16 ом. В принципе может работать с нагрузкой сопротивлением от 2 ом, но при напряжении питания 24…26 вольт и с хорошим охлаждением.

Вот отзыв из Дании о звучании усилителя:

First impression on your TDA7293 is a much more detailed and open way of playing music. This is compared against a traditional PCB for 2 x TDA without your improvements. ——————————————————————————– Первое впечатление на вашем TDA7293 – более детальный и открытый способ воспроизведения музыки. Это сравнивается с традиционной печатной платой для 2-х TDA без ваших улучшений.

Усилитель на TDA7294, собранный в Дании

К усилителю можно подключить клип-детектор (clip-detector). Он показывает даже небольшую перегрузку усилителя, при которой начинает снижаться качество звучания.

Микросхема TDA7293 немного лучше, чем микросхема TDA7294, поэтому рекомендую использовать именно ее.

Об усилителе

Этот усилитель сделан не по типовой схеме из даташита (datasheet), которая всегда является максимально простой и максимально дешевой. В основе этого усилителя лежат многочисленные исследования, некоторые из них вы можете найти на моем сайте. Hi-Fi усилитель на TDA7294 использует инвертирующее включение микросхемы (инвертирующий усилитель имеет небольшие преимущества перед неинвертирующим) и используется много лет. За это время изготовлено несколько сотен экземпляров усилителя, и я получил множество отзывов о высоком качестве его звучания. Также эта схема скопирована на разных сайтах и обсуждается на многих интернет-форумах. Но кто может рассказать об этой схеме лучше, чем ее автор?

В этой статье вы найдете всю необходимую информацию, чтобы не только самостоятельно собрать усилитель своими руками, но и сделать его таким, как вам нужно.

Важно! Здесь не дается никаких рекомендаций по использованию «правильных проводов», «волшебных конденсаторов» и прочих выдумок и маркетинговой ерунды. На самом деле большинство аудиофильских мифов бессмысленно. А некоторые из них являются реально вредными. Я расскажу, как сделать технически правильный усилитель, который будет хорошо работать. Ведь то, что плохо работает, хорошо звучать не может.

Я не буду приводить все параметры усилителя, а только самые главные:

  • Реально достижимая максимальная выходная мощность – 20…80 Вт. Она зависит от сопротивления нагрузки и напряжения питания.
  • Коэффициент усиления усилителя – 23 раза (27 дБ). Такой коэффициент усиления достаточен для того, чтобы можно было работать без предусилителя – в подавляющем большинстве случаев нет необходимости дополнительно усиливать входной сигнал. При работе от обычной звуковой карты, величины входного сигнала достаточно, чтобы получить максимальную выходную мощность до 70 Вт на нагрузке 8 ом и более 100 Вт на нагрузке 4 ома. Реальная мощность будет меньше, так как выходная мощность будет ограничиваться возможностями самой микросхемы и блока питания. Поэтому можно поставить регулятор громкости на вход усилителя и обойтись без предусилителя.
  • Рабочий диапазон частот – 20 Гц … 50 кГц. Вы можете отрегулировать его самостоятельно.
  • Коэффициент нелинейных искажений Кг (коэффициент гармоник, THD) – 0,003…0,02%.

Коэффициент гармоник – это один из главных параметров, характеризующий качество звучания, поэтому в рекламных целях его стараются сделать наиболее красивым. Для этого прибегают к различным ухищрениям: измеряют на частоте, на которой он наименьший; измеряют при «удобном» значении выходной мощности, где Кг наименьший; учитывают не все гармоники спектра искажений. Иногда даже измеряют Кг без нагрузки. При этом искажения, вносимые выходным каскадом усилителя, значительно снижаются – ведь выходной ток усилителя равен нулю. Часто при измерении Кг усилитель питают от специального стабилизированного источника питания, что также позволяет получить более красивые рекламные числа.

Я измерял искажения честно. При измерениях усилитель работал на нагрузку 6 ом и питался от реального источника питания. Кроме того, я измерял Кг на разных частотах таким образом, чтобы учитывалось максимальное количество гармоник спектра искажений (измерялись все гармоники с частотами до 95 кГц). И еще я измерял Кг при различных значениях выходной мощности усилителя. Так что вместо одного числа – значения коэффициента гармоник в каких-то одних условиях измерений, я получил графики.

Зависимость Кг от частоты тестового сигнала при выходной мощности 20 Вт. Учитывались все гармоники в полосе частот до 95 кГц. Разрядность измерений 24 бита.

зависимость искажений TDA7294 от частоты TDA7294 Distortion Frequency Dependency

Зависимость Кг от выходной мощности при частоте тестового сигнала, равной 1 кГц.

зависимость искажений TDA7294 от выходной мощности TDA7294 Distortion output power Dependency

Обратите внимание, что на этом графике коэффициент гармоник значительно растет при выходной мощности, более 30 Вт. Дело в том, что усилитель при измерениях питался от реального источника питания, рассчитанного на максимальную выходную мощность 25 Вт. Поэтому усилитель работает отлично при выходной мощности не больше 25 Вт.

Спектр искажений усилителя при выходной мощности 20 Вт на нагрузке 6 ом очень узкий.

Hi-Fi усилитель на TDA7294. Спектр искажений (THD). Hi-Fi amplifier on TDA7294. Distortion Spectrum (THD).

В нем содержится не более семи высших гармоник, причем амплитуда гармоники убывает с ростом ее номера (амплитуды 6-й и 7-й гармоник меньше -100 дБ и на график эти гармоники не попали). Это означает, что в усилителе отсутствует неприятный «транзисторный звук».

Спектр интермодуляционных искажений (IMD), измеренный на частотах 18 кГц и 19 кГц при выходной мощности 20 Вт на нагрузке 6 ом. Это очень жесткий тест, когда усилитель работает в самых плохих условиях. Тем не менее, в спектре присутствует только одна пара боковых частот (17 кГц и 20 кГц), что характерно только для высококачественных усилителей.

Hi-Fi усилитель на TDA7294. Спектр интермодуляционных искажений IMD. Hi-Fi amplifier on TDA7294. IMD Distortion Spectrum.

Все спектры узкие, что доказывает высокую линейность усилителя.

