Термостабильный усилитель мощности, как и большинство усилителей, состоит из усилителя напряжения и выходного каскада. Схема представлена на Рисунке 1. В усилителе напряжения входной сигнал проходит через высокочастотный фильтр R2-C2 с полосой пропускания 360 кГц и усиливается операционным усилителем U1, который обеспечивает термостабилизацию нуля и низкий уровень искажений всего усилителя.
Далее сигнал усиливается каскадами с общей базой на высоковольтных транзисторах Q1-Q4 и увеличивает размах до необходимых ±45 В. Затем с помощью транзисторов Q5-Q8 сигнал расщепляется на положительную и отрицательную полуволны. Каждая полуволна усиливается своим усилителем мощности, состоящим из операционного усилителя U2 (U3) и мощных выходных транзисторов Q9-Q11 (Q10-Q12).
Токи усилителей полуволн суммируются и подаются на выход. С помощью резисторов R20 и R21 подается смещение на инвертирующие входы операционных усилителей U2 и U3. Таким образом выходные транзисторы переводятся в режим работы с контролируемыми токами покоя и минимума. Такой режим называют «экономичным А» или «супер-А».
✅ Простейший усилитель звука из 3-х деталей🎼🎼🎼 Соберет каждый 👍👍👍
В этом режиме коммутационные искажения, возникающие при переключении мощных транзисторов, оказываются гораздо меньше, чем в режиме АВ. На Рисунке 2 представлена осциллограмма напряжений на резисторах R30-R33 (фактически, это токи выходных транзисторов Q9-Q12 или токи режима «супер-А»).
| Рисунок 1. | Принципиальная схема термостабильного 200-ваттного усилителя класса супер-А. |
Операционные усилители U2 и U3 получают питание от вольтодобавки, контролируемой стабилитронами D7 и D10 типа BZX55C8V2 и диодами D8, D9. Диоды D5, D6, D8 и D9 типа 1N4148 ограничивают напряжения полуволн, поступающие на резисторы R16 и R17. Поскольку операционные усилители U2 и U3 по принципу работы обратной связи обеспечивают равенство напряжений на резисторах R16-R17 и на резисторах R30-R33, а через последние проходят выходные токи транзисторов Q9-Q11, эти токи ограничиваются на уровне 5.5 А на каждый транзистор. При необходимости увеличить выходные токи (например, вы хотите сделать сварочный аппарат ) нужно просто увеличить количество выходных транзисторов или включить последовательно с диодами D8 и D9 еще по одному транзистору, тогда выходные токи транзисторов будут ограничены на уровне 8 А на каждый транзистор. Даже при коротком замыкании выхода жесткий контроль за токами выходных транзисторов не прекращается, и транзисторы не сгорают от превышения максимального тока, но они нагреваются, и если не сгорают предохранители блока питания, через несколько минут может наступить их тепловой пробой. Ограничение выходного тока при коротком замыкании выхода и полном входном сигнале приводит к ограничению потребления тока по цепям питания на уровне 6 А, поэтому для надежного срабатывания не рекомендуется устанавливать плавкие предохранители в блоках питания номиналом более 4 А.
Цифровая антенна с усилителем своими руками за 1$. Как сделать DVB-T2 антенну с усилителем SWA-99999
 |
|
| Рисунок 2. | Осциллограмма напряжений на истоковых резисторах (R30-R33), показывающая токи выходных транзисторов (Q9-Q12) при работе в режиме супер-А. |
Диоды D3 и D4 типа 1N4148 улучшают форму напряжения при выходе усилителя напряжения из перегрузки входным сигналом (клиппинга). Осциллограмма «правильного» ограничения выходного напряжения входным сигналом частотой 20 кГц при нагрузке 4 Ом показана на Рисунке 3.
 |
|
| Рисунок 3. | Осциллограмма выходного напряжения усилителя на нагрузке 4 Ом при перегрузке входным сигналом частотой 20 кГц. |
Операционные усилители U2 и U3 работают на входную емкость мощных полевых транзисторов, составляющую тысячи пикофарад и поэтому должны иметь большой выходной ток и высокую скорость нарастания выходного напряжения. Импульсные выходные токи этих усилителей при воспроизведении меандра достигают десятков миллиампер.
