Вступление
Усилитель для сабвуфера делал не из-за отсутствия или экономии денег, а интереса ради. Параллельно со мной делал то же самое мой сын (уже сделал 2 штуки).
Я не меломан и не аудиофил, но музыку люблю, часто слушаю. Слухом не обделен, в тоже время, я не понимаю людей, которые начинают читать сотые доли нелинейных искажений, говорить о направленности проводов и слышимости верхних частот чуть ли ни ультразвукового диапазона. Все это фигня и называется словом – "болезнь". Не все люди наделены идеальным слухом, поэтому у каждого свой потолок. Главное в музыке, что бы она доставляла удовольствие. Если Вам нравится звучание вашей магнитолы, акустики, усилителя, то вот Вам и счастье. Теперь осталось только сделать усилитель и блок питания к нему (преобразователь напряжения).
Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)
Почему TDA7294? Очень дешево для начинающих, хорошие параметры. Усилитель очень прост в изготовлении. Печатных плат полно в Интернете. Я делал свою печатку под свой корпус. Не
зацикливайтесь на поисках идеальной платы. Берите ту, которая устраивает Вас по конструкции и размерам. Работать будут практически любые платы, в которых не допущены ошибки. Желательно, что бы земля сходились в одной точке, но если это не так, то не факт, что схема не будет работать или возбуждаться. На моей плате 1 и 4 выводы микросхемы подходят к земле не по отдельности, а соединены последовательно. Все работает без проблем. Если вы впервые собираете такие схемы, то лучше всего собрать типовую схему включения. Все схемы типа Сырицо и другие самоделки могут не пойти, так как они подгонялись авторами под себя и под свои детали. Типовая схема включения не критична к применяемым деталям и при правильном монтаже начинает работать сразу. Конденсаторы по питанию не обязательно большой емкости. 2200 мкФ за уши. Большим минусом схемы является тепловыделение, поэтому радиатор побольше. Я применил то, что было под рукой (оказался маловат), сильно греется, пришлось ставить три вентилятора 50х50 мм (теперь радиатор слегка теплый). Если есть возможность, лучше ставить большой радиатор, не надеясь на вентиляторы, так как вентиляторы могут отказать. Они в компьютерах то недолго работают, а в багажнике и подавно загнутся раньше времени. Еще одна прописная истина – микросхемы на радиатор только через изоляционные прокладки и желательно термопаста.
Моя печатная плата рабочая на все 100%. Делалась утюжной технологией. Если кто будет ее повторять, то пропаяйте дорожки питания и выход на динамик.
Пару слов про кроссовер. Схема из сайта Шихатова. Схема объяснений не требует. У меня не пошла микросхема 544УД2 и ее зарубежный аналог (поменял несколько микросхем). Возбуждалась на частоте около 1 МГц. Поменял ее на УД6 и все стало нормально. Переменники используйте хорошие иначе не миновать треска в динамике.
Конструкция корпуса у каждого своя, я делал по старой проверенной технологии из фольгинированного текстолита. Стоит он недорого, хорошо обрабатывается, корпус получается крепкий и красивый. Покрашен антигравием. Разъем под питание и динамик самодельный, использовал часть мощного реле. Усилитель представляет собой законченную конструкцию. При 35 вольтах выдает 180 Вт неискаженного сигнала (по осциллографу).
PS: Для меня усилитель обошелся дешево, но если у вас нет запаса деталей и Вам придется все покупать, то это будет представлять определенную сумму денег. Вначале посчитайте затраты, а потом беритесь за работу. В любом случаи данный усилитель идеально подходит для начального уровня.
Довольно простая, Повторить ее сможет даже человек, не очень сильный в электротехнике. УНЧ на этой микросхеме будет идеальным для использования в составе акустической системы для домашнего компьютера, телевизора, кинотеатра. Преимущество его в том, что не требуется тонкая наладка и настройка, как в случае с транзисторными усилителями. А уж что говорить про отличие от ламповых конструкций - габариты намного меньше.
Не требуется высокого напряжения для питания анодных цепей. Конечно, присутствует нагрев, как и в ламповых конструкциях. Поэтому в том случае, если планируется использование усилителя на протяжении долгого времени, лучше всего установить кроме алюминиевого радиатора еще и хотя бы небольшой вентилятор для осуществления принудительного обдува. Без него на микросборке TDA7294 схема усилителя будет работать, но велика вероятность перехода в защиту по температуре.