В этом Hi-Fi усилителе на микросхеме TDA7294 практически исключена возможность появления динамических искажений при работе совместно с реальными звуковоспроизводящими устройствами.

Усилитель отлично справляется с «трудной» нагрузкой. Такой нагрузкой являются колонки, причем некоторые из них «более легкие», а некоторые «более трудные». Результаты, демонстрируемые усилителем, и сравнение его с некоторыми дорогими усилителями описано в статье Работа усилителя на микросхеме TDA7294 на трудную нагрузку.

Важно! Работа усилителя очень сильно зависит от источника питания. Фактически усилитель занимается тем, что передает энергию из источника питания в колонки. Но делает это под управлением звукового сигнала. Передача энергии происходит так, чтобы в колонках сигнал был точно такой же, как и на входе усилителя.

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 (TDA7293) – схема

Схема Hi-Fi усилителя на микросхеме TDA7293 (TDA7294) показана на рисунке. Конденсатор Cx не имеет порядкового номера. Это сделано для совместимости с самодельной печатной платой: я добавил конденсатор Cx позже.

Hi-Fi усилитель на TDA7294. Схема. Hi-Fi amplifier on TDA7294. Electrical circuit.

Схема Hi-Fi усилителя на TDA7293.

Описание усилителя, его свойства и принцип работы описаны в статье Усилитель на TDA7293 / 7294 с Т-образной ООС.

Усилитель не содержит дефицитных деталей и каких-нибудь сложных вещей. Поэтому собрать усилитель своими руками может даже начинающий.

Чертеж печатной платы для самостоятельного изготовления усилителя приведены в статье по ссылке выше. Можно купить печатную плату усилителя, изготовленную промышленным способом: Купить печатную плату. Далее описывается вариант с печатной платой промышленного изготовления, но все это подходит и для усилителя на самодельной печатной плате.

На что обратить внимание

В усилителе можно использовать как TDA7294, так и TDA7293. В зависимости от того, какая микросхема используется, на плате в соответствующем месте устанавливается перемычка.

  1. Важно! Микросхема TDA7293 может работать в режиме микросхемы TDA7294. Если перемычка на плате установлена в положение TDA7294, то можно устанавливать как микросхему TDA7294, так и микросхему TDA7293. При этом не все преимущества микросхемы TDA7293 будут использованы.
  2. Микросхема TDA7294 в режиме TDA7293 работать не может! Если перемычка на плате установлена в положение TDA7293, то микросхему TDA7294 использовать нельзя!

Микросхема TDA7293 немного лучше, чем TDA7294: у нее чуть больше выходная мощность и качество звучания, поэтому я рекомендую использовать именно TDA7293.

Емкости конденсаторов C1, C2, Cx не обязательно должны быть такими, как на схеме. Вы их выбираете самостоятельно, исходя из того, какие именно свойства усилителя вы хотите получить.

Емкость конденсатора С1 зависит от сопротивления регулятора громкости.

Усилитель будет иметь максимальное качество только в том случае, если абсолютно все его части правильно сделаны и соединены. Об этом в конце статьи.

Усилитель мощности на микросхеме TDA7266L

На канале паяльник-тв в этом видеоролике мы испытаем мостовой 5-ваттный усилитель на основе микросхемы TDA 7266L. Предназначена для использования в телевизорах и радиоприемниках, но ничего не мешает ее применить самостоятельных усилителях мощности.

Характеристики микросхемы TDA 7266L

Имеет корпус SIP 10, который выглядит как недоделанный DIP 20. Но несмотря на столь несерьезную внешность, TDA 7266L обладает рядом достоинств. Широкий диапазон напряжений питания от трех с половиной до восемнадцати вольт, малое количество внешних компонентов, наличие режима ожидания и функции выключения звука, благодаря чему возможно реализовать включение и выключение усилителя без щелчков. Также микросхема имеет защиту от короткого замыкания выходов и защиту от перегрева выше 150 градусов по цельсию.

Мостовой выход микросхемы при однополярном питании 11 вольт может выдать 5 ватт синусоидальной мощности на 8-Омный динамик при отсутствии значительных искажений. А при мощности до 1 ватта искажения не должны превышать двух десятых процента. При мощности до 2 ватт не более 1 процента. В данном видеоролике мы произведем замеры искажения при более популярным напряжении 12 вольт синусоидальной мощностью 5 ватт на нагрузку 8 Ом. Для управления режимами ожидания и выключения звука у микросхемы есть два вывода для подключения к микроконтроллеру. То есть напряжение на этих выводах не должно превышать 5 вольт. И, чтобы не было щелчков при включении и выключении усилителя, сигналы с микроконтроллера должны подаваться, как на данной диаграмме.

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

Естественно, не обязательно применять микроконтроллер для управления данной микросхемой и можно обойтись обычными переключателями. Необходимые задержки при этом можно сформировать с помощью резисторов и конденсаторов, а благодаря тому, что пороговые уровни этих двух выводов различны, номинала конденсаторов и резисторов для этих двух выводов могут быть одинаковыми. Либо можно использовать один резистор и один конденсатор, но оба вывода.

RightMark Audio Analyzer (RMAA): cxem.net/software/rmaa.php

Доп. файлы и даташит на микросхему на форуме: forum.cxem.net/index.php?showtopic=163620

Купить TDA7266L в этом китайском магазине.

Сборка усилителя на TDA 7266L

Кроме сборки, далее будут проведены испытания и замеры характеристик. Соберем усилитель на нашей 10-ноговой микросхеме, у которой два первых вывода не задействованы. Первая версия печатныой платы и детали здесь несколько собраны кучно. В проекте самой печатной платы это исправлено. Нам понадобятся 3 керамических конденсатора на 100 нанофард, пленочный конденсата на 220 нанофарад на вход сигнала. Линейный стабилизатор 7805 на 5 вольт. Можно поставить в корпусе 192 и ТО 220. 2 резистора по 10 кОм. 2 конденсатора по 10 микрофарад. Подобраны радиодетали так, что напряжение должно достигаться за время от 100 до 200 милисекунд. Конденсатор по питанию 470 МКФ. Нам понадобятся еще провода. Продолжение на видео

Используемые детали

Усилитель доступен для сборки даже начинающими и малочувствителен к качеству комплектующих. Но для получения наилучших параметров и максимально хорошего звука усилитель должен быть собран из качественных деталей. Качественные – это не обязательно дорогие.

