Простейшие усилители низкой частоты на транзисторах. Простой однотактный усилитель на прямонакальных триодах Усилитель на TDA7294 по обычной схеме

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

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	%
Общие гармонические искажения	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	Блок управления
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

Усилитель на TDA7377.
Стерео 2х12 Ватт + сабвуфер 37 Ватт.

Как вы уже поняли из названия статьи, данный усилитель имеет два канала мощностью по 12 Ватт каждый, и один канал сабвуфера мощностью 37 Ватт. Схема включает в себя блок питания (понижающий трансформатор на схеме не указан), предварительный усилитель на микросхеме IC1 (LM4558N) , НЧ-фильтр для канала сабвуфера (IC3 - LM4558N), усилитель мощности IC2 (TDA7377).

Рассмотрим принципиальную схему усилителя 2.1 на TDA7377:

На рисунке выше так же представлена схема блока питания усилителя. Напряжением V+ запитана только микросхема оконечного усилителя мощности, микросхемы предварительного усилителя и НЧ-фильтра для канала сабвуфера питаются от +12 Вольт интегрального стабилизатора 7812.

Резистором Р1 регулируется громкость.

Резистором Р2 осуществляется регулировка баланса между каналами. Если регулировка баланса не нужна, просто не впаивайте данный потенциометр.

Резистор Р3 - тон корректор.

Резистор Р4 - громкость канала сабвуфера.

Полоса пропускания НЧ-фильтра канала сабвуфера - 20…150 Гц.

Все элементы усилителя, включая элементы блока питания (кроме понижающего трансформатора), смонтированы на одной печатной плате. Печатная плата изображена на рисунке ниже:

Ниже на рисунке показаны точки сверления отверстий для элементов:

Плата усилителя в сборе выглядит так:

Перечень элементов схемы усилителя на TDA7377 стерео + сабвуфер:

Для увеличения картинки - кликните на изображении.

Трансформатор для блока питания должен иметь напряжение вторичной обмотки 12 Вольт, и способный отдать в нагрузку ток порядка 3 Ампер.

Так же вы можете скачать даташит на микросхему TDA7377 по прямой ссылке с нашего сайта.

Полностью завершил работу над постройкой лампового усилителя собственной конструкции.
Однотактник без ООС с прямонакальными триодами 2А3 в выходном каскаде.
Мощность усилителя 2.5 Ватт/канал.

Это мой первый проект, как сейчас принято выражаться, реализованный от начала до конца:
начиная от расчета рабочих режимов и выбора схемы подключения ламп до организации "подкапотного" пространства, подбора типов деталей и непосредственно монтажа и пайки

Предыстория

Началось всё с того, что я решил изменить подключение EL84 