Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах. Трекаскадный УНЧ с непосредственной связью

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

Назначение выводов

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:

1. Питание к каждой плате усилителя нужно подводить отдельным жгутом.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. 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 :

1. Убедитесь в правильном монтаже радиодеталей.
2. Проверьте правильность подключения проводов питания, не забывайте, что на моей плате усилителя «земля» находится не по центру между плюсом и минусом, а с краю.
3. Убедитесь, что микросхемы изолированы от радиатора, если нет, то проверьте отсутствие контакта радиатора с «землей».
4. Подавайте питание по очереди на каждый усилитель, так есть шанс не сжечь сразу все TDA7294.

Первое включение :

1. Нагрузку (акустику) не подключаем.
2. Входы усилителей замыкаем на «землю» (замкнуть X1 с X2 на плате усилителя).
3. Подаем питание. Если с предохранителями в БП все нормально и ничего не задымилось, то запуск удался.
4. Мультиметром проверяем отсутствие постоянного и переменного напряжения на выходе усилителя. Допускается незначительное постоянное напряжение, не более ±0,05 вольта.
5. Отключаем питание и проверяем на нагрев корпус микросхемы. Будьте внимательны, конденсаторы в БП долго разряжаются.
6. 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

ОБЗОР УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ PAM8403. 2 КАНАЛА ПО 3 Вт.

Данный усилитель мощности отличается своей миниатюрностью и сравнительно высокой выходной мощностью, поскольку это усилитель класса D. Микросхема PAM8403 имеет два мостовых канала обеспечивающих выходную мощность 3 Вт на нагрузку 4 Ома при напряжении питания свего 5 вольт. Частота осциляции составляет 260 кГц, что позволяет перекрывать звуковой диапазон с завалом на краях всего 3 дБ.
Принципиальная схема миниатюрного усилителя мощности приведена ниже:

Собранная плата усилителя выглядит очень компактно и не требует каких либо пояснений о подключении:

Судя по количеству заказов эти усилители продают уже не на штуки, а на киллограммы...

Ну и конечно же несколько отзывов по данному усилителю:
Доставка по времени норм, сам усилитель произвел фурор на моё сознание, как такая бздюлька может так хорошо работать!? Планировал подключать к маленьким динамикам, а как выяснилось он отлично тянет и динамики помощнее, реально вещь!
не знаю как там 15 ватт, но работает чисто и громко
Получил 2 экземпляра. Проверил пока только один. Нагружал на колонки S-30. Источник питание 12 вольт 4 ампера. Источник сигнала линейный выход компьютера. На слух звучание очень даже приличное. Снятие характеристик не проводил, да оно и не нужно. В качестве усилителя компьютера, телевизора или другой небольшой переносной аккустической системы лучше не придумать. При подключении входа экранированным проводом никаких шумов нет.
ожидаемый результат совпал со многими отзывами, усилитель работает от блока 9 и 12 вольт, при подключении к аппаратуре фон пропадает, помогут качественные шнуры и кабели... нагрузить на полную можно, но радиатор очень нужен, при загрузке на 50% всё ок. вставил во внешнюю автоколонку, для моментов на отдыхе при подключении к ноутбуку, работает. При прослушивании музыки со смартфона более чем на 80 % начал "глотать" пики нагрузки и уменьшил звук сам собой,
Удивительный усилитель! я использовал его в моей DIY мобильных динамиков и она работает очень хорошо! Качество звука отличное. есть некоторый шум, но это тихо и не слышал его, когда вы, например, играть музыку. я запустить его на 2 s 7,4 Lipo. он играет громко, но это зависит главным образом от того, что акустические системы вы используете. рекомендуем так много!
Доставка заняла меньше месяца(дополнительно платил за доставку). усилок рабочий (не цепляйте к нему трёх ватники а то спалит нах*й, ну а если подцепите то слушайте на втором уровне громкости(если с телефона)).Усилок рабочий и за такую цену тащит не плохо(с охлаждением может вытянуть вегавскую колонку на середине громкости(с телефона). Связыватся с продавцом нужды небыло. От меня 5 звездочек продавцу. P.s. Врубал музыку с телефона на котором ИМЕТСЯ EQUALIZER FX!!!
Дополненные отзывы
и да припаивал на вход aux, и когда штекер выдергиваеш сильно шумит(ну на весьдом примерно), спросил у друга и он сказал что так и должно быть ну я смирился, и перед тем как выдергивать штекер буду выключать питание.
При качественном питании звук очень даже качественный. При замыкании перемычки SW, происходит плавное угасание громкости до нуля, типа функция mute. При размыкании громкость плавно возвращается обратно.
качество звука хуже чем я ожидал
На плате не задействован вывод регулятора громкости микросхемы. Это не усилитель, а приемник помех!
Товар плохо упакован из-за чего несколько деталей было отломлено при перевозке. Итог неработоспособность усилителя.