Отслеживание милливольтовых сдвигов режима супер-А также требует от них термостабильного смещения нуля, а работа в усилителе напряжения U1 требует минимальных искажений на высоких частотах и при клиппинге. Нужными свойствами обладают микросхемы LM6171 и LM7171. Необходимо отметить, что LM6171 потребляет вдвое меньший ток, чем LM7171, что удобно для вольтодобавки, но имеет системный сдвиг нуля, и поэтому для LM6171 резисторы смещения разные – R20 = 270 кОм, R21 = 120 кОм. Существует микросхема с двумя операционными усилителями в одном корпусе – LM6172.
Выходной каскад с термостабильным режимом супер-А можно использовать и отдельно, так как его искажения оказываются небольшими, не более 0.11% при размахе выходного напряжения ±(1-45) В на нагрузке 4 Ом и на частотах 20 Гц — 20 кГц. При этом входное сопротивление более 40 кОм, выходное – менее 0.1 Ом, сдвиг нуля – несколько милливольт и скорость нарастания выходного напряжения более 100 В/мкс.
Такой каскад можно назвать универсальным, так как без изменения параметров каскада на выходе вместо полевых транзисторов можно использовать биполярные транзисторы Дарлингтона или составные транзисторы. Также нет необходимости подбирать пары полевых транзисторов по точному равенству напряжений отсечки затвор-исток.
При разных напряжениях отсечки токи покоя и токи минимума в паре могут сильно отличаться, но операционные усилители жестко поддерживают среднее значение токов минимума и токов покоя 30/105 мА ±5 мА для любой температуры. Искажения при этом не увеличиваются. В схеме проверялись «неаудиофильские» полевые транзисторы IRFP240-IRFP9240 и IRF640-IRF9640, транзисторы Дарлингтона 2SD2560 и 2SB1647, а также пары (точнее тройки) составных транзисторов 2SD669A/2SC5200 и 2SB649A/2SA1943. Для биполярных транзисторов сопротивления резисторов R22-R25 нужно уменьшить до 10 Ом, а емкость конденсаторов С14-С15 увеличить до 510 пФ.
Коэффициент усиления усилителя, равный 30 дБ, определяется цепью отрицательной обратной связи (ООС) R6, C6, R3 и C3. Глубина ООС на частоте 1 кГц составляет 110 дБ, а на частоте 20 кГц – 75 дБ. Запас 11 дБ по амплитуде (на частоте13 МГц) и 41 градус по фазе (на частоте 5.7 МГц) гарантируют устойчивую работу усилителя. Коэффициент гармоник c учетом шумов (THDN) на частотах 20 Гц — 20 кГц и мощностях до 200 Вт на нагрузке 4 Ом не превышает 0.002 %.
Интермодуляционные искажения (IMD) не более –115 дБ. При нагрузке 8 Ом все искажения в два раза (или на 6 дБ) меньше. Меандр на выходе идеальной формы, без выбросов при скорости нарастания/спада напряжения на фронтах более 50 В/мкс. Осциллограмма меандра показана на Рисунке 4. Коммутационные искажения на выходе появляются только на частотах 10 кГц и 20 кГц при выходной мощности более 30 Вт на 4-омной нагрузке. Даже при нереальных 60 ваттах размах этих искажений около 5 мВ и 12 мВ, соответственно (при размахе шумовой дорожки 2 мВ), и их, конечно, никто услышать не сможет.
 |
|
| Рисунок 4. | Осциллограмма выходного напряжения усилителя на нагрузке 4 Ом при перегрузке входным сигналом частотой 20 кГц. |
Фото макета усилителя показано на Рисунке 5. Маломощную часть схемы, все элементы которой находятся левее выходных транзисторов Q9-Q12, можно за несколько часов спаять на макетной плате размером пять на семь сантиметров. Влияние пульсаций источников питания усилителя (PSRR) не более –90 дБ на частотах 0 — 100 кГц. Однако на частотах 10 — 20 кГц наводки на маломощную часть схемы идут от проводов с мощными выходными токами и токами цепей питания.
 |
|
| Рисунок 5. | Фото макета усилителя. Маломощная часть усилителя выполнена на макетной плате размером 5 на 7 см. Выходные транзисторы Дарлингтона 2SD2560 и 2SB1647. |
Поэтому макетную плату необходимо размещать симметрично относительно проводов с большими токами и не приближаться к ним ближе, чем на 3-4 сантиметра. Провода питания нужно скручивать, а индуктивность L1 смещать к выходным клеммам усилителя.