Комплектующие неизвестного производителя лучше не использовать: они могут иметь плохие параметры. При применении таких комплектующих, усилитель может работать плохо или вообще не работать.

Список используемых деталей (BOM List) можно загрузить по ссылкам:

На русском языке:

hi-fi-7294-2020-bom-rus

In English:

hi-fi-7294-2020-bom-eng

Резисторы

В усилителе используются недорогие металлопленочные резисторы. Все резисторы кроме R9 мощностью 0,125…0,25 Вт. Если R9 российского производства, то достаточна мощность 0,5 Вт. Если R9 не российского производства, то рекомендуется устанавливать R9 мощностью 1 Вт. Это надежнее для работы на максимальной мощности или в качестве измерительного усилителя.

Если планируется стерео усилитель или многоканальный усилитель, то резисторы, включенные в цепь отрицательной обратной связи (R2…R5), желательно использовать с точностью 1% или лучше (более точные, чем 0,25% не нужны). В этом случае разбаланс громкости стереоканалов будет минимальным. Если доступны только резисторы точностью 5%, то их следует по возможности подобрать одинакового сопротивления во всех каналах. Другие резисторы не критичны к величине точности.

Большое значение имеет резистор R10. Этот резистор служит для разделения земли в усилителе. Но входная и выходная земли должны быть не только разделены, но и обязательно связаны. Если резистор R10 отсутствует, имеет плохой контакт или слишком большое сопротивление, то усилитель работать не будет. Поэтому важно, чтобы этот резистор был надежным и качественным и имел требуемое сопротивление. Аудио качество этому резистору не нужно.

В принципе, резистор R10 можно заменить перемычкой.

Керамические конденсаторы

Конденсаторы C1 и Cx керамические из качественной низковольтной керамики, с максимальным рабочим напряжением 50 вольт. Качественная керамика определяется по температурному коэффициенту емкости конденсатора (ТКЕ, TCC). Эти конденсаторы должны быть с ТКЕ класса НП0 (NP0). Иногда вместо цифры 0 пишут букву О (НПО, NPO) – это то же самое. Производитель конденсаторов является важным. Конденсаторы noname лучше не использовать. Подойдут, например, Murata, Vishay. Можно использовать конденсаторы российского производства.

Выбор емкости конденсаторов C1 и Cx

Конденсатор С1 обрезает высокие частоты, поступающие на вход усилителя (он образует фильтр нижних частот), и тем самым подавляет высокочастотные помехи. Однако при этом сужается диапазон рабочих частот усилителя в области высоких частот. Емкость конденсатора С1 выбирается исходя из величины сопротивления регулятора громкости и требуемой частоты среза фильтра нижних частот (ФНЧ, LPF), который образует этот конденсатор совместно с резистором R1 и сопротивлением регулятора громкости. Я предлагаю на выбор одну из двух частот: 50 кГц и 70 кГц.

Частота среза 50 кГц выбирается для более сильного подавления возможных высокочастотных помех, поступающих на вход. Источниками таких помех может быть как аппаратура связи (мобильные устройства, Wi-Fi и Bluetooth, радиосвязь, телевидение), так и другие промышленные и бытовые устройства. При выборе частоты среза входного фильтра равной 50 кГц усилитель может иметь максимальную рабочую частоту примерно 40 кГц.

Если вы уверены в отсутствии высокочастотных помех, то частоту среза входного фильтра можно выбрать равной 70 кГц. В этом случае усилитель может иметь максимальную рабочую частоту примерно 50 кГц.

Значения емкости конденсатора C1 в зависимости от величины сопротивления регулятора громкости и требуемой частоты среза входного фильтра.

Сопротивление регулятора громкости, кОмЕмкость конденсатора С1, необходимая для получения частоты среза входного фильтра 50 кГц, пФЕмкость конденсатора С1, необходимая для получения частоты среза входного фильтра 70 кГц, пФ
Регулятор громкости на входе усилителя отсутствует, используется предусилитель22001500
51200820
10820560
20510360
30360240
50220160
10012082

Конденсатор Cx выполняет несколько функций одновременно:

  • – улучшает устойчивость усилителя;
  • – увеличивает глубину отрицательной обратной связи (ООС) на высоких частотах и снижает искажения;
  • – на высоких частотах форсирует сигнал в цепи ООС, что уменьшает возможность появления динамических искажений.

Конденсатор Cx также как и C1 уменьшает верхнюю граничную частоту усилителя.

Оба конденсатора работают на частотах выше 20 кГц, поэтому на воспроизведение высоких звуковых частот они практически не влияют. Совместное использование этих конденсаторов приводит к тому, что динамические искажения в усилителе вообще не возникают. Однако некоторые люди хотят получить усилитель с частотным диапазоном до 40…50 кГц. Это их право, несмотря на то, что большинство людей не слышит сигналов выше частоты 20 кГц (небольшое исследование на эту тему опубликовано в статье Исследование верхней границы слуха). Кроме того, влияние любых фильтров на частотную характеристику происходит плавно, поэтому даже если верхняя граничная частота усилителя равна 50 кГц, на частоте 20 кГц амплитудно-частотная характеристика усилителя (АЧХ) имеет завал, хоть и микроскопический.

Выбор величины емкости конденсатора Cx.

Вариант 1. Частота среза входного фильтра НЧ равна 70 кГц.

Емкость конденсатора Cx, пФВерхняя граничная частота усилителя по уровню -3 дБ, кГцЗавал АЧХ усилителя на частоте 20 кГц, дБ
47540,5
56500,6
68460,65
75440,7
82420,8

Вариант 2. Частота среза входного фильтра НЧ равна 50 кГц.

Емкость конденсатора Cx, пФВерхняя граничная частота усилителя по уровню -3 дБ, кГцЗавал АЧХ усилителя на частоте 20 кГц, дБ
47420,8
56400,9
68371

Завал АЧХ на частоте 20 кГц величиной 0,8 дБ, а тем более 1 дБ может показаться слишком большим. Но на самом деле он незаметен:

  • он ниже порога чувствительности слуха на этой частоте,
  • на частоте 20 кГц уже практически нет никакого звука,
  • не все люди эту частоту слышат

Пленочные конденсаторы

Конденсаторы C2, C4, C6, C7, C9 пленочные лавсановые (другие названия диэлектрика – майлар, полиэстер, MKT).

