Повышение мощности усилителя на микросхеме TDA7294. Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема) Описание микросхемы TDA7294
Усилитель, сборку которого мы сегодня будем описывать, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Конечно, у «микросхемных» приборов есть ряд ограничений, поэтому усилители на «рассыпухе» могут обеспечить более высокие показатели. В то же время, выбранная нами схема имеет ряд преимуществ:
- она довольно простая;
- стоит дешевле;
- практически не нуждается в наладке;
- быстро собирается (буквально за вечер);
- по качеству превосходит многие усилители 70-х–80-х годов, и её вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить);
- такой вариант усилителя универсален (подходит и начинающему, и опытному радиолюбителю).
- Смотрите характеристики - какие устройства можно создать на её основе
Основные параметры усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Сразу отметим, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2–24 Ома, на активное сопротивление 4 Ома, при ёмкостной нагрузке +/- 15 мкФ, а также при индуктивной нагрузке +/- 1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках искажения оставались малыми. Стоит сказать, что величина искажений сильно зависит от источника питания (особенно на емкостной нагрузке).
Непосредственно с результатами измерений вы можете ознакомиться в приведённой ниже таблице:
| Параметр | Значение | Условия измерения |
| Рвых.макс, Вт (долговременная синусоидальная) | 36 | Напряжение питания +- 22В, Rн = 4 Ома |
| Диапазон частот по уровню -3 дБ | 9 Гц–50 кГц | Rн = 8 Ом, Uвых = 4 В |
| Кг, % (программой RMAA 5.5) | 0,008 | Rн = 8 Ом, Рвых = 16 Вт, f = 1 кГц |
| Чувствительность, В | 0,5 | Рвых.макс = 50 Вт, Rн = 4 Ом, Uип = +/-27 В |
Усилитель Hi-Fi на микросхеме TDA7294: схема и её описание
Подробная схема усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Схема данного 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.
Сразу отметим - никаких 80–ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40–60, но зато это будут честные долговременные ватты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80–120 Вт). В «китайских» ваттах это будет несколько тысяч. Если кого интересует - тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания.
И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по предлагаемой программе все учитывается автоматически).
Важно!!! Обязательно должен быть предохранитель как минимум в первичной обмотке трансформатора! Помните, что высокое напряжение опасно для жизни, а короткое замыкание может привести к пожару! И ещё: 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 повыситься 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.
Печатная плата и сборка усилителя на микросхеме TDA7294
Печатная плата односторонняя и имеет размеры 65х70 мм:
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 данной экспериментальной плате мы установили 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, ведь так надёжнее.
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 1х1 мм, то не страшно. Всё равно проводник не оборвётся. Кроме того, широкий проводник лучше держит тяжелые детали (а тонкий может просто отклеиться от платы).
На плате всего одна перемычка. Она лежит под выводами микросхемы, поэтому ее нужно монтировать первой, а под выводами оставить достаточно места, чтобы не замкнуло.
При монтаже применялись такие важные компоненты:
- резисторы мощностью 0,12 Вт (кроме R9);
- конденсаторы С9, С10, С12 К73-17 63В;
- конденсаторы С4 К10-47в 6,8 мкФ 25В.
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 задействовать.
В углах платы предусмотрено место для отверстий крепежных винтов М3. Можно крепить плату только за корпус микросхемы, но все же надежнее ещё и прихватить винтами.
Микросхему обязательно установить на радиатор площадью не менее 350 см2. Лучше больше. В принципе в неё 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 теплоёмкостью радиатора (то есть большая холодная железка), нежели рассеиванием в окружающую среду.
Металлический корпус микросхемы соединен с «минусом» питания. Отсюда возникают два способа установки её на радиатор:
- Через изолирующую прокладку. При этом радиатор может быть электрически соединен с корпусом.
- Напрямую, при этом радиатор обязательно электрически изолирован от корпуса.
Второй вариант обеспечивает лучшее охлаждение, но требует аккуратности (например, нельзя демонтировать микросхему при включенном питании).
В обоих случаях нужно использовать теплопроводящую пасту, причем в 1-м варианте она должна быть нанесена как между корпусом микросхемы и прокладкой, так и между прокладкой и радиатором.
Печатную плату в формате Sprint-Layout 4.0, схему в формате pdf и расположение деталей на плате в формате gif вы найдете в архиве ниже:
Отладка усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294
Как показывает практика, 90 % всех проблем с аппаратурой составляет её «неналаженность». То есть, спаяв очередную схему, и не сумев ее наладить, радиолюбитель ставит на ней крест, и во всеуслышание объявляет схему плохой. Поэтому наладка - это 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 питания и самим усилителем) включить предохранители порядка 1А. Кратковременно (примерно 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.
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 всё в порядке, подключаем нагрузку, ещё раз проверяем на отсутствие возбуждения уже с нагрузкой и всё - можно слушать!