Почему TDA7294?
Эта микросхема пользуется большой популярностью уже более 20 лет. Она завоевала доверие у радиолюбителей, так как у нее очень высокие характеристики, усилители на ее основе простые, повторить конструкцию сможет любой, даже начинающий радиолюбитель. Усилитель на микросхеме TDA7294 (схема приведена в статье) может быть как монофоническим, так и стереофоническим. Внутреннее устройство микросхемы состоит из Усилитель звуковой частоты, построенный на этой микросхеме, относится к классу АВ.
Достоинства микросхемы
Преимущества использования микросхемы для :
1. Очень большая мощность на выходе. Порядка 70 Вт, если нагрузка имеет сопротивление 4 Ом. В данном случае применяется обычная схема включения микросхемы.
2. Около 120 Вт при нагрузке 8 Ом (в мостовой схеме).
3. Очень низкий уровень посторонних шумов, искажения несущественные, воспроизводимые частоты лежат в диапазоне, полностью воспринимаемом человеческим ухом — от 20 Гц до 20 кГц.
4. Питание микросхемы может производиться от источника постоянного напряжения 10-40 В. Но есть небольшой недостаток — необходимо использовать двухполярный источник питания.
Стоит обратить внимание на одну особенность — коэффициент искажений при этом не превышает 1 %. На микросборке TDA7294 схема усилителя мощности настолько простая, что даже удивительно, как она позволяет получить такое качественное звучание.
Назначение выводов микросхемы
А теперь более подробно о том, какие выводы имеются у TDA7294. Первая ножка — это «сигнальная земля», соединяется с общим проводом всей конструкции. Выводы «2» и «3» — инвертирующий и неинвертирующий входы соответственно. «4» вывод также является «сигнальной землей», соединенной с общим проводом. Пятая ножка в усилителях звуковой частоты не используется. «6» ножка - это вольт-добавка, к ней подключается электролитический конденсатор. «7» и «8» выводы — плюс и минус питания входных каскадов соответственно. Ножка «9» — режим ожидания, используется в блоке управления.
Аналогично: «10» ножка - режим приглушения, также применяется при конструировании усилителя. «11» и «12» выводы не используются в конструкции усилителей звуковой частоты. С «14» вывода снимается выходной сигнал и подается на акустическую систему. «13» и «15» выводы микросхемы — это «+» и «-» для подключения питания выходного каскада. На микросхеме TDA7294 схема ничем не отличается от предложенных в статье, дополняется она только который соединяется со входом.
Особенности микросборки
При конструировании усилителя звуковой частоты нужно обращать внимание на одну особенность — минус питания, а это ножки «15» и «8», электрически связаны с корпусом микросхемы. Поэтому необходимо изолировать его от радиатора, который в любом случае будет использоваться в усилителе. Для этой цели необходимо использовать специальную термопрокладку. Если используется мостовая схема усилителя на TDA7294, обращайте внимание на вариант исполнения корпуса. Он может быть вертикального или горизонтального типа. Наиболее распространенным является вариант исполнения, обозначаемый как TDA7294V.
Защитные функции микросхемы TDA7294
В микросхеме предусмотрено несколько видов защиты, в частности, от перепада питающего напряжения. Если вдруг изменится напряжение питания, то микросхема уйдет в режим защиты, следовательно, не будет электрического повреждения. Выходной каскад также имеет защиту от перегрузок и короткого замыкания. Если корпус прибора нагревается до температуры 145 градусов, отключается звук. При достижении 150 градусов происходит переход в режим ожидания. Все выводы микросхемы TDA7294 защищены от электростатики.
Усилитель мощности
Просто, доступно каждому, а самое главное — дешево. Буквально за несколько часов вы можете собрать очень хороший усилитель звуковой частоты. Причем большую часть времени вы потратите на то, чтобы осуществить травление платы. Структура всего усилителя состоит из блоков питания и управления, а также 2-х каналов УНЧ. Старайтесь как можно меньше проводов использовать в конструкции усилителя. Придерживайтесь простых рекомендаций:
1. Обязательное условие — это подключение источника питания проводами к каждой плате УЗЧ.