Самым важным для звука является конденсатор C2. Он должен быть хорошего качества. На этом месте можно применить конденсатор с диэлектриком из полипропилена (MKP). Разницы в звуке вы, скорее всего, не заметите, но все равно будет приятно, что вы сделали максимум для получения высокого качества звучания.

На самом деле, для получения хорошего звука гораздо важнее использовать правильный блок питания и правильный монтаж блоков усилителя внутри корпуса. Но в любом случае конденсатор C2 не должен быть плохим.

Конденсатор С6 меньше всего влияет на качество звучания. В принципе, его даже можно исключить из схемы. Тем не менее, даже на этом месте использовать плохой конденсатор не рекомендуется.

Конденсатор C4 улучшает устойчивость усилителя. Его максимальное рабочее напряжение может быть до 250 вольт. Если есть возможность выбора, то этот конденсатор рекомендуется выбирать наибольшего размера из всех доступных, но такой, чтобы его можно было нормально установить на плату. При работе усилителя через этот конденсатор проходит сравнительно большой высокочастотный ток, и конденсатор может нагреваться. Чем больше размер конденсатора, тем меньше нагрев. Будьте благоразумными! Размер конденсатора 7,5 мм вполне достаточен!

Конденсаторы C7 и C9 помогают конденсаторам C8 и C10 снабжать усилитель энергией на высоких частотах. Емкость этих конденсаторов 2,2…4,7 мкФ, максимальное рабочее напряжение не менее 63 вольт. Конденсаторы должны быть качественными, чтобы хорошо работать. Чем больше емкость, тем лучше, но будьте разумными. Важно, чтобы длина выводов этих конденсаторов была минимальной – индуктивность длинных выводов будет мешать их работе. Поэтому конденсатор меньшей емкости с короткими выводами будет работать лучше, чем конденсатор большей емкости, но с длинными выводами.

«Зеленые» конденсаторы можно использовать в позициях C4 и C6.

Зеленый конденсатор

Хорошие конденсаторы не обязательно дорогие. Более того, лучше использовать «обычные» конденсаторы известного производителя, чем конденсаторы неизвестного .

Выбор емкости конденсатора C2

Величина емкости конденсатора C2 определяет как нижнюю граничную частоту усилителя, так и завал АЧХ усилителя на низких частотах. Этот конденсатор совместно с входным сопротивлением усилителя образует фильтр верхних частот (ФВЧ, HPF), пропускающий частоты выше 10…25 Гц и подавляющий частоты, лежащие ниже этого значения.

Как выглядит амплитудно-частотная характеристика в области низких частот при различных значениях емкости конденсатора C2, показано на рисунке (высокие частоты на этом рисунке изображены условно).

АЧХ усилителя при разных значениях C2. AFC of the amplifier at different values of C2.

Параметры усилителя в зависимости от емкости конденсатора C2.

Емкость конденсатора C2, мкФНижняя граничная частота усилителя по уровню -3 дБ, ГцЗавал АЧХ усилителя на частоте 20 Гц, дБЗавал АЧХ усилителя на частоте 25 Гц, дБЗавал АЧХ усилителя на частоте 30 Гц, дБ
0,22223,32,51,8
0,33141,81,30,9
0,47100,90,60,5
0,6870,50,30,2
1,050,20,20,1
1,530,10,10,05
Стратегия выбора величины емкости конденсатора C2

Чем емкость C2 больше, тем меньше нижняя частота среза усилителя (то есть усилитель достаточно сильно усиливает более низкие частоты), и тем меньше завал АЧХ на низких звуковых частотах.

Но сказать, что чем емкость C2 больше, тем низкие частоты воспроизводятся лучше, будет неверно. Правильнее будет сказать так: если емкость конденсатора C2 меньше некоторого значения, то громкость самых низких частот звукового диапазона будет уменьшаться. Например, если C2 = 0,68 мкФ, то завал АЧХ на частоте 20 Гц составляет 0,5 дБ – это намного меньше, чем предел чувствительности слуха на этой частоте, так что такой завал мы наверняка не услышим. При этом усилитель воспроизводит частоты, начиная с 7 герц. Если же емкость конденсатора C2 уменьшить до 0,1 мкФ, то громкость на самых-самых низких частотах немного снизится. Мы заметим это лишь на очень хорошей фонограмме и отличных колонках. И то, только при сравнительном прослушивании. Но ведь заметим!

А нужны ли настолько низкие частоты?

Утверждают, что если усилитель воспроизводит абсолютно все низкие частоты, начиная с постоянного напряжения, то это улучшает звук. Рассказывают даже о постоянной составляющей звука. Это все рекламные и маркетинговые уловки, не имеющие ничего общего с действительностью.

Постоянная составляющая звука – это атмосферное давление, и изменить его неспособна ни одна колонка. А инфразвуковые частоты, которые могут попасть на выход усилителя и воспроизвестись колонками, вредны для человека. Например, инфразвуковые частоты, совпадающие с частотой альфа-ритма головного мозга (частоты 7…15 Гц), могут вызвать головную боль, дезориентацию и даже панику.

Большое количество инфразвуковых частот образуется при воспроизведении виниловых грампластинок. Особенно старых: покоробленных и имеющих эксцентриситет. Но даже при воспроизведении новых грампластинок инфразвук все же возникает: он создается и двигателем проигрывателя (рокот) и физическими процессами трения иглы в канавке. Подробно об этом писал Дуглас Селф (Douglas Self) в книге Electronics for Vinyl.

К счастью, большинство звуковых колонок на таких частотах не могут создать значительного звукового давления, но лучше, если эти частоты обрезать еще в усилителе.

Другой причиной для отказа от воспроизведения очень низких частот, являются физические процессы в громкоговорителях. Для равной громкости при снижении частоты, ход диффузора растет пропорционально второй степени. То есть, если частота снизилась вдвое, ход диффузора должен вырасти в 4 раза. На самом деле ход диффузора растет еще сильнее из-за уменьшения чувствительности слуха на самых низких частотах. Но диапазон линейного хода громкоговорителя ограничен, поэтому низкие частоты значительного уровня могут перегрузить громкоговоритель, и будет искажаться весь звук вообще.