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА TDA2030. 15 Вт.

Поклоникам традиционного класса AB можно порекомендоват усилители мощности на микросхеме TDA2030. Данный усилитель заслуженно обрел популярность, поскольку данная микросхема требует минимум внешних компонентов и обеспечивает вполне качественное звучание.
Следует обратить внимание на то, что большинство плат усилителей расчитаны на подключение однополярного питания. Одинарные платы с мелким радиатором не расчитаны на получения максимальной мощности:

Лично мне больше импонируют платы для самостоятельной сборки усилителя. Они несколько дороже и паять придется самому, но данный вариант имеет гораздо большую универсальность. Выглядит плата такого усилителя мощности так:

Вариантов исполнения усилителей на TDA2030 довольно много, начиная от приведенныйх выше одноканальных вариантов до систем 2.1, где для сабвуфера две микросхемы включены мостом.
Для тех, у кого имеются проблемы с покупкой радиодеталей наиболее оптимальным будет вариант с уже установленным темброблоком и регулятором громкости, для этого варианта необходим двуполярный блок питания:

Усилитель на микросхеме TDA2030 имеет следующие характеристики:
Максимальная выходная мощность 18Вт
Напряжение питания 9...24 В (микросхема может работать до 36В питания, но следует проверить напряжение электролитических конденсаторов - Китайцы могут положить кондесаторы на напряжение 16В, а этого маловато).
Сопротивление нагрузки 4...8 Ом
При выходной мощности до 10 Вт уровень THD не более 0,1%.
Так же есть усилители мощности на TDA2050, но они почему то уж слишком дорогие.

Из личного опыта несколько советов, которые Вы можете проигнорировать:
Не нужно с одной микросхемы получать больше 60 Вт - ей тяжело отдавать тепло в радиатор.
Не нужно городить мостовое и параллельное включение - это довольно сильно снижает надежность усилителя.
Тем, кто собрал пару экземпляров и готов с пеной у рта доказывать, что все работает я сообщу - различных вариантов усилителей на TDA7293 я собрал больше сотни и могу сообщить: действительно все работает, но для того, чтобы оно работало НАДЕЖНО требуются дополнительные меры, поэтому для радиолюбителей с ограниченным бюджетом лучше не рисковать.

Ну и несколько отзывов:
проверил усилитель качественый товар советую звук хороший
Прекрасный усилок! Транс подключил и все дела. Шел долго
поставил в у 101 вместо старых транзисторных. для s 90 очень даже хватает.
Все отлично.Доставка в последний день первой защиты. Продавец продлевал на 40 дней. Но не понадобилась. Качество хорошее. Все проверил. Качество супер звучание на высоте. 5+
Все проверил, все работает, качество пайки норм., только пришлось флюс смывать
Продавец прислал НЕ то что я заказал.300р где то проеба...сь.Обидно.На смс не отвечает
Дополненные отзывы
Сначало продавец прислал не тот товар. После закрытия спора,моментально выслал мой заказ 1 классом до М.О. 6 дней. Продавцу огромное спасибо за понимание. 5☆☆☆☆☆
Пришли быстро, уже работают, соответствуют описанию полностью. Хорошая печатка, разводка дорожек, не фонит, не шумит.
Один усилитель из двух пришел в нормальном состоянии второй заискрил и задымился и резкий гул в динамике. Не советую, качество говно...
заказал два усилка один рабочий второй сгорел ярким пламенем
товар пришел быть неисправным, замечен быть вздутый конденсатор, таким образом подгоревшая ножка чипа, продавец сделать вернуть мой деньги, после спор

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ MX50. 2 КАНАЛА ПО 100 Вт.