Вспомним положительные качества усилителя:
- Выходная мощность достаточна для работы любой бытовой акустической системы;
- Шумы и искажения ниже уровня, который могут услышать эксперты;
- Параметры усилителя не зависят от температуры воздуха или радиаторов охлаждения;
- Схема усилителя проста и не содержит дорогих комплектующих;
- Изготовленный усилитель не нуждается в настройках;
- На выходе усилителя могут использоваться либо полевые, либо биполярные транзисторы;
- Усилитель питается от простого двуполярного выпрямителя достаточной мощности;
- Усилитель не горит при коротком замыкании нагрузки.
Выводы
Усилитель рекомендуется к прослушиванию, и после вынесения вердикта «идеальный», – к массовому изготовлению с присвоением знака «народный ХАЙ-ЭНД».
Материалы по теме
- Datasheet Texas Instruments LM7171
- Datasheet Vishay IRFP240
- Datasheet Vishay IRFP9240
- Datasheet ON Semiconductor 2N5401
- Datasheet ON Semiconductor 2N5551
- Datasheet Vishay BZX55
Источник: www.rlocman.ru
Подборка простых УНЧ на ИМС серии TDA
Ниже приведена принципиальная схема усилителя с выходной мощностью до 1 Вт на канал, собранного на одной интегральной микросхеме TDA7053 производства фирмы Philips в корпусе DIP-16, а также двух переменных резисторов, двух керамических и одного оксидного конденсаторов. Особенностью усилителя является наличие в каждом канале не одной, а двух динамических головок сопротивлением по 8 Ом. Здесь возможно использование самых распространенных головок 1ГД-40 старого производства или подобных по конструкции головок с эллиптическим диффузором, например 2ГДШ-2-8. Другой особенностью усилителя является то, что его выходы нигде не соединены с общим проводом питания. Это характерно для мостовых усилителей мощности с бесконденсаторным выходом.
С регулятором громкости:
Без регулятора громкости:
Интегральная микросхема рассчитана на работу при напряжении питания 3-15 В и токе покоя около 5 мА. Минимальное сопротивление нагрузки — 8 Ом.
эскизы Печатных плат:
УМЗЧ на ИМС К174УН14 (TDA2003)
Ниже дана принципиальная схема самого простого, надежного, экономичного и широко распространенного в промышленной аппаратуре усилителя мощности звуковой частоты на отечественной интегральной микросхеме К174УН14, имеющей десятки аналогов за рубежом, среди которых самым популярным является ТДА2003. Микросхема предназначена для работы при напряжении источника питания 8-18 В и сопротивлении нагрузки не менее 2 Ом.
При этом достигается равномерное усиление сигнала в полосе частот 30 Гц — 20 кГц, а ток покоя составляет 40-60 мА. Чувствительность усилителя — около 50 мВ. Микросхема снабжена собственным теплоотводом, допускающим работу с выходной мощностью не более 2 Вт. Для получения большей мощности обязательно требуется установка дополнительного пластинчатого либо ребристого или игольчатого теплоотвода.
УМЗЧ на ИМС TDA7370
Двухканальный усилитель мощности звуковой частоты на одной интегральной микросхеме фирмы Philips TDA7370. При наличии дополнительного теплоотвода и достаточно мощном источнике напряжения постоянного тока 12 В он способен развивать номинальную выходную мощность по каждому каналу 10 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 1%.
И приятная особенность — почти не требует обвеса.
УМЗЧ на ИМС TDA7240A
Главное отличие его от предыдущего в том, что имеется только один канал усиления на 20 Вт. Такой усилитель потребляет большой ток (до 3,5 А), поэтому его можно питать или от достаточно мощного выпрямителя, или от автомобильного аккумулятора напряжением 13,6 В.
Ну и я думаю не будет лишним, если я покажу готовые УНЧ которые можно заказать у наших Китайских друзей:
Источник: li-ne.ru
Самодельный звуковой усилитель на микросхеме
Если нужно сделать простой, но достаточно мощный УМЗЧ – микросхема TDA2040 или TDA2050 будет наилучшим и недорогим решением. Этот небольшой стереофонический усилитель ЗЧ построен на основе двух всем известных микросхем TDA2030A. По сравнению с классическим включением, в этой схеме улучшена фильтрация питания и оптимизирована разводка печатной платы.
После добавления любого предусилителя и блока питания – конструкция идеально подходит для изготовления самодельного домашнего усилителя мощности звука, примерно на 15 Вт (каждый канал). Проект изготовлен на основе TDA2030A, но можно использовать TDA2040 или TDA2050, тем самым раза в полтора увеличивая выходную мощность. Усилитель подходит для динамиков с сопротивлением 8 или 4 Ом. Преимуществом конструкции является то, что она не требует двух-полярного питания, как большинство более серьёзных усилителей НЧ. Схема отличается хорошими параметрами, легкостью запуска и надежностью в работе.
Принципиальная электрическая схема УНЧ
TDA2030A позволяет спаять усилитель низкой частоты класса AB. Микросхема обеспечивает большой выходной ток, характеризуясь при этом низкими искажениями сигнала. Есть защита встроенная от короткого замыкания, которая автоматически ограничивает мощность до безопасной величины, а также традиционная для таких устройств тепловая защита. Схема состоит из двух одинаковых каналов, работа одного из которых описана далее.
Принцип действия усилителя на TDA2030
Резисторы R1 (100k), R2 (100k) и R3 (100k) служат для создания виртуального нуля усилителя U1 (TDA2030A), а конденсатор C1 (22uF/35V) фильтрует это напряжение. Конденсатор С2 (2,2 uF/35V) отсекает постоянную составляющую – предотвращает попадание постоянного напряжения на вход микросхемы усилителя через линейный вход.
Элементы R4 (4,7k), R5 (100k) и C4 (2,2 uF/35V) работают в петле отрицательной обратной связи и имеют задачу формирования частотной характеристики усилителя. Резисторы R4 и R5 определяют уровень усиления, в то время как C4 обеспечивает усиление в единицу для постоянной составляющей.
Полезное: Блок питания на 0-50 Вольт 0-20 Ампер
Резистор R6 (1R) вместе с конденсатором C6 (100nF) работают в системе, которая формирует характеристику АЧХ на выходе. Конденсатор C7 (2200uF/35V) предотвращает прохождение постоянного тока через динамик (пропуская переменный звуковой сигнал музыки).
Диоды D1 и D2 предотвращают появление опасных напряжений обратной полярности, которые могут возникнуть в катушке динамика и испортить микросхему. Конденсаторы C3 (100nF) и C5 (1000uF/35V) фильтруют питающее напряжение.
Печатная плата УНЧ
Печатную плату можете посмотреть на фотографиях. Скачать файлы с чертежами можно в архиве (без регистрации). Что касается сборки – удобно сначала впаять две перемычки на шинах питания. По возможности следует использовать более толстый провод, а не тоненькую ножку от резистора, как часто бывает. Если усилитель будет работать с АС 8 Ом, а не 4 Ома – конденсаторы C7 и C14 (2200uF/35V) могут иметь значение 1000uF.
На фланцы обязательно следует прикрутить радиаторы или один общий радиатор, помня, что корпуса микросхем TDA2030A внутренне связаны с массой.
На печатной плате с успехом можно применять микросхемы TDA2040 или TDA2050 без всяких изменений цоколёвки. Плата была разработана таким образом, чтобы ее можно было при необходимости перерезать в месте, обозначенном пунктирной линией, и использовать только одну половину усилителя с микросхемой U1. На место разъемов AR2 (TB2-5) и AR3 (TB2-5) можете впаивать провода напрямую, если аудио разъёмы закреплены на корпусе усилителя.
Корпус и БП
Блок питания берите или с трансформатором плюс выпрямитель, или готовый импульсный, например от ноутбука. Усилитель необходимо питать не стабилизированным напряжением в пределах 12 – 30 В. Максимальное напряжение питания 35 В, до которого естественно лучше не доходить на пару вольт, мало ли что.
Корпус делать с нуля очень хлопотно, так что проще всего подобрать готовую коробку (металл, пластик) или даже готовый корпус от электронного устройства (ТВ тюнер спутниковый, плеер DVD).
Источник: 2shemi.ru