Особенно подвержены этому явлению колонки с фазоинвертором (ФИ) – на частотах ниже частоты настройки ФИ, ход диффузора ничем не ограничен. При этом колонка звук практически не излучает, так как происходит акустическое короткое замыкание: звук, излучаемый громкоговорителем и звук, излучаемый фазоинвертором, вычитаются друг из друга практически до нуля.

В результате получается, что слышимая перегрузка отсутствует, а звук плохой. Так что с этой точки зрения, ограничение воспроизведения очень низких частот положительно сказывается на работе всей системы, на качестве звучания и на восприятии звука человеком.

С другой стороны, чем выше частота среза усилителя, тем хуже переходные процессы при воспроизведении низкочастотного музыкального сигнала (не бесконечно, а до определенных пределов). Басы, особенно в колонках с фазоинвертором, получаются немного более затянутыми.

Так что с этой точки зрения сильно увеличивать нижнюю граничную частоту усилителя тоже нежелательно.

Что же делать?

Выход такой: частота среза фильтра верхних частот, образованного конденсатором C2, должна быть в 2…3 раза меньше, чем нижняя рабочая частота колонок, подключенных к этому усилителю. Но не ниже 10 Гц. И не бойтесь завала АЧХ на низких частотах! Завал в 1 дБ на частотах ниже 30 Гц на слух незаметен.

Лично я чаще всего использую конденсатор C2 емкостью 0,33 мкФ, и реже емкостью 0,47 мкФ.

Для выбора емкости конденсатора C2 воспользуйтесь этой таблицей.

Назначение усилителяЕмкость конденсатора C2, мкФ
Колонки среднего качества с нижней рабочей частотой 50…80 Гц. Особенно рекомендуется при воспроизведении винила0,22
Колонки более высокого качества с нижней рабочей частотой 30…40 Гц Высококачественные колонки с мощными басами и нижней рабочей частотой 20…30 Гц при воспроизведении винила0,33
Высококачественные колонки с мощными басами и нижней рабочей частотой 20…30 Гц. Качественный сабвуфер при воспроизведении винила0,47
Качественный сабвуфер при воспроизведении винила Качественный сабвуфер0,68
Высококачественный сабвуфер1,0
Сабвуфер для маньяков1,5

Для себя и обычно на заказ (по согласованию с заказчиками после изучения их требований и их аппаратуры) я делаю два варианта усилителя:

  1. “Стандартный” с таким набором номиналов элементов: С1 = 2200 пФ (частота среза входного фильтра 50 кГц), Cx = 47 пФ, C2 = 0,33 мкФ полипропиленовый (MKP) Epcos или К78-19.
  2. “С расширенным частотным диапазоном”. С таким набором номиналов элементов: С1 = 1500 пФ (частота среза входного фильтра 70 кГц), Cx = 47 пФ, C2 = 0,47 мкФ полипропиленовый (MKP) Epcos или К78-19.

Амплитудно-частотные характеристики этих двух вариантов усилителя показаны на рисунке.

АЧХ моего усилителя

Электролитические конденсаторы

В позициях C3 и C5 должны быть обычные качественные конденсаторы. Конденсатор C3 задает время включения усилителя и на звук не влияет. Но если он некачественный или имеет большую утечку, то усилитель может не включиться. При некачественном конденсаторе C5 максимальная неискаженная выходная мощность оказывается намного меньше, чем могла бы быть.

Конденсаторы C8 и C10 выполняют сразу три функции:

  1. Дополнительно подавляют пульсации напряжения питания.
  2. Подпитывают усилитель на пиках громкости. Конденсаторы C8 и C10 установлены очень близко к микросхеме, и проводники, идущие от этих конденсаторов, очень короткие. Поэтому эти проводники имеют очень маленькое сопротивление и индуктивность. В результате при необходимости вся энергия этих конденсаторов быстро поступает в микросхему и передается на выход в громкоговорители.
  3. Пропускают через себя ток громкоговорителей на средних и высоких частотах. В результате этот ток замыкается наиболее коротким путем.

Все эти функции на самом деле объединены. Физически это одна функция. Я их разделяю мысленно, чтобы удобнее было их анализировать.

Функции конденсаторов C8 и C10 очень важны, поэтому эти конденсаторы должны иметь хорошее качество. Очень полезно в этой позиции использовать конденсаторы типа Low ESR или Low Impedance.

Однако будьте благоразумны! Важность качества конденсаторов C8 и C10 зачастую преувеличивается. Нет смысла применять экзотические «волшебные» суперконденсаторы. Вполне достаточно хороших конденсаторов от надежного производителя. Важно, чтобы эти конденсаторы были правильно впаяны с плату. При этом они имеют выводы минимальной длины, а значит минимальное сопротивление и индуктивность.

Использовать конденсаторы C8 и C10 емкостью меньше, чем 1000 мкФ не рекомендуется. Значительно увеличивать их емкость тоже не рекомендуется. Можно использовать конденсаторы емкостью 2200 мкФ, но при качественном источнике питания разницы не будет.

На высоких частотах электролитическим конденсаторам C8 и C10 помогают пленочные конденсаторы C7 и C9, поэтому эти конденсаторы также должны иметь хорошее качество.

AudioKiller’s site

Самая новая и самая лучшая схема с детальным описанием и выбором компонентов находится здесь: Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294.

И это реально! Усилитель, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Вообще-то, по правде говоря, у “микросхемных” усилителей есть ряд ограничений, поэтому усилители на “рассыпухе” могут обеспечить более высокие показатели. В защиту микросхемы (а иначе почему я и сам ее использую, и другим рекомендую?) можно сказать:

  • схема очень простая
  • и очень дешевая
  • и практически не нуждается в наладке
  • и собрать ее можно за один вечер
  • а качество превосходит многие усилители 70-х … 80-х годов, и вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить)
  • таким образом, усилитель подойдет и начинающему, и опытному радиолюбителю (мне, например, как-то понадобился многоканальный усилитель проверить одну идейку. Угадайте, как я поступил?).