2. Свяжите питающие провода в жгут. С помощью этого получится немного компенсировать магнитное поле, которое создается электрическим током. Для этого необходимо взять все три питающих провода — «общий», «минус» и «плюс», с небольшим натяжением сплести их в одну косичку.
3. Ни в коем случае не используйте в конструкции так называемые «земляные петли». Это случай, когда общий провод, соединяющий все блоки конструкции, замыкается в петлю. Провод массы необходимо подводить последовательно, начиная от входных далее к плате УЗЧ, и заканчиваться должен на выходных разъемах. Крайне важно входные цепи подключать при помощи экранированных проводов в изоляции.
Блок управления режимами ожидания и приглушения
В этой микросхеме имеется и приглушения. Осуществлять управление функциями нужно при помощи выводов «9» и «10». Включение режима происходит в том случае, если на этих ножках микросхемы нет напряжения, либо оно менее полутора вольт. Чтобы включить режим, необходимо подать на ножки микросхемы напряжение, значение которого превосходит 3,5 В. Чтобы управление платами усилителя происходило одновременно, что актуально для схем, построенных по типу моста, собирается один блок управления для всех каскадов.
Когда усилитель включается, в блоке питания заряжаются все конденсаторы. В блоке управления также один конденсатор накапливает заряд. При накапливании максимально возможного заряда происходит отключение режима ожидания. Второй конденсатор, применяемый в блоке управления, отвечает за функционирование режима приглушения. Он заряжается немного позже, поэтому режим приглушения отключается вторым.
Схема включения и описание микросхемы TDA7294, даташит (datasheet), внешний вид и структурная схема интегрального усилителя НЧ.
В микросхеме предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (переключение усилителя при перегреве при чрезмерных нагрузках на пониженную мощность), защита от скачков напряжения, режим отключения (Standby), режим включения/отключения входного сигнала (Mute), а также защита от «щелчка» при включении/выключении.
Технические характеристики
- Большой диапазон питающих напряжений - +/-40V;
- Большая выходная мощность - до 100Ватт;
- Функции Standby+Mute;
- Низкий THD;
- Низкий уровень шумов;
- Защита от короткого замыкания;
- Термозащита.
Рис. 1. Внешний вид микросхемы TDA7294.
Ниже показана цоколевка микросхемы TDA7294:
Рис. 2. Цоколевка микросхемы TDA7294.
Структурная схема
Рис. 3. Структурная схема микросхемы TDA7294.
Принципиальная схема
Назначение выводов приведено в таблице 1, а основные технические характеристики - в таблице 2.
Схема включения представлена на рисунке 4. Изображение печатной платы приведено на рисунке 5. Схема расположения элементов на плате изображена на рисунке 6.
Таблица 1. Назначение выводов микросхемы TDA7294.
| Номер вывода | Назначение |
| 1 | Общий |
| 2 | Инвертирующий вход |
| 3 | Неинвертирующий вход 1 |
| 4 | Неинвертирующий вход |
| Не используется | |
| 6 | Вывод схемы вольтдобавки |
| 7 | |
| 8 | Напряжение питания входного каскада |
| 9 | Вывод включения/отключения напряжения питания (режим покоя) |
| 10 | Вывод включения/отключения (переключения) входного сигнала |
| 11 | Не используется |
| 12 | Не используется |
| 13 | |
| 14 | Выход |
| 15 | Напряжение питания выходного каскада |
Таблица 2. Основные технические характеристики микросхемы TDA7294.
Рис. 4. Типовая схема включения микросхемы TDA7294.
Рис. 5. Изображение печатной платы для TDA7294.
Рис. 6. Схема расположения элементов на плате для TDA7294.
Типовая схема включения из даташита
Рис. 7. Принципиальная схема включения микросхемы TDA7294.
Мостовая схема включения
Рис. 8. Принципиальная схема мощного мостового усилителя НЧ на микросхемах TDA7294.
Печатную плату для мостового варианта включения микросхем TDA7294 можно взять из публикации Схема мостового УНЧ на двух микросхемах TDA7294 (170 Вт) .