Но лучше все же провести еще один тест. Дело в том, что самым мерзким видом возбуждения усилителя является «звон» (когда возбуждение появляется только при наличии сигнала, причем при его определенной амплитуде). Главная проблема в том, что его трудно обнаружить без осциллографа и звукового генератора (да и устранить непросто), а звук портится колоссально из-за огромных интермодуляционных искажений. На слух это обычно воспринимается как «тяжелый» звук, то есть без всяких дополнительных призвуков (так как 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.
Графическое изображение «звона» усилителя
Однако иногда подобные искажения бывают, и цепь С7R9 как раз и борется с ними. Но в нормальной микросхеме все хорошо и при отсутствии С7R9. Нам попадались экземпляры микросхемы со звоном. В них проблема решалась введением цепи С7R9 (поэтому мы её и применяем, хоть в даташите её и нет). Если подобная гадость имеет место даже при наличии С7R9, то можно попробовать ее устранить, «поиграв» с сопротивлением (его можно уменьшить до 3 Ом), но мы бы не советовали использовать такую микросхему. Это однозначно какой-то брак, и кто его знает, что в ней еще вылезет.
Как мы отмечали выше, «звон» можно увидеть только на осциллографе, а это оборудование есть далеко не у всех радиолюбителей. Хотя если хотите хорошо заниматься радиоэлектроникой, постарайтесь такие приборы заиметь или хотя бы где-то ими пользоваться. Чтобы всегда получать качественный звук, нужно обязательно проверяться на приборах. Помните, «звон» - это коварнейшая вещь, которая может испортить звучание тысячей способов.
Просмотреть ещё один метод сборки усилителя Hi-Fi на микросхеме TDA7294 вы можете в приведённом ниже видео:
Полный УНЧ 2х70 Ватт на TDA7294.
При сборке усилителя на микросхемах, TDA7294 является не плохим выбором. Ну, впрочем не будем останавливаться на технических характеристиках, их вы можете посмотреть в PDF файле TDA7294_datasheet, находящегося в папке для скачивания материала для сборки этого УНЧ. Как вы уже поняли из заголовка статьи, это схема полного усилителя, которая содержит в себе блок питания, каскады предварительного усиления сигнала с трех-полосным регулятором тембра, реализованные на двух распространенных операционных усилителях 4558, два канала оконечных каскадов, а также узел защиты. Принципиальная схема показана ниже:
При напряжении питания ±35 Вольт на нагрузку 8 Ом получите 70 Ватт мощности.
Исходники печатной платы следующие:
Печатная плата LAY6 формата:
Расположение элементов на плате усилителя:
Фото-вид LAY формата платы:
На плате имеется разъем J5 для подключения термодатчика (Bimetal Thermostat), обозначен он B60-70. В нормальном режиме его контакты разомкнуты, при нагревании до 60°С контакты замыкаются, реле отключает нагрузку. В принципе можно применить и термо-датчики с нормально замкнутыми контактами, расчитанными на срабатывание при 60...70°С, только включить его нужно в разрыв эмиттера транзистора Q6 и общего провода, при этом разъем J5 не используется. Если вы не собираетесь использовать данную функцию – оставьте разъем J5 пустым.
Операционные усилители установлены в панельки. Реле на напряжение срабатывания 12 Вольт с двумя группами переключающихся контактов, контакты должны выдерживать 5 Ампер.
Печатная плата предохранителей LAY6 формата:
Фото-вид LAY формата платы предохранителей:
Разъем питания узла защиты находится на плате чуть выше разъема J5. Просто сделайте перемычу двумя проводами между этим разъемом и основным разъемом питания как показано на снимке ниже:
Внешние соединения:
Дополнительная информация:
4Ом – 2х18В 50Гц
8Ом – 2х24В 50Гц
При питании 2х18В 50Гц:
Резисторы R1, R2 – 1 кОм 2Вт
Резистор RES – 150 Ом 2Вт
При питании 2х24В 50Гц:
Резисторы R1, R2 – 1,5 кОм 2Вт
Резистор RES – 300 Ом 2Вт
Операционный усилитель JRC4558 можно заменить на NE5532 или TL072.
Обращаем ваше внимание, со стороны проводников печатной платы между контактами катушки реле установлен диод LL4148 в SMD исполнении, можно припаять обычный 1N4148.
Возле регулятора громкисти на плате есть точка GND, она предназначена для заземления корпусов всех регуляторов. Этот отрезок голого медного провода хорошо видно на главной картинке новости.
Список элементов для повторения схемы усилителя на TDA7293 (TDA7294):
Конденсаторы электролитические:
10000mF/50V – 2 шт.
100mF/50-63V – 9 шт.
22mF – 5 шт.
10mF – 6 шт.
47mF – 2 шт.
2,2mF – 2 шт.
Конденсаторы пленочные:
1 mF – 8 шт.
100n – 8 шт.
6n8 – 2 шт.
4n7 – 2 шт.
22n – 2 шт.
47n – 2 шт.
100pF – 2 шт.
47pF – 4 шт.
Резисторы 0,25W:
220R – 1 шт.
680R – 2 шт.
1K – 6 шт.
1K5 – 2 шт.