Два усилителя мощности по 100 Вт полностью на транзисторах без использования SMD компонентов. Поставляется пакетом для самостоятельной сборки. В комплект входят печатная плата и набор деталей. Принципиальной схемой на бумажном носителе комплектуется крайне редко - продавцы ссылаются на то, что на плате все написано. На всякий случай ниже приведена принципиальная схема данного усилителя, которую удалось найти:

Усилитель мощности имеет две основные подгруппы, зависящие от комплектуемых транзисторов оконечного каскада. В одном варианте, более дешевом используется пара 2SD1047 - 2SB817 или 2SA1941 - 2SC5198. При питании ±42 В на нагрузку 8 Ом способен развить 100 Вт. Второй вариант компллектуется 2SA1295 - 2SC3264. Этот вариант так же обещают 100 Вт на 8 Ом, но если оони обещают укомплектовать ОРИГИНАЛЬНЫМИ SANKEN, то мощность коллектора у этих транзисторов составляет 200 Вт, следовательно при питании ±40 В на нагрузку 4 Ома этот усилитель может безболезненно отдавать 150 Вт. Разумеется, что это вариант усилителя несколько дороже. Остальные характеристики данного УМЗЧ приведены ниже:
Напряжение питания: ±15 В до ±45 В
Выходная Мощность: 100W8R (±42 В)
Коэффициент усиления по напряжению: 34 раз
Входная Чувствительность: 1,2 В 100 Вт RMS 8 Европа
SNR: более 98дБ
Искажение: < 0.009 THD 1 К ГЦ 10 Вт
Ток покоя 30 мА
Размер платы одного канала: 76 мм * 73 мм

Откровенно говоря столько мощности для бытового использования вряд ли понадобится, однако усилители мощности класса D вполне заслуженно занимают свое место в бытовой технике, а простота и компактность позволяют собирать легкие и мощные услители звуковой частоты. Использование специализированной микросхемы IRS2092 позволяет довольно исльно пуростить сборку и настройку усилителя. Для тех, кому не нужно 2 кВт у себя дома есть варианты значительно проще и дешевле:

Как определить какая мощность трансформатора нужна для усилителя показано в видео:

• 05.10.2014

  Данный предусилитель прост и имеет хорошие параметры. Эта схема основана на TCA5550, содержащий двойной усилитель и выходы для регулировки громкости и выравнивания ВЧ, НЧ, громкости, баланса. Схема потребляет очень малый ток. Регуляторы необходимо как можно ближе расположить к микросхеме, чтобы уменьшить помехи, наводки и шум. Элементная база R1-2-3-4=100 Kohms C3-4=100nF …

• 16.11.2014

  На рисунке показана схема простого 2-х ваттного усилителя (стерео). Схема проста в сборке и имеет низкую стоимость. Напряжение питания 12 В. Сопротивление нагрузки 8 Ом. Схема усилителя Рисунок печатной платы (стерео)

• 20.09.2014

  Его смысл pазличен для pазных моделей винчестеpов. В отличие от высокоуpовневого фоpматиpования — создания pазделов и файловой стpуктуpы, низкоуpовневое фоpматиpование означает базовую pазметку повеpхностей дисков. Для винчестеpов pанних моделей, котоpые поставлялись с чистыми повеpхностями, такое фоpматиpование создает только инфоpмационные сектоpы и может быть выполнено контpоллеpом винчестеpа под упpавлением соответствующей пpогpаммы. …

• 20.09.2014

  Вольтметры погрешность которых более 4% относят к группе индикаторов. Один из таких вольтметров описан в данной статье. Вольтметр-индикатор схема которого показана на рисунке можно использовать для измерения напряжений в цифровых уст-вах с напряжением питания не более 5В. Индикация вольтметра светодиодная с пределом от 1,2 до 4,2В через 0,6В. Rвх вольтметра …

Представленный самодельный усилитель работает в стандарте 2+1 (стерео + сабвуфер). Он изготовлен на основе популярной (и главное дешёвой) микросхемы , что дает выходную мощность около 30 Вт на канал с сопротивлением нагрузки АС 4 Ома и питании +/-22В. Схема подходит для работы с любым стандартным источником аудио сигнала: mp3-плеер, смартфон или компьютер, так как оснащена предусилителем с регулировками тембра. Сигнал на сабвуфер формируется через низкочастотный активный фильтр второго порядка. Составляющие сигнала выше 200 Гц обрезаются, после чего сигнал поступает на усилитель мощности НЧ. Схема может питаться напряжением не более +/-25 В.