Еще один вариант схемы и печатной платы
Рис. 9. Принципиальная схема высококачественного УМЗЧ на микросхеме TDA7294.
Электролитические конденсаторы, которые по 100мкФ на схеме, должны быть качественные, по возможности не полярные. Tсли в собранном усилителе слышны наводки, то попробуйте заменить перемычкой резистор, обозначенный на схеме сопротивлением 15 Ом (соединяющий землю и S-GND).
Рис. 10. Печатная плата к схеме высококачественного усилителя мощности на TDA7294.
Печатная плата - Скачать (17 КБ). Размеры - 60х45мм.
- -27В + 27В для нагрузки 4 Ом;
- -35В + 35В для нагрузки 8 Ом.
Литература:
- Баширов С.Р., Баширов А.С. - Современные интегральные усилители;
- Даташит на микросхему TDA7294 - Скачать (7-Zip архив, 1,2МБ);
- Форум forum.cxem.net.
Сейчас редакция сайт покажет несколько вариантов исполнения знаменитого низкобюджетного усилителя мощности звука на двух чипах TDA7294. Усилитель предназначен для подключения к нему двух АС мощностью по 150 Вт. Схемы и предусилители, собраны на основе распространённой для этой м/с схемотехники, поэтому приводить их снова не будем — .
Тут имеются предусилитель с регуляторами и усилитель мощности. Симметричный источник питания +/- 40 В на основе трансформатора 2x28V и двух конденсаторов 10000 мкФ. Два моно предусилителя, работающие параллельно при питании 18 В от LM7818, управляют микросхемами TDA. Все охлаждается внутри корпуса вентилятором, но из-за нагрева радиаторов их вывели за пределы корпуса. Предельная мощность выходит почти 2 х 100W (4 Ом) или 200W в мост. Все уместилось в корпус блока питания компьютера. Усилитель работает стабильно и без каких-либо неприятных посторонних звуков.
Параметры микросхемы TDA7294
- Непрерывная выходная мощность — 70 Вт (4 Ом нагрузки при +/- 27 В)
- Гармонические искажения — 0,005% (5 Вт, 1 кГц)
- Предельное напряжение — +/- 50 В (рекомендуется 10 — 40 В)
Этот самодельный УМЗЧ действительно имеет сравнительно высокую выходную мощность и небольшие размеры. Стоимость реализации проекта вышла в пределах 1000 рублей. Корпус и трансформатор достались бесплатно.
Фотографии конструкции УНЧ на TDA7294
Правда с этим трансформатором такая мощность будет достижима лишь в пиках сигнала. Принимая во внимание пропорции блока питания и трансформатора, он имеет не более 100 Вт, что недостаточно для долговременной RMS. Но и уподобляться китайским производителям карманных магнитофончиков, рисуя на них сотни ватт PMPO (предельная пиковая выходная мощность) тоже не будем. Реально от микросхемы можно снять до 70 Вт на канал, что в любом случае для дома очень даже не плохо.
В настоящее время в большинстве устройств, например, в аудиоусилителях, используются тороидальные трансформаторы (круглые), поскольку они занимают меньше места, имеют большую мощность и в меньшей степени рассеивают магнитное поле, но к сожалению, у них есть один недостаток. При включении возникает так называемый токовый импульс, который может достигать значения, в несколько раз превышающего мощность трансформатора. Результатом является выбивание предохранителей в электрической сети. Более того, конденсаторы в середине усилителя создают дополнительно короткое замыкание в момент включения питания, что может повредить силовые клеммы и детали.
Для всех трансформаторов (особенно тороидов) в источнике питания следует использовать защиту с задержкой тока (), так как в момент включения трансформатора будет пусковой ток в несколько раз превышающий номинальный, например: для 500 ВА номинальный ток составляет около 2 А, а при включении он может достигните значения 12 А.
Как работает система защиты? Операция заключается во временном ограничении тока, протекающего во время включения трансформатора, так что бросок тока не возникает. Через приблизительно 2 секунды реле включается и трансформатор переходит в нормальную работу. Вся схема построена на отдельной печатной плате, ее сборка очень проста.
С TDA7294 трудно взять желаемых 100 Вт. Поэтому трансформатор на 120 Вт вполне подходит. С ним может достигаться мощность порядка 2 x 60W и не больше.