3K9 – 4 шт.
10K – 10 шт.
20K – 2 шт.
22K – 8 шт.
30K – 2 шт.
47K – 4 шт.
220K – 3 шт.
Резисторы 0,5W:
Резисторы 2 Вт:
RES - 300R – 2 шт.
100R – 2 шт.
Диоды:
Стабилитроны 12V 1W – 2 шт.
1n4148 – 1 шт.
LL4148 – 1 шт.
1n4007 – 3 шт.
Мост 8...10A – 1 шт.
Переменные резисторы:
A50K – 1 шт.
B50K – 3 шт.
Микросхемы:
NE5532 – 2 шт.
TDA7293 (TDA7294) – 2 шт.
Разъемы:
3х – 1 шт.
2х – 2 шт.
Реле – 1 шт.
Транзисторы:
BC547 – 5 шт.
LM7812 – 1 шт.
Скачать принципиальную схему усилителя на TDA7294, TDA7294_datasheet, печатные платы формата LAY6 вы можете одним файлом с нашего сайта. Размер архива – 4 Mb.
Обновлено: 27.04.2016
Отличный усилитель для дома можно собрать на микросхеме TDA7294. Если вы не сильны в электронике, то такой усилитель идеальный вариант, он не требует тонкой настройки и отладки как транзисторный усилитель и прост в построении в отличие от лампового усилителя.
Микросхема TDA7294 выпускается вот уже на протяжении 20 лет и до сих пор не потеряла своей актуальности, и по прежнему востребована в кругу радиолюбителей. Для начинающего радиолюбителя, эта статья станет хорошим подспорьем для знакомства с интегральными усилителями звуковой частоты.
В этой статье я постараюсь подробно расписать устройство усилителя на TDA7294. Основной акцент сделаю на стерео усилителе, собранном по обычной схеме (1 микросхема на канал) и вкратце расскажу про мостовую схему (2 микросхемы на канал).
Микросхема TDA7294 и ее особенности
TDA7294 – детище компании SGS-THOMSON Microelectronics, эта микросхема представляет собой усилитель низкой частоты AB класса, и построена на полевых транзисторах.
Из достоинств TDA7294 можно отметить следующее:
- выходная мощность, при искажениях 0,3–0,8 %:
- 70 Вт для нагрузки сопротивлением 4 Ом, обычная схема;
- 120 Вт для нагрузки сопротивлением 8 Ом, мостовая схема;
- функция приглушения (Mute) и функция режима ожидания (Stand-By);
- низкий уровень шумов, малые искажения, диапазон частот 20–20000 Гц, широкий диапазон рабочих напряжений - ±10–40 В.
Технические характеристики
| Технические характеристики микросхемы TDA7294 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Параметр | Условия | Минимум | Типовое | Максимум | Единицы |
| Напряжение питания | ±10 | ±40 | В | ||
| Диапазон воспроизводимых частот | Cигнал 3 db Выходная мощность 1Вт |
20-20000 | Гц | ||
| Долговременная выходная мощность (RMS) | коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ±35 В, Rн = 8 Ом Uп = ±31 В, Rн = 6 Ом Uп = ±27 В, Rн = 4 Ом |
60 60 60 |
70 70 70 |
Вт | |
| Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек. | коэф-т гармоник 10%: Uп = ±38 В, Rн = 8 Ом Uп = ±33 В, Rн = 6 Ом Uп = ±29 В, Rн = 4 Ом |
100 100 100 |
Вт | ||
| Общие гармонические искажения | Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1–50Вт; 20–20000Гц |
0,005 | 0,1 | % | |
| Uп = ±27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1–50Вт; 20–20000Гц |
0,01 | 0,1 | % | ||
| Температура срабатывания защиты | 145 | °C | |||
| Ток в режиме покоя | 20 | 30 | 60 | мА | |
| Входное сопротивление | 100 | кОм | |||
| Коэффициент усиления по напряжению | 24 | 30 | 40 | дБ | |
| Пиковое значение выходного тока | 10 | А | |||
| Рабочий диапазон температур | 0 | 70 | °C | ||
| Термосопротивление корпуса | 1,5 | °C/Вт | |||
Назначение выводов
| Назначение выводов микросхемы TDA7294 | |||
|---|---|---|---|
| Вывод микросхемы | Обозначение | Назначение | Подключение |
| 1 | Stby-GND | «Сигнальная земля» | «Общий» |
| 2 | In- | Инвертирующий вход | Обратная связь |
| 3 | In+ | Неинвертирующий вход | Вход аудиосигнала через разделительный конденсатор |
| 4 | In+Mute | «Сигнальная земля» | «Общий» |
| 5 | N.C. | Не используется | – |
| 6 | Bootstrap | «Вольтодобавка» | Конденсатор |
| 7 | +Vs | Питание входного каскада (+) | |
| 8 | -Vs | Питания входного каскада (-) | |
| 9 | Stby | Режим ожидания | Блок управления |
| 10 | Mute | Режим приглушения | |
| 11 | N.C. | Не используется | – |
| 12 | N.C. | Не используется | – |
| 13 | +PwVs | Питания выходного каскада (+) | Плюсовая клемма (+) блока питания |
| 14 | Out | Выход | Выход аудиосигнала |
| 15 | -PwVs | Питания выходного каскада (-) | Минусовая клемма (-) блока питания |
Обратите внимание. Корпус микросхемы связан с минусом питания (выводы 8 и 15). Не забывайте про изоляцию радиатора от корпуса усилителя или изоляцию микросхемы от радиатора, установив ее через термопрокладку.
