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:

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):

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.

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

Мощный УНЧ на TDA7294 с защитой от перегрузки

Представляю Вашему вниманию мощный усилитель на микросхеме TDA7294, он идеально подходит для любителей громкой и качественной музыки, номинальная мощность устройства достигает 50 Ватт на 4 Ома при достаточно низком коэффициенте THD 0,01%, максимальная, при уровне общих гармонических искажений более 1% равна 100 Ваттам. Питается микросхема от двухполярного источника с напряжением ± 35 Вольт, при использовании преобразователя, усилитель с успехом можно использовать в автомобиле, например для раскачки сабвуфера. Надёжность устройства обеспечивается наличием встроенной защиты от перегрузки и превышения рабочей температуры.

TDA7294 схема усилителя мощности

Схема усилителя мощности на TDA7294, рекомендуемая производителем, не содержит дефицитных радиодеталей и не нуждается в наладке. Резисторы можно использовать металлоплёночные, мощностью 0,25 Ватт, конденсаторы на рабочее напряжение не менее 50 Вольт, С1 обязательно плёночный, например К73-17, диод КД522 или 1N4148. Коэффициент усиления микросхемы зависит от сопротивления резисторов R5,R8 и рассчитывается делением R8 на R5, при расчёте не рекомендуется устанавливать очень большое усиление (более 50), так как с его ростом увеличиваются искажения вносимые микросхемой и растут собственные шумы. Если Вам нужна функция отключения звука, то можно поставить выключатель в цепь резистора R2, соединяющую этот резистор с плюсовым проводом, и установить выключатель в удобное место на передней панели устройства.

Рисунок печатной платы для одного канала(Вид со стороны дорожек) :

Для работы этой схемы усилителя на TDA7294 от сети 220 Вольт, можно использовать готовый двухполярный блок питания, который способен выдержать нагрузку в 200 Ватт, в расчёте на 2 канала, при выходном напряжении ± 35 Вольт. При самостоятельном изготовлении блока, важно использовать трансформатор и диоды с запасом по мощности, чтобы при максимальной громкости не происходило просадки напряжения питания, также это касаемо и преобразователя, при использовании усилителя в автомобиле. Ещё очень важно обеспечить хорошее охлаждение микросхемы, можно использовать для этой цели пассивный радиатор большого размера или готовую систему охлаждения от компьютерного процессора, предварительно понизив обороты вентилятора, для обеспечения бесшумной работы.

Кроме того хотелось бы сказать, что у братьев Китайцев можно заказать набор для самостоятельной сборки такого усилителя

Есть там и собранный вариант


Так же есть набор для сборки стерео варианта

Собранный стерео вариант с термоблоком

Вариант стерео 2 по 200 Вт (оба канала в мостовом включении)

И наконец, вариант 2 по 50 Вт (стерео) в готовом корпусе и с БП

Еще записи по теме

схема усилителя. Мостовая схема усилителя на TDA7294

На микросхеме TDA7294 схема усилителя 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?

TDA7294 схема усилителя

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 полевых транзисторов. Усилитель звуковой частоты, построенный на этой микросхеме, относится к классу АВ.

Достоинства микросхемы

Преимущества использования микросхемы для усилителей звуковой частоты:

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

усилитель на микросхеме tda7294 схема

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 блока управления 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 усилителя для сабвуфера ничем не отличается от предложенных в статье, дополняется она только фильтром низких частот, который соединяется со входом.

Особенности микросборки

мостовая схема усилителя на TDA7294

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

TDA7294 схема усилителя для сабвуфера

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 регуляторов громкости, 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

TDA7294 схема усилителя мощности

В этой микросхеме имеется режим ожидания 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.

УНЧ на TDA7294 (50 Ватт )

Приведена не просто схема оконечника УНЧ на TDA7294, а полный вариант с предусилителем и блоком питания.

Принципиальная схема усилителя состоит из двух частей, это предварительный усилитель с блоком питания, реализованный на операционных усилителях NE5534AN, и усилителя мощности на микросхемах TDA7294.

Не смотря на то, что существуют операционные усилители намного интереснее, тем не менее, тут применен именно TDA7294 в предварительном усилителе, руководствуясь соотношением цена и доступность / качество звука, да и все-таки именно этот операционный усилитель применяется во многих моделях профессиональной аудиотехники.

Предварительный усилитель имеет коммутатор входов, который позволяет подключать к усилителю различные источники, далее он непосредственно подводится к регулятору громкости предварительного усилителя, а для подключения, например, головки звукоснимателя проигрывателя, сигнал дополнительно усиливается микросхемой IC1. Поэтому если у вас в планах нет надобности усиления подобного сигнала, микросхему IC1 (тот же TDA7294), конечно все элементы данного узла можно на плату не монтировать и ограничится определенным количеством входов или вообще одним.

Коэффициент усиления предварительного усилителя зависит от номиналов резисторов R11 и R12. Усиление будет больше при увеличении R11 или уменьшении R12, и наоборот, усиление уменьшится с уменьшением R11 и увеличением R12. Ну это уже на усмотрение собирающего.

Усилитель мощности построен на микросхеме TDA7294. Выходная мощность усилителя на нагрузке 8 Ом составляет порядка 50…60 Ватт отличного качества звука. Конечно, из микросхемы можно выжать и немного больше, но это может привести к искажениям и шумам, а 50 Ватт в большинстве случаев оказывается вполне достаточным для домашней студии. Микросхема TDA7294 имеет еще некоторые полезные функции, в ней встроена защита от перегрузки и перегрева. Блок питания усилителя мощности не стабилизированный, напряжение +/- 33 Вольт. Напряжение вторичной обмотки трансформатора 24+24 Вольта с отводом от середины.


Печатная плата

Отличный радиатор для этой конструкции:

У братьев Китайцев есть набор для самостоятельной сборки УНЧ без блока питания и предусилителя:

Есть уже собранный вариант УНЧ на tda7294

И вариант полностью собранный, с предусилителем и темброблоком и даже с радиатором:

Еще записи по теме

Схема УНЧ на TDA7294, мостовое включение 180 Ватт

В данной схеме усилителя используются 2 микросхемы TDA7294. При мостовом соединении каналов можно получить один выход мощностью 180 Ватт. В режиме стерео вы получаете два канала мощностью 80 Ватт каждый. Переключение режимов задается с помощью перемычек JB1…JB4 (jampers) на плате усилителя. При использовании усилителя в мостовом режиме, рекомендуется, чтобы сопротивление нагрузки было не ниже 8 Ом. Мостовой режим отлично подходит для применения схемы в качестве усилителя для сабвуфера. При использовании усилителя в режиме стерео, все перемычки на плате должны быть разомкнуты, и наоборот, установлены для режима моста.

Принципиальная схема на TDA7294 – мост 180 Ватт или 2 х 80 Ватт стерео:

При питании усилителя от источника 25-0-25 Вольт, и работе на нагрузку 8 Ом, на выходе получите 150 Ватт в режиме моста.
При питании усилителя от источника 35-0-35 Вольт, и работе на нагрузку 16 Ом, на выходе получите 170 Ватт в режиме моста.

Как видите, на плате уже установлены выпрямительный мост и фильтрующие электролитические емкости. К разъему CN1 подключаются выводы вторичной обмотки трансформатора. Электролиты можно поставить 10000…22000 мкФ на рабочее напряжение 50 Вольт. В качестве выпрямителя применена импортная диодная сборка на ток 6А, но можно поставить и 10-ти амперную, хуже не будет.

Для питания усилителя применен трансформатор мощностью 350 Ватт. Напряжение вторичной обмотки можно делать от 22-0-22 до 28-0-28 Вольт.
Даташит на микросхему TDA7294

Существует готовое решение:

Заявленная мощность 2 по 100 Вт

Еще один вариант, заявленная мощность 2 по 70 Вт (ближе к реальности, к тому же это набор для самостоятельной сборки)

Самый простой вариант, моно, один канал

Еще записи по теме

РАДИО для ВСЕХ — УНЧ 2х90 Вт на TDA7294

Высококачественный стереофонический усилитель мощности 2х90 Вт на TDA7294 для акустических систем сопротивлением 4 или 8 Ом со встроенным выпрямителем (достаточно подключить к трансформатору со вторичной обмоткой 29-0-29В/5-6А и наслаждаться чистым и мощным звуком)

Усилитель питается от трансформатора со вторичной обмоткой 29-0-29В способной продолжительно выдерживать токи до 6А. В блоке питания установлены электролитические конденсаторы ёмкостью 2х4700 мкФ. Подключение входного сигнала, выходного сигнала, силового трансформатора и вентилятора обдува радиатора выполняется через винтовые клеммники. Для вентилятора установлены гасящие резисторы (белые цементные), вентилятор используется на напряжение 24В постоянного тока. Для защиты по току непосредственно на плате установлены плавкие предохранители 5х20мм на ток 5А. Качество звучания усилителя просто отличное! При прослушивании работы усилителя использовался темброблок с микрофонным усилителем и линейным входом описание которого доступно по ссылке>>> Схемой усилителя предусмотрена задержка, обеспечивающая бесшумное включение усилителя — без «хлопков» АС. Кроме того, ко входу усилителя можно подключить микрофонный усилитель с «эхо» эффектом и реверберацией описание которого доступно по ссылке>>> и получится МОЩНЕЙШИЙ домашний кинотеатр с объёмным звучанием. Для дополнительной защиты акустических систем рекомендуем установить устройство защиты АС описание которого здесь>>> 

Даже при питании от трансформатора с обмоткой 18-0-18В и с применением темброблока АС мощностью 90Вт просто «прыгала» на полу, низкие частоты очень мощные и «мягкие», середина «сочная» — хватает с головой и приходится убирать, высокие звучат чётко без искажений. При первом включении усилитель не напряг мои уши и даже показалось, а может так оно и есть, что звучит лучше чем мой двухтактный ламповый усилитель на EL34. 


Платы для продажи выполнены с маской и маркировкой как на фото:

  

Наборы для сборки стереофонического усилителя:




Стоимость набора для сборки*: 540 грн.

Стоимость собранного и проверенного усилителя*: 670 грн.

Стоимость печатной платы с маской и маркировкой 164х106мм: 150 грн.

* — радиатор в комплект набора не входит

Краткое описание, схема и перечень компонентов здесь >>>




Для покупки печатных плат, наборов или собранных плат обращайтесь сюда >>>

УНЧ 300 Ватт на МС TDA7294

Микросхема TDA7294 имеет шумный успех среди радиолюбителей, которые собирают усилители своими руками. Данная микросхема обладает достаточно хорошими техническими характеристиками, ну а чтобы получить максимальную мощность на выходе, применяют мостовое соединение этих микросхем.

На одном из зарубежных сайтов нам на глаза попалась интересная схема, реализованная на четырех микросхемах TDA7294, в одном канале используется пара МС, образующих мост. При рекомендованной нагрузке сопротивлением 8 Ом каждый канал способен выдать мощность до 170 Ватт при питании усилителя от двуполярного источника питания напряжением 2 х 38 Вольт.

Усилитель работает в классе АВ. Принципиальная схема мостового усилителя на TDA7294 изображена ниже:

Как уже написано выше, нагрузка 8 Ом – это рекомендуемый минимум. В этой версии схемы:
• при нагрузке 8 Ом, и напряжении питания +-25 Вольт — Выходная мощность составит 150 Ватт;
• при нагрузке 16 Ом, и напряжении питания +-35 Вольт — Выходная мощность составит 170 Ватт.

В блоке питания используется понижающий трансформатор мощностью не менее 250 Ватт с напряжением вторичной обмотки от 22-0-22 до 30-0-30 Вольт. Для выпрямления напряжения используется диодная сборка GBU15G , она рассчитана на рабочий ток 15 Ампер. Фильтрующие емкость блока питания можно поставить 4700…22000 мкФ на напряжение 50…63 Вольта, но помните, при уменьшении номиналов емкостей могут чувствоваться просадки при пиках мощности.

Печатная плата мостового усилителя на TDA7294 изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, ее вид со стороны проводников:

Вид на печатную плату со стороны установки элементов схемы:

Перечень используемых элементов :


Внешний вид собранной платы:

Файл печатной платы

Ко всему этому можно добавить, что печатную плату к усилителю построенному по стандартной схеме (не мостовая) можно купить на Али.

Кроме того можно купить набор для самостоятельной сборки

Собранный монофонический усилитель

И стерео вариант 2 по 100вт

Еще записи по теме

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о