В любом случае, плохо сделаный и неправильно настроенный усилитель на “рассыпухе” будет звучать хуже микросхемного. А наша задача – сделать очень хороший усилитель. Надо отметить, что звучание усилителя очень хорошее (если его правильно сделать и правильно питать), есть информация, что какая-то фирма выпускала Hi-End усилители на микросхеме TDA7294! И наш усилитель ничуть не хуже!!!

Основные параметры

Я специально проведу замеры параметров микросхемы и опубликую отдельно (Работа усилителя на микросхеме TDA7294 на “трудную” нагрузку). Здесь же скажу, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2…24 ома, на активное сопротивление 4 ома плюс либо емкость ~15 мкФ, либо индуктивность ~1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках (не таких сильных, как описано выше) искажения оставались малыми. Нужно отметить, что величина искажений сильно зависит от источника питания, особенно на емкостной нагрузке.

ПараметрЗначениеУсловия измерения
Рвых.макс, Вт (долговременная синусоидальная)36Напряжение питания +- 22В, Rн = 4 Ома
Диапазон частот по уровню -3 дБ9 Гц – 50 кГцRн = 8 Ом, Uвых = 4 В
Кг, % (программой RMAA 5.5)0,008Rн = 8 Ом, Рвых = 16 Вт, f = 1 кГц
Чувствительность, В0,5Рвых.макс = 50 Вт, Rн = 4 Ом, Uип = +-27 В

Схема

Схема этого усилителя – это практически повторение схемы включения, предлагаемой производителем. И это неслучайно – уж кто лучше знает, как ее включать. И наверняка не будет никаких неожиданностей из-за нестандартного включения или режима работы. Вот она, схема:

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294

Признаюсь сразу – никаких 80-ти ватт (и тем более 100 Вт) 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). В “китайских” ватах это будет несколько тысяч, если кого интересует. Тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания, и позже, я напишу, как увеличить мощность, при этом улучшив еще и качество звучания. Следите за рекламой!

Описание схемы

Входная цепочка R1C1 представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), обрезающий все выше 90 кГц. Без него нельзя – ХХI век – это в первую очередь век высокочастотных помех. Частота среза этого фильтра довольно высока. Но это специально – я ведь не знаю, к чему будет подключаться этот усилитель. 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. 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 самовозбуждаться. 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 50 Вт. 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 напряжеине на нем увеличивается (выходное напряжение услителя 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 (см. Режимы Mute и StandBy в микросхеме TDA7294). 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. При наличии этих конденсаторов никакие провода не страшны (в разумных пределах)! 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 – не жалейте припоя. Все эти конденсаторы должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

И, наконец, резистор R10. Он 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 (а она у меня хорошая) 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 – он использован исходя из принципа “лучше перебдеть, чем недобдеть”.

Микросхема TDA7293 практически такая же, как и 7294 (она подробно описана здесь). Но не совсем. В отличии от 7295 и 7296, которые являются следствием разбраковки 7294, 73-я микросхема сделана несколько по-другому. То ли это следующая, более совершенная модификация; то ли 7294 – это упрощенная версия 73-й… Это знают только производители, но тщательно скрывают.

Во всяком случае, судя по даташиту, некоторые параметры 7293 несколько лучше, чем у 7294. Пусть и мелочь, а приятно. Например, чуть выше напряжения питания:

Сопротивление нагрузки, ОмМаксимальное напряжение питания, В
429
633
837

Кроме того, микросхема имеет несколько другую внутреннюю структуру – в нее добавлены блоки, отсутствующие в TDA7294. Причем, что очень приятно, сохранена полная совместимость по выводам с микросхемой TDA7294, что обеспечивает их взаимозаменяемость (вместо 7294 всегда и везде можно применять 7293; а вот вместо 7293 можно применять 7294 только там, где не используются ее отличительные особенности):

  1. Отключение звука при превышении температуры без отключения микросхемы (переход в режим Mute).
  2. Clip Detector, сигнализирующий об ограничении (клиппинге) сигнала.
  3. Буферный усилитель для вольтодобавки.
  4. Цепи для “параллельного” включения двух (или больше) микросхем.

Подробнее об этих вещах:

1. Если TDA7294 просто отключается, когда ее температура превышает 145 градусов, то в 7293 отключение производится в два этапа: сначала при температуре 150 градусов микросхема переходит в режим Mute, т.е. только лишь отключает звук, чтобы остыть. Если же нагрев продолжается, то при температуре 160 градусов происходит отключение всей микросхемы (я так полагаю, что это режим SdtBy). То есть, управление более гибкое, и максимальная рабочая температура выше на 5 градусов.

2. Процесс ограничения сигнала (клиппинг) вызывает изменение напряжения на выводе 5 микросхемы, причем эта цепь достаточно чувствительна, чтобы сигнализировать вовремя, когда перегрузка еще не велика. Про работу этой цепи я напишу отдельно.

3. Работа цепи вольтодобавки объясняется в описании усилителя на TDA7294. Ее недостаток в том, что напряжение для подпитки микросхемы отбирается прямо с выхода усилителя. Т.е. к выходу помимо нагрузки подключается еще дополнительный шибко нелинейный потребитель, отбирающий выходной ток. Пусть этот ток имеет небольшую величину, но если требуется получать коэффициент гармоник порядка 0,005%, то этот ток должен составлять 0,001% от выходного. А это не так. В 7293 между выходом усилителя и цепью вольтодобавки включен буферный усилитель. При этом ток, отбираемый от выхода снижается во много раз, как и влияние цепи вольтодобавки на качество звучания (т.е. происходит как бы разделение труда – для нагрузки свой усилитель, для вольтодобавки – свой).