А вообще, наигравшись с TDA и LM, рекомендуем посмотреть в сторону STK4241 или STK4050 . Они действительно более мощные и лучшие усилители звука. Что касается LM или TDA, по коэфициенту искажений их даже не сравнить с STK. Так что если вы собираетесь делать реально приличный усилитель мощностью 2 х 100 Вт, сделайте это на двух STK4050 (по паспорту они смело выдадут и по 200). В процессе радиолюбительской практики было сделано в общей сложности штук 10 усилителей на STK, и никто не подвел.
Одним из первых мною был собран усилитель на TDA7294 по схеме предложенной производителем.
Вместе с тем, качество воспроизведения звука особенно в области высоких частот меня не очень устраивало. В сети интернет мое внимание привлекла статья LINCOR, размещенная на сайте datagor.ru. Восторженные отзывы автора о звучании УМЗЧ на TDA7294, собранного по схеме источника тока, управляемого напряжением (ИТУН), меня заинтриговали. В результате мной был собран УМЗЧ по следующей схеме.
Схема работает следующим образом. Сигнал со входа IN поступает через проходной конденсатор C1 на низкоомное плечо обратной связи R1 R3, которое вместе с конденсатором C2 образует ФНЧ, препятствующий проникновению наводок и ВЧ шумов в звуковой тракт. Вместе с резистором R4, входная цепь создает первый сегмент ООС, Ку которого равен 2.34. Далее, если бы не токовый датчик R7, коэффициент усиления второй цепи задавался бы отношением R5/R6 и равнялся бы 45.5. Итоговый Ку был бы около 100. Однако, токовый датчик в схеме все-таки есть, и его сигнал суммируясь с падением напряжения на R6, создает частичную ООС по току. При наших номиналах схемы Ку =15.5.
Характеристики усилителя при работе на нагрузку 4 Ома:
– Рабочий диапазон частот (Гц) – 20-20000;
– Напряжение питания (В) – ±30;
– Номинальное входное напряжение (В) – 0.6;
– Номинальная выходная мощность (Вт) – 73;
– Входное сопротивление (кОм) – 9.4;
– THD при 60Вт, не более (%) – 0.01.
На печатной плате разведен параметрический стабилизатор на 12В, для питания сервисных цепей 9 и 10 TDA7294, представлен на рисунке.
В положении «Play!», усилитель находится в разблокированном состоянии и готов к работе ежесекундно. В положении «Mute» блокируются входные и выходные каскады микросхемы, а ее потребление снижается до минимальных дежурных токов. Емкости C11 C12 увеличены вдвое по сравнению со штатными для обеспечения большей задержки при включении и предотвращении щелчка в АС даже при длительном заряде конденсаторов блока питания.
Детали усилителя
Все резисторы, кроме R7 и R8, угольные или металлопленочные на 0.125–0.25Вт, типа С1-4, С2-23 или МЛТ–0.25. Резистор R7 – проволочный резистор на 5Вт. Рекомендуются белые SQP–резисторы в керамическом корпусе. R8 – резистор цепи Цобеля, угольный, проволочный или металлопленочный на 2Вт.
C1 – пленочный, максимально доступного качества, лавсановый или полипропиленовый. Удовлетворительный результат даст и К73–17 на 63В. C2 – керамический дисковый или любого другого типа, например К10–17Б. С3 – электролит максимально доступного качества на напряжение не менее 35 В, C4 C7, C8, C9 - пленочные типа К73–17 на 63 В. C5 C6 – электролитические на напряжение не менее 50 В. C11 C12 – любые электролитические на напряжение не менее 25 В. D1 – любой стабилитрон на 12…15 В мощностью не менее 0.5 Вт. Вместо микросхемы TDA7294 можно использовать TDA7296…7293. В случае использования TDA7296, TDA7295, TDA7293, необходимо откусить или отогнуть и не впаивать 5 ножку микросхемы.
Обе выходные клеммы усилителя «горячие», ни одна из них не заземлена, т.к. акустическая система также является звеном обратной связи. АС включается между и .
Ниже представлена компоновка платы с видами со стороны элементов и проводников, созданная с помощью программы Sprint-Layout_6.0.
Электрооборудование