Также хочу заметить, что в моей схеме (как и в даташите) нет разделения входных и выходных «земель». Поэтому в описании и на схеме определения «общий», «земля», «корпус», GND следует воспринимать как понятия одного толка.
Отличие в корпусах
Микросхема TDA7294 выпускается двух видов – V (вертикальный) и HS (горизонтальный). TDA7294V, имея классическое вертикальное исполнение корпуса, первой сошла с конвейера и до настоящего времени является наиболее распространённой и доступной.
Комплекс защит
Микросхема TDA7294 имеет ряд защит:
- защита от перепадов напряжения питания;
- защита выходного каскада от короткого замыкания или перегрузки;
- тепловая защита. При нагреве микросхемы до 145 °С включается режим приглушения (Mute), а при 150 °С включается режим ожидания (Stand-By);
- защита выводов микросхемы от электростатических разрядов.
Усилитель мощности на TDA7294
Минимум деталей в обвязке, простая печатная плата, терпение и заведомо годные детали позволят вам без труда собрать недорогой УМЗЧ на TDA7294 с чистым звучанием и хорошей мощностью для домашнего использования.
Вы можете подключить данный усилитель непосредственно к линейному выходу звуковой карты компьютера, т.к. номинальное входное напряжение усилителя 700 мВ. А уровень номинального напряжения линейного выхода звуковой карты регламентируется в пределах 0,7–2 В.
Структурная схема усилителя
На схеме представлен вариант стерео усилителя. Структура усилителя по мостовой схеме аналогична – также две платы с TDA7294.
- А0 . Блок питания
- А1 . Блок управления режимами Mute и Stand-By
- A2 . УМЗЧ (левый канал)
- A3 . УМЗЧ (правый канал)
Обратите внимание на подключение блоков. Неправильная разводка проводов внутри усилителя может вызвать дополнительные помехи. Чтобы максимально минимизировать шумы следуйте нескольким правилам:
- Питание к каждой плате усилителя нужно подводить отдельным жгутом.
- Провода питания должны быть свиты в косичку (жгут). Это позволит компенсировать магнитные поля, создаваемые протекающим по проводникам током. Берем три провода («+», «-», «Общий») и плетем из них косичку с легким натягом.
- Избегайте «земляных петель». Это такая ситуация когда общий проводник, соединяя блоки, образует замкнутый контур (петлю). Подключение общего провода должно идти последовательно от входных разъемов к регулятору громкости, от него к плате УМЗЧ и дальше на выходные разъемы. Желательно использовать изолированные от корпуса разъемы. А для входных цепей также экранированные провода в изоляции.
Перечень деталей для БП TDA7294:
Приобретая трансформатор, обратите внимание, что на нем пишут действующее значение напряжения – U Д, и, замерив вольтметром вы также увидите действующее значение. На выходе после выпрямительного мостика конденсаторы заряжаются до амплитудного напряжения – U А. Амплитудное и действующее напряжения связаны следующей зависимостью:
U А = 1,41 × U Д
Согласно характеристикам TDA7294 для нагрузки сопротивлением 4 Ом оптимальное напряжение питания ±27 вольт (U А). Выходная мощность при таком напряжении будет 70 Вт. Это оптимальная мощность для TDA7294 – уровень искажений составит 0,3–0,8 %. Увеличивать питание для повышения мощности нет смысла т.к. уровень искажений растет лавинообразно (см. график).
Вычисляем необходимое напряжение каждой вторичной обмотки трансформатора:
U Д = 27 ÷ 1,41 ≈ 19 В
У меня трансформатор с двумя вторичными обмотками, с напряжением на каждой обмотке 20 вольт. Поэтому на схеме я обозначил клеммы питания как ± 28 В.
Для получения 70 Вт на канал, учитывая КПД микросхемы 66 %, считаем мощность трансформатора:
P = 70 ÷ 0,66 ≈ 106 ВА
Соответственно для двух TDA7294 это 212 ВА. Ближайший стандартный трансформатор, с запасом, будет на 250 ВА.
Здесь уместно заявить, что мощность трансформатора посчитана для чистого синусоидального сигнала, для реального музыкального звука возможны поправки. Так, Игорь Рогов утверждает , что для усилителя мощностью 50 Вт, достаточно будет трансформатора на 60 ВА.
Высоковольтная часть БП (до трансформатора) собирается на печатной плате 35×20 мм, можно и навесным монтажом:
Низковольтная часть (А0 по структурной схеме) собрана на печатной плате 115×45 мм:
Все платы усилителя доступны в одном .