4. Для увеличения выходного тока, микросхемы можно соединить “параллельно”. Причем если использовать обычное настоящее параллельное соединение, то получится плохо: из-за того, что микросхемы хоть чуть-чуть отличаются друг от друга, они и работать будут по-разному, неизбежные при этом фазовые (и еще какие-нибудь) сдвиги ухудшат и звучание, и режим работы микросхем. Здесь же правильнее говорить не “параллельная работа”, и даже не “совместная”. В английском варианте это называется “master-slave” – “ведущий-ведомый” (правильный перевод “хозяин-раб”, но в советские времена такие слова употреблять было нельзя, и называли “мастер-помошник”). Одна из микросхем при этом работет как обычно (ведущая), а у второй (ведомой) отключаются почти все ее потроха, за исключением мощного выходного каскада. Сам выходной каскад подключается параллельно выходному каскаду ведущей микросхемы. Т.е. грубо говоря, просто запараллеливаются выходные транзисторы, которые дополнительно “берутся” из второй микросхемы. Через каждую микросхему при этом протекает половина выходного тока, и, следовательно, общий ток нагрузки (и выходная мощность) может быть в 2 раза больше (или в 3…), чем у одной микросхемы. Это хорошо при работе на низкоомную (или сильно реактивную) нагрузку, и об этом я напишу отдельно.

А так схема усилителя отличается от схемы на TDA7294 только тем, что конденсаторы С8С9 подключены не к выходу (вывод 14), а к специальному выводу 12 BootLoad (который у 7294 не используется):

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294

Источник питания

Усилитель питается двухполярным напряжением (т.е. это два одинаковых источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).

Минимальное напряжение питания по даташиту +- 10 вольт. Я лично пробовал питать от +-14 вольт – микросхема работает, но стОит ли так делать? Ведь выходная мощность получается мизерной! Максимальное напряжение питания зависит от сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника):

Сопротивление нагрузки, ОмМаксимальное напряжение питания, В
427
631
835

Эта зависимость вызвана допустимым нагревом микросхемы. Если микросхема установлена на маленьком радиаторе, напряжение питания лучше снизить. Максимальная выходная мощность, получаемая от усилителя приблизительно описывается формулой:

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 втоичной обмотке трансформатора, поэтому не спалите микросхему! Простая, но довольно точная программа для расчета блока питания. И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по поредлагаемой программе все учитывается автоматически).

Обязательно должен быть предохранитель как минимум в первичной обмотке трансформатора! Помните, что высокое напряжение опасно для жизни, а короткое замыкание может привести к пожару!
В цепь “земли” 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 повысится 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” аналоговый блок питания будет зачастую проще и дешевле.

Конструкция и детали

Весь набор документации (печатная плата в формате Sprint-Layout 4.0, схема в формате pdf, расположение деталей на плате в формате gif) упакованный в архив zip ~ 120 кбайт.

hifi7294

Печатная плата односторонняя и имеет размеры 65х70 мм:

Не пугайтесь внешнего вида, это делал начинающий радиолюбитель под моим руководством. Для первого раза получилось очень даже неплохо. Кстати, как видите сборка хорошего усилителя под силу даже начинающему! (На фото показана плата с микросхемой 7293, отличающаяся только расположением конденсаторов С8, С9).

Плата разведена с учетом всех требований, предъявляемых к разводке высококачественных усилителей. Вход разведен максимально далеко от выхода, и заключен в “экран” из разделенной земли – входной и выходной. Дорожки питания, обеспечивают максимальную эффективность фильтрующих конденсаторов (при этом длинна выводов конденсаторов С10 и С12 должна быть минимальна). В своей экспериментальной плате я установил клемники для подключения входа, выхода и питания – место под них предусмотрено (может несколько мешать конденсатор С10), но для стационарных конструкций лучше все эти провода припаять – так надежнее.

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 я использовал К10-47в 6,8 мкФ 25В (в кладовке завалялся… 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 я рекомендую все конденсаторы использовать типа К73-17. Использование дорогих “аудиофильских” я считаю неоправданным экономически, а дешевые “керамические” дадут худший звук (это по идее, 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.

В углах платы предусмотрено место для отверстий крепежных винтов М3 – можно крепить плату только за корпус микросхемы, но все же надежнее еще и прихватить винтами.

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 (т.е. большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.

Металлический корпус микросхемы соединен с “минусом” питания. Отсюда возникают два способа установки ее на радиатор:

  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 (мой любимый) 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

Общение в интернете показывает, что 90% всех проблем с аппаратурой составляет ее “неналаженность”. То есть, спаяв очередную схему, и не сумев ее наладить, радиолюбитель ставит на ней крест, и вовсеуслышанье объявляет схему плохой. Поэтому наладка – самый важный (и зачастую самый сложный) этап создания электронного устройства.

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 питвния 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.

Если и тут все в порядке, подключаем нагрузку, еще раз проверяем на отсутствие возбуждения уже с нагрузкой, и все – можно слушать!

Но лучше все же провести еще один тест. Дело в том, что самым, на мой взгляд, мерзким видом возбуждения усилителя, является “звон” – когда возбуждение появляется только при наличии сигнала, причем при его определенной амплитуде. Потому что его трудно обнаружить без осциллографа и звукового генератора (да и устранить непросто), а звук портится коллосально из-за огромных интермодуляционных искажений. Причем на слух это обычно воспринимается как “тяжелый” звук, т.е. без всяких дополнительных призвуков (т.к. частота очень высокая), поэтому слушатель и не знает, что у него усилитель возбуждается. Просто послушает, и решит, что микросхема “плохая”, и “не звучит”.При правильной сборке усилителя и нормальном источнике питания такого быть не должно.

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.

Заметно лучшим качеством обладает Инвертирующий Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 / TDA7293.

10.12.2005

Total Page Visits: 459 — Today Page Visits: 16

Установка микросхемы TDA7294

В зависимости от применяемой микросхемы на плате устанавливается перемычка в нужной позиции.

TDA7294 или TDA7293 TDA7294 or TDA7293

Если перемычка установлена в положение TDA7293, то пустую квадратную контактную площадку с надписью TDA7294 можно залить припоем.

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294 / TDA7293

Так будет совсем-совсем немного, но лучше.

Микросхема должна быть установлена на радиаторе площадью не менее 700 квадратных сантиметров. При установке микросхемы на радиатор необходимо использовать термопасту. Радиатор должен свободно охлаждаться воздухом.

Важно! Корпус микросхемы соединен с минусом источника питания, поэтому, чтобы избежать короткого замыкания источника питания, надо либо устанавливать микросхему через изолирующую прокладку (и изолировать винт, которым микросхема крепится к радиатору), либо надежно изолировать радиатор от корпуса.