Схема усилителя аудио системы 2.1

Входной сигнал подается на разъем InP - правый канал, и левый канал на InL, проходя через фильтр высоких частот, состоящий из C1 (1uF) и R1 (100k). Значения этих элементов обеспечивают частоту среза этого фильтра на уровне порядка 1,5 Гц, что эффективно вырезает постоянную составляющую и слишком низкие частоты. Далее сигнал попадает на усилитель ОУ U3A (NE5532), а элементы R6 (10k) и R11 (4,7 k) обеспечивают усиление сигнала на уровне порядка 1,5 (1+4,7 k/10k). Конденсатор С6 предотвращает возбуждение, в то время как C2 (1uF) развязывает предварительный усилитель U3A от системы регулировки частот, построенной на операционном усилителе U4A (NE5532).

Работа темброблока

Регулировка частот построена классическим образом, элементы, вносящие изменения в характеристики сигнала, находятся в петле отрицательной обратной связи микросхемы U4A. На сопротивлении X1 состоят конденсаторы C17 (4,7 nF), C20 (33nF) и резистор R7 (10k), "половина" потенциометров P1A (100k), P2A (100k) и элементов R8 (10k) и R13 (3,3 к). Сопротивление X2 представляет собой конденсаторы C18 (4,7 nF), C21 (33nF), резистор R9 (10k), "половина" потенциометров P1A, P2A и элементов R8 и R13. Помочь понять может рисунок далее:

Когда любой из ползунков потенциометров P1A или P2A будут переведены со своего среднего положения - это приведет к изменению значения X1 и X2, а, следовательно и значение усиления становится отлично от -1 и начинает зависеть от частоты. Обратите внимание то, что значения X1 и X2 всегда зависят от частоты, поэтому фиксируется только в случае X1=X2.

Потенциометр P1A отвечает за регулировку низких частот. Для высоких частот сигнала конденсаторы C20 и C21 являются проводниками, так что регулировка с помощью потенциометра не дает никакого эффекта для этих частот. Потенциометр P2A позволяет регулировать высокие частоты, а благодаря конденсаторам C17 и C18 он не влияет на регулировку баса. Для низких частот конденсаторы C17 и C18 представляют собой размыкание из-за чего потенциометр отключается от схемы и его влияние на регулирование становится незначительным.

Сигнал с выхода темброблока поступает через R12 (4,7 k) на потенциометр для регулировки громкости P3A (100k) и далее еще на ОУ U5A (NE5532). Элементы R14 (15k) и R15 (33k) задают усиление около -2 (-33k/15k). С выхода U5A сигнал через фильтр R17 (100Р), C3 (1uF) и R4 (100k) попадает на вход усилителя мощности УМЗЧ.

Граничную частоту фильтра для сабвуфера можно рассчитать с помощью программ или изменяя значения элементов экспериментально.

Второй канал предусилителя работает аналогично, пассивные элементы в нем, возникающие обозначены дополнительно буквой "а", а потенциометры и операционные усилители имеют маркировку "Б".

Дополнительным модулем является сумматор и активный фильтр низких частот, изготовленный с помощью операционного усилителя U6 (NE5532). Выделенный в этой части цепи сигнала используется после соответствующего усиления для раскачки сабвуфера. Сигнал с обоих выходов предусилителя попадает через C22-C23 (220nF) и R2-R3 (100k) на вход U6A. Потенциометр P4 (220k) позволяет регулировать усиление по отношению к главному регулятору громкости P3. P4, R2 и R3 вместе с U6A образуют усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в диапазоне 0-2,2. Второй операционный усилитель (U6B) - это активный фильтр низких частот. Значения элементов подобраны так, что система работает как фильтр Баттерворта второго порядка с граничной частоты в районе 200 Гц. Сигнал с выхода фильтра через цепь C24 (220nF), R5 (100k) попадает на вход усилителя мощности.

Блок питания УНЧ

Весь усилитель питается двухполярным напряжением в пределах 17-25 В. Напряжение питания для операционных усилителей формируется с помощью стабилизаторов U1 (78L15/L12), U2 (79L15/L12) и фильтруют с помощью емкостей C4-C5 (100uF) и C7-C8 (47uF). Кроме того, питание каждого из четырех операционных усилителей сглаживается с помощью конденсаторов C9-C16 (100nF).

Работа узла УМЗЧ

Усилитель мощности построен на базе популярной микросхемы U7 (TDA2050). Это наверное самый распространённый аудио усилитель, работающий в классе AB. При общих гармонических искажениях на уровне 0,5% он позволяет достичь мощности порядка 30 Вт. Конденсатор C8 (1uF) отсекает постоянную составляющую сигнала и в то же время представляет собой фильтр высоких частот на входе. R20 (22k) определяет сопротивление на входе усилителя мощности.

Цепь обратной связи - резисторы R21 (680R) и R22 (22k), изменение их соотношения приводит к изменению усиления, причем снижение R22 или увеличение R21 вызывает уменьшение усиления. В даташите микросхемы TDA2050 производитель рекомендует чтоб оно было больше 24 дб. Конденсатор C29 (22uF) отсекает постоянную составляющую на входе усилителя. Резистор R19 (2,2 Ома) и конденсатор C32 (470nF) предотвращает самовозбуждение усилителя. Питание УМЗЧ фильтруют конденсаторы С26-C27 (2200uF) и C30-C31 (100nF). Остальные два канала работают аналогично.

Сборка

Схема паяется на общей печатной плате. В первую очередь надо впаивать все перемычки. Дальше можно приступить к пайке резисторов. Все они мощностью 0.25 Вт. Далее закрепите панельки под операционные усилители. В самом конце размещайте на плате стабилизаторы напряжения, электролитические конденсаторы и потенциометры. При установке потенциометров следует обратить внимание на то, чтобы они были на одной линии - из эстетических соображений. Металлические корпуса потенциометров необходимо подключить на массу с помощью проводов. Это вызывает экранирование корпусов переменников, снижая помехи и фон переменного тока при прикосновении к ручкам потенциометров.

Все три TDA2050 могут быть посажены на общий радиатор, на котором будет потенциал отрицательной шины питания. Чтобы избежать этого, примените изоляционные шайбы. Вы должны быть осторожны, чтобы не замкнуть радиатор на металлический корпус массы усилителя.

Схему усилителя лучше питать от трансформатора мощностью около 100 Вт и напряжением 2x16 В, выпрямителя и двух конденсаторов, фильтрующих напряжение переменки.

Запуск и настройка схемы

При первом запуске не вставляйте в панельки операционные усилители и после включения питания проверьте, что на каждой панельке имеются правильные напряжения питания. Потом уже можно всунуть их по местам. Потенциометр громкости должен быть закручен на минимум (до упора влево), а на вход надо подать сигнал с mp3-плеера или компьютера. Усилитель хорошо работает как с динамиками (колонками акустических систем) с сопротивлением 4, так и 8 Ом.

В роли выходных усилителей мощности работают микросхемы TDA2050, TDA2030 или TDA2040, обеспечивая выходную мощность, соответственно 14, 20 или 30 Ватт на канал. Не обязательно все микросхемы усилители должны быть одинаковые. Вы можете установить те что слабее в роли УНЧ стерео, а более мощный усилитель оставить для сабвуфера.

Стабилизаторы напряжения U1 и U2 обеспечивают симметричное двухполярное напряжение на уровне +/-15 В. Можно с успехом применить стабилизаторы на напряжение 12 В или даже 9 В. Это не вызовет изменений в работе предусилителя. Такая процедура будет необходима в случае, если мы хотим питать усилитель меньшим напряжением, чем +/- 18 В. Стабилизаторы 7815 и 7915 могут не хотеть нормально работать с малым падением напряжения. Скачать файлы печатных плат

Обсудить статью СТЕРЕО УСИЛИТЕЛЬ С САБВУФЕРОМ И ФНЧ