Данный блок питания для TDA7294 рассчитан на две микросхемы. Для большего количества микросхем придется заменить диодный мост и увеличить емкость конденсаторов, что повлечет за собой изменение габаритов платы.
Блок управления режимами Mute и Stand-By
Микросхема TDA7294 обладает режимом ожидания (Stand-By) и режимом приглушения (Mute). Управление этими функциями происходит через выводы 9 и 10 соответственно. Режимы будут включены пока на этих выводах напряжение отсутствует или оно меньше +1,5 В. Чтобы «разбудить» микросхему достаточно подать на выводы 9 и 10 напряжение больше +3,5 В.
Для одновременного управления всеми платами УМЗЧ (особенно актуально для мостовых схем) и экономии радиодеталей есть резон собрать отдельный блок управления (А1 по структурной схеме):
Список деталей для блока управления:
- Диод (VD1) . 1N4001 или аналогичный.
- Конденсаторы (C1, C2) . Полярные электролитические, отечественные K50-35 или импортные, 47 мкФ 25 В.
- Резисторы (R1–R4) . Обычные маломощные.
Печатная плата блока имеет размеры 35×32 мм:
Задача блока управления обеспечить бесшумное включение и отключение усилителя за счет режимов Stand-By и Mute.
Принцип работы следующий. При включении усилителя, вместе с конденсаторами блока питания, заряжается и конденсатор C2 блока управления. Как только он зарядится, режим Stand-By отключится. Чуть дольше заряжается конденсатор C1, поэтому режим Mute отключится во вторую очередь.
При отключении усилителя от сети первым разряжается конденсатор C1 через диод VD1 и включает режим Mute. Затем разряжается конденсатор C2 и устанавливает режим Stand-By. Микросхема замолкает, когда конденсаторы блока питания имеют заряд порядка 12 вольт, поэтому никаких щелчков и прочих звуков не слышно.
Усилитель на TDA7294 по обычной схеме
Схема включения микросхемы неинвертирующая, концепция соответствует оригинальной из даташита, только изменены номиналы компонентов для улучшения звуковых характеристик.
Список деталей:
- Конденсаторы:
- C1 . Пленочный, 0,33–1 мкФ.
- С2, С3 . Электролитические, 100–470 мкФ 50 В.
- С4, С5 . Пленочные, 0,68 мкФ 63 В.
- С6, С7 . Электролитические, 1000 мкФ 50 В.
- Резисторы:
- R1 . Переменный сдвоенный с линейной характеристикой.
- R2–R4 . Обычные маломощные.
Резистор R1 сдвоенный т.к. усилитель стерео. Сопротивление не более 50 кОм с линейной, а не логарифмической характеристикой для плавной регулировки громкости.
Цепь R2C1 представляет собой фильтр верхних частот (ФВЧ), подавляет частоты ниже 7 Гц, не пропуская их на вход усилителя. Резисторы R2 и R4 должны быть равны для обеспечения устойчивой работы усилителя.
Резисторы R3 и R4 организуют цепь отрицательной обратной связи (ООС) и задают коэффициент усиления:
Ку = R4 ÷ R3 = 22 ÷ 0,68 ≈ 32 дБ
Согласно даташиту коэффициент усиления должен лежать в пределах 24–40 дБ. Если меньше, то микросхема будет самовозбуждаться, если больше – вырастут искажения.
Конденсатор C2 участвует в цепи ООС, лучше взять с большей емкостью, чтобы снизить его влияние на низкие частоты. Конденсатор C3 обеспечивает увеличение напряжения питания выходных каскадов микросхемы – «вольтодобавка». Конденсаторы C4, C5 устраняют наводки вносимые проводами, а C6, C7 дополняют емкость фильтра блока питания. Все конденсаторы усилителя, кроме C1, должны быть с запасом по напряжению, поэтому берем на 50 В.
Печатная плата усилителя односторонняя, довольно компактная – 55×70 мм. При ее разработке стояла цель развести «землю» звездой, обеспечить универсальность и при этом сохранить минимальные габариты. Думаю это одна из самых маленьких плат для TDA7294. Данная плата рассчитана под установку одной микросхемы. Для стерео варианта, соответственно, понадобится две платы. Их можно установить рядом или одну над другой как у меня. Подробнее про универсальность расскажу чуть позже.
Радиатор, как видите, указан на одной плате, а вторая, аналогичная, крепится к нему сверху. Фотографии будут чуть дальше.
Усилитель на TDA7294 по мостовой схеме
Мостовая схема это сопряжение двух обычных усилителей с некоторыми поправками. Такое схемотехническое решение рассчитано для подключения акустики сопротивлением не 4, а 8 Ом! Акустика подключается между выходами усилителей.
Отличий от обычной схемы всего два:
- входной конденсатор C1 второго усилителя подключается к «земле»;
- добавлен резистор обратной связи (R5).
Печатная плата также представляет собой комбинацию из усилителей по обычной схеме. Размер платы – 110×70 мм.
Универсальная плата для TDA7294
Как вы уже заметили, вышеупомянутые платы по сути одинаковые. Следующий вариант печатной платы полностью подтверждает универсальность. На этой плате можно собрать стерео усилитель 2×70 Вт (обычная схема) или моно усилитель 1×120 Вт (мостовая). Размер платы – 110×70 мм.
Обратите внимание. Для использования этой платы в мостовом варианте, необходимо установить резистор R5, а перемычку S1 установить в горизонтальном положении. На рисунке эти элементы изображены пунктиром.
Для обычной схемы резистор R5 не нужен, а перемычку необходимо установить в вертикальном положении.
Сборка и наладка
Сборка усилителя не вызовет особых трудностей. Как таковой наладки усилитель не требует и заработает сразу при условии, что все собрано правильно и микросхема не бракованная.
Перед первым включением :
- Убедитесь в правильном монтаже радиодеталей.
- Проверьте правильность подключения проводов питания, не забывайте, что на моей плате усилителя «земля» находится не по центру между плюсом и минусом, а с краю.
- Убедитесь, что микросхемы изолированы от радиатора, если нет, то проверьте отсутствие контакта радиатора с «землей».
- Подавайте питание по очереди на каждый усилитель, так есть шанс не сжечь сразу все TDA7294.
Первое включение :
- Нагрузку (акустику) не подключаем.
- Входы усилителей замыкаем на «землю» (замкнуть X1 с X2 на плате усилителя).
- Подаем питание. Если с предохранителями в БП все нормально и ничего не задымилось, то запуск удался.
- Мультиметром проверяем отсутствие постоянного и переменного напряжения на выходе усилителя. Допускается незначительное постоянное напряжение, не более ±0,05 вольта.
- Отключаем питание и проверяем на нагрев корпус микросхемы. Будьте внимательны, конденсаторы в БП долго разряжаются.
- Через переменный резистор (R1 по схеме) подаем звуковой сигнал. Включаем усилитель. Звук должен появиться с небольшой задержкой, а при выключении сразу пропадать, это характеризует работу блока управления (A1).
Заключение
Надеюсь, данная статья поможет вам собрать качественный усилитель на TDA7294. Напоследок представляю несколько фотографий в процессе сборки, не обращайте внимания на качество исполнения платы, старый текстолит неравномерно протравился. По результатам сборки были сделаны некоторые правки, поэтому платы в файле.lay немного отличаются от плат на фотографиях.
Усилитель изготавливался для хорошего знакомого, он придумал и реализовал такой оригинальный корпус. Фотографии стерео усилителя на TDA7294 в сборе:
На заметку : Все печатные платы собраны в одном файле. Для переключения между "печатками" покликайте по вкладкам как показано на рисунке.
Список файлов
Наверное, любой радиолюбитель знаком с микросхемой : простая схема, хорошее качество звука, невысокая цена. Недавно я решил взглянуть на с другой стороны, вновь наткнувшись на статью об усилителе «MF-1» от Lincor.
Это моя первая статья, она предназначена начинающим любителям хорошего звука. Также представлен чертёж ПП и вариант изготовления корпуса усилителя.
Знакомство с у меня прошло не очень гладко. В то время попадалось очень много подделок. Горели они иногда сразу при первой подаче питания, а если и запускались, выдавали не звук, а что-то отдаленно его напоминающее, из за чего хотелось облить плату бензином и поджечь избавиться от этого УНЧ и никогда о нём не вспоминать. Может виной тому послужила ещё и моя неопытность, а может топология платы собственного изготовления размером 35×45 мм (при воспоминании о той плате у автора пробегают по телу крупнопупырчатые мурашки).
После прочтения было принято решение о сборке по следующим критериям:
1) чистый оконечник без регулятора громкости (усилитель работает в связке с ПК, с него же и регулируется звук),
2) 2 канала усиления по схеме двойное моно (были 2 трансформатора от УМ Вега,
3) более низкий коэфф. взаимного проникновения каналов и красивое стерео),
4) принудительное охлаждение с помощью 2х компьютерных кулеров и вентиляторов на малых оборотах,
5) и всё это обязательно в корпусе в виде законченной конструкции, которую не стыдно выложить на Датагор.
Мой вариант ПП
Корпусом послужил, как это ни странно, самодельный усилитель моего соседа, бывшего радиолюбителя, собраный в корпусе неизвестного лабораторного прибора. Усилок был выставлен на лестничную площадку, т.к. был ему уже без надобности, а в мусор выбрасывать жаль. Об этом корпусе я и вспомнил, когда решил собрать «MF-1».
В процессе доработки корпуса использовались простые и недорогие детали:
Уголок алюминиевый 15×15 х 1 мм, купил в «ХоумЦентре».
Болты М3 с потайной шляпкой, гайки.
Металлические проставки с резьбой М3.
И вот что у нас получилось:
Трансформаторы и фильтр
Выпрямители
Оконечники с кулерами
Настал черед панелей. Т.к. охлаждение у нас вентилятором, воздух должен куда-то выходить и откуда-то заходить. Первым делом начал пилить заднюю панель с отверстием для выхода воздуха:
Все делалось с помощью дрели, электролобзика, гравера и надфилей. Теперь вырезаем решетку из корпуса компьютерного БП, зачищаем края отверстия:
Теперь берем паяльную кислоту, паяльник мощностью не менее 100 Вт и припаиваем решетку к панели в нескольких местах:
Размещаем на панели входные и выходные разъемы, ОБЯЗАТЕЛЬНО ИЗОЛИРУЯ ИХ от корпуса
:
Припаиваем вывод экранировки корпуса к панели. Это будет ЕДИНСТВЕННОЕ место соединения корпуса с общим проводом питания.
Соединяем корпус с земляными контактами входных разъемов через резисторы 1-2 Вт номиналом 1,5-2 Ом. Эти меры нужны для того, чтобы не схватить «земляную петлю», которая будет гадить нам в виде фона 50 Гц.
Задняя панель на месте:
Теперь переносим цепь Цобеля с платы на выходные разъемы УМ. На плате ей не совсем место, т.к. она (цепь) является резонансной системой:
Теперь дело за передней панелью. На ней расположен только тумблер питания. Сама панель из алюминия, за ней вплотную расположена фальшпанель из в меру мягкого пластика, на котором можно закрепить что угодно винтами М3 с потайными головками. Кнопку использовал от старой мертвой кассетной деки Wilma-104-Stereo:
Панель крепится на жестяных уголках с помощью болтов под шестигранник. Вот и все, усилитель готов!
Итоги
Про звук я написал комментарий еще в теме про :Ребята, я НЕ узнал ! Не думал что когда-нибудь скажу такое, но это так! Приятный мягкий бас, отчетливые высокие (теперь я различаю перкуссию и хлопки в ладоши на треках, которые наизусть знаю), и все это удовольствие на самодельных трехполосных ЗЯ с басовиками на 8".
Всех, кого отталкивает повышенный уровень ВЧ, хочу успокоить: на слух это ощущается не как подъем высоких, а как повышение качества источника, увеличение «прозрачности».
И я до сих пор не отказываюсь от своих слов. За несколько месяцев усилитель мне нисколько не надоел, как у меня часто бывает. Звук не раздражает, хочется слушать всё и помногу, не важно, на малой или высокой громкости.
Кстати, про малую громкость. Есть у этого УНЧ приятная особенность: на любом уровне громкости слушатель не испытывает недостатка НЧ, что можно сравнить с использованием ТКРГ, только с плавной (правильной) регулировкой и без завала СЧ.
В моём варианте плата немного переделана. Выбор режимов «mute» и «standby» выкинут за ненадобностью, основной банк ёмкости конденсаторов перенесен ближе к МС.
Питание 2×23 В. В выпрямителе используются диоды КД213Б. Электролиты зашунтированы емкостью 100 нФ, вторички трансформатора - 47 нФ.
Каждая МС изолирована от радиаторов слюдяной пластиной, радиаторы же в свою очередь заземлены на корпус.
Все провода скручены между собой с целью уменьшения помех.
Фона не слышно даже с открытым входом даже вплотную у динамика. Цель, так сказать, достигнута!
Далее в планах просверлить отверстия для забора воздуха в правой части нижней крышки корпуса, изготовить устройство регулировки оборотов вентилятора с контролем температуры радиаторов, возможно встроить предусилитель с регулятором тембров, ну и покрасить корпус.
Дополнение микросхемы TDA7294 мощными комплементарными транзисторами, управляемыми с ее выходного каскада, увеличивает номинальную выходную мощность УМЗЧ до 100 Вт с нагрузкой 4 Ом. Помимо отечественных транзисторов, для этой цели можно рекомендовать и более мощные импортные. Применение автором в конструкции малошумного вентилятора – "кулера" от компьютерного процессора позволило уменьшить размеры теплоотводов и усилителя.
УМЗЧ на микросхеме TDA7294 приобрел заслуженную популярность у радиолюбителей. При минимуме затрат можно собрать высококачественный УМЗЧ.
Вариант усилителя на микросхеме TDA7294, оказывается более надежным при работе на реальную нагрузку, но его основные технические характеристики остаются прежними: небольшой для выходной мощности 5 Вт коэффициент нелинейных искажений увеличивается до 0,5 % при мощности более 50 Вт. На нагрузке сопротивлением 4 Ом не удается достичь выходной мощности более 80 Вт. Рекомендованная же фирмой – изготовителем мостовая схема включения микросхемы не предусматривает возможность работы с нагрузкой сопротивлением 4 Ом.
Показанный здесь вариант усилителя, его схема показана на рис.1 решает проблему с повышением выходной мощности и уменьшения коэффициента нелинейных искажений при выходной мощности более 50 Bт по сравнению с типовой схемой включения микросхемы. Для снижения нагрузки на выходной каскад микросхемы, встроен дополнительный двухтактный повторитель на мощных биполярных транзисторах, которые работают в режиме В. Искажения типа "лесенка" в выходном каскаде отсутствуют потому, что выход микросхемы также соединен с нагрузкой через низкоомный резистор, а напряжение ООС снимается с эмиттерной цепи дополнительных транзисторов. Резистор R7 обеспечивает быструю разрядку емкости эмиттерных переходов транзисторов выходного каскада.
Основные технические характеристики:
Входное сопротивление: 22 кОм
Входное напряжение: 0,8 В
Номинальная выходная мощность: 100 Вт/4 Ом
Полоса воспроизводимых частот: 20 – 20000 Гц
К недостатку предлагаемого УМЗЧ, по сравнению с вариантом по типовой схеме включения микросхемы, можно отнести более крутой рост нелинейных искажений при выходной мощности, близкой к максимальной. В типовой схеме ограничение выходного сигнала имеет более "мягкий" характер.
Упрощенная структурная схема TDA7294, показанная на рис. 1, позволяет сделать следующее предположение. В цепях выходных транзисторов микросхемы включены резистивные датчики тока, поэтому при напряжении выходного сигнала, близкого к напряжению питания (когда ток через мощные транзисторы микросхемы максимален), блок защиты начинает плавно ограничивать ток в нагрузке, полевые транзисторы выходного каскада, вероятно, тоже способствуют более мягкому ограничению. Дополнительные же транзисторы этого УМЗЧ такой цепью слежения не охвачены, и возникает "жесткое" ограничение выходного сигнала, что заметно на слух.
Уменьшение емкости С6, С7 в сравнении с указанной в схеме, ведет к неустойчивой работе УМЗЧ на большой мощности, но увеличение емкости может привести к выходу из строя транзисторов VT1, VT2, так как при замыкании в нагрузке узел защиты микросхемы не всегда обеспечивает надежную защиту дополнительных транзисторов до того момента, когда сработают предохранители FU1, FU2. Усилитель питается от нестабилизированного блока питания от сети 220 В.
Не все детали, приобретаемые на радиорынках, отличаются высоким качеством. Попадаются микросхемы, склонные к самовозбуждению. В описанном варианте, самовозбуждение некоторых микросхем приходится устранять подбором и конденсатора С6.
В УМЗЧ по предлагаемой здесь схеме даже при небольшом самовозбуждении возникают искажения типа "ступенька". Если нет возможности заменить "неудачную" микросхему, эффект можно устранить, подпаяв параллельно резистору R7 конденсатор емкостью 0,047-0,15 мкФ. Самовозбуждение также устраняют снижением глубины ООС (увеличением сопротивления резистора R3), при этом повышается чувствительность усилителя.
Детали в усилителе использованы:
- резисторы МЛТ
- конденсаторы C1 — K73-17, КМ-6; С2 – КТ-1, КМ-5; С8 – K73-17; СЗ-С7 — К50-35 или импортные.
- дроссель L1 — 25 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм — намотан на каркасе диаметром 5 мм в два слоя.
Два канала усилителя собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм; ее чертеж с расположением элементов показан на рис.2 (контур вентиляторов условно прозрачный).
На печатной плате для блокировочных конденсаторов С9, С10 место не предусмотрено. Применение транзисторов, значительно отличающихся по коэффициенту передачи тока базы, на надежности и качестве звучания практически не отражается.
Отсутствие тока покоя позволяет использовать вентилятор ("кулер") от процессора "Pentium" для охлаждения теплоотводов обоих каналов усилителя. Плату и вентиляторы необходимо установить так, чтобы потоки теплого воздуха не нагревали другие детали усилителя.
Мощные транзисторы смонтированы параллельно плоскости печатной платы металлической поверхностью теплоотвода к кулеру. На плоской стороне кулера необходимо просверлить сквозные отверстия диаметром 2,5 мм, совпадающие с отверстиями в печатной плате, затем нарезать резьбу МЗ. Через отверстия в плате вентилятор винтами прижимают к транзисторам. На них необходимо положить тонкие слюдяные прокладки и смазать теплопроводящей пастой.
Под головки винтов со стороны дорожек нужно подложить шайбы диаметром 10-12 мм или небольшую металлическую пластину, чтобы плотно прижать транзисторы к поверхности теплоотвода. Между печатной платой и транзисторами положите тонкий картон толщиной 0,5-0,8 мм, он обеспечит равномерный прижим транзисторов к плоскости вентилятора, так как их толщина не всегда одинакова, даже для изготовленных в одной партии выпуска.
Микросхема DA1 расположена на дополнительном теплоотводе с эффективной площадью поверхности не менее 50 см 2 .
Дорожки на печатной плате, по которым подается напряжение питания к выходным транзисторам, желательно "усилить", пропаяв вдоль них медный луженый провод диаметром около 1 мм.
Усилитель, собранный из исправных деталей, налаживания не требует и может быть повторен даже начинающими радиолюбителями. Эксплуатация в течение двух лет показала его высокую надежность.
С новой разводкой, а так же с креплением микросхемы и транзисторов на одном радиаторе.