В первом варианте микросхема охлаждается немного хуже.

Поступайте так, как вам удобнее.

На один радиатор можно установить несколько микросхем, при этом площадь радиатора увеличить в столько раз, сколько микросхем на него установлено.

Крепить плату к радиатору можно просто прикрутив к нему микросхему. Этот способ применим, если на плате не используются тяжелые экзотические компоненты и если при эксплуатации усилителя отсутствует вибрация. Пример такого крепления платы в корпусе усилителя показан на странице Четырехканальный усилитель.

Габариты платы и присоединительные размеры показаны на рисунке. Фланец микросхемы выступает за габариты платы на 1…2 миллиметра в зависимости от того, как микросхема сориентирована при пайке.

Для более надежного крепления можно использовать специальное крепежное отверстие под винт с резьбой М3. Это отверстие изолировано от схемы.

Габариты платы усилителя

Усилитель класса D — сравниваем звучание (TDA7498 vs. TDA7293)

ABKHAZIA AERO:

Третий реально прозрачней, но нельзя не учитывать фактор сжатия иутуба.

Bogdan Bakarji:

Я один не услышал разницу в звуке усилителей класса АВ и класса D?

Андрей Петров:

1 больше понравился

aleksandr skripov:

под третим номером звучит намного чище

Денис Булочников:

Играет мой усилитель.

Алексей Большой:

Большое спасибо за сравнение!

Ivan e1:

у 3его видимо нелинейная ачх, вч приподняты против 1го и 2го на 2-3дб, поэтому тест не состоялся, а видео сделано прилично, как всегда. Вообще слепые тесты принято делать на музыке, а не на такой вот каше, качните для этого с торенда тестовые сиди для маранц, очень и очень рекомендую. Для записи выхода усила с колонок(микрофон и колонки имеют свои искажения и они на несколько порядков выше исследуемых) конечно нужно использовать приличный 192/24 АЦП и почти обязательно с изолирующим трансом(пермалоевым типа 600:600 с делителем по первичке), это важно для полностью дифференциального входа, подавляющего помехи по АС линии. Но можно и без транса, если приличный юсби ацп подключен к лэптопу работающему от батареи.

Йцук Цурук:

Техникс — на первом у меня, самоделка — на втором, причём я до последнего сомневался, какой из этих двух номеров лучше. А вот второй номер забраковал сразу. А то, как это у автора — всё наоборот получилось — подтверждает известную докторам мысль, что слух у всех разный.

Алексей Кузнецов:

Здравствуйте! Скажите какой мне нужен усилитель , если у меня сабвуфер на 200wat и 2 колонки по 60 ват каждая. ( есть ещё одна к ним на 35 ват). Как быть подскажите . Сабвуфер пассивный

vasile gumenii:

на третьем задраны высокие

cergei 11:

Спасибо все доходчиво и внятно . Спасибо

Serg Nova:

с акустики такой запись делать )) эти колонки дают искажений в сотни раз больше усилка любого , нечего сравнивать вообще , тест несостоятелен .усилки отличаются в нюансах мелких ) а вот колонки реально отличаются , ибо их искажения колоссальные)

Максим Климонов:

Опять!!! Да как же вы задолбали с этими треками!!! Они у вас откуда? С сети миллион раз пережатые??? И как можно слушать в наушниках с ютуба? Вот честно слово — полный капец!!!

Sergei Gurianov:

Хорош контент!

mike sharapov:

мне вот очень интересно как я должен сравнивать слушая это на ноуте

Andrikll Kuzichkin:

Колонки ты конечно выбрал, аудиофилы шапками закидают. но тест класс +ик тебе.

vova vanelik:

Как радиомеханик 5го разряда могу однозначно сказать что на наших колонках типа s 50 или s 90. Нет разницы какой класс усилителя использовать. Все они будут звучать шикарно.

Bykaker X:

У вас что, на нормальный транзисторный усилитель нет денег?

Вадим Назыров:

Третий чисто и четко звучал. Тоже думал, что это D класс

MrSupermaxic:

Я угадал !!!

Подключение регулятора громкости

Если предусилитель отсутствует, то регулятор громкости подключается непосредственно к усилителю. Важно, чтобы входные цепи не имели контакта с «землей» или с корпусом усилителя.

Подключение регулятора громкости Connecting the volume control potentiometer

В качестве регулятора рекомендуется использовать переменный резистор (потенциометр) сопротивлением 30…50 кОм. Предельные значения сопротивления регулятора громкости 5…100 кОм, но при этом возможно ухудшение качества звучания.

Переменный резистор лучше использовать с экспоненциальной зависимостью сопротивления от угла поворота. Тогда при вращении ручки регулятора, громкость будет изменяться пропорционально углу поворота. Такие переменные резисторы российского производства имеют в обозначении букву В, а резисторы произведенные не в России – букву A.

Источник питания для усилителя

Работа усилителя очень сильно зависит от источника питания. Фактически усилитель занимается тем, что передает энергию из источника питания в колонки. Но делает это под управлением звукового сигнала. Передача энергии происходит так, чтобы в колонках сигнал был точно такой же, как и на входе усилителя. Как сделать правильный и хороший блок питания описано в статье Блок питания для TDA7294.

О том, как правильно сделать усилитель и источник питания, чтобы получить максимальное качество звучания, написано в этих статьях:

Дополнительная информация об усилителях и повышении качества звучания:

Ссылки приведенные в статье

Усилитель на TDA7293 / 7294 с Т-образной ООС

Блок питания для TDA7294

Разделение земли в усилителе

Подключение блоков внутри усилителя

Работа усилителя на микросхеме TDA7293 (TDA7294) на “трудную” нагрузку

Клип-детектор (clip-detector) для усилителя на TDA7293

Исследование верхней границы слуха

Информация, позволяющая лучше понять работу усилителя и получить максимум качества звучания

Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294

Клиппинг (cliping) в усилителе

Расчет источника питания усилителя

Трансформатор для питания усилителя

Правильный выпрямитель

Выпрямитель для усилителя или сага о быстром диоде

Раздельное питание каналов стерео усилителя

Массив конденсаторов – мифы и реальность

Режимы Mute и StandBy в микросхеме TDA7294 / TDA7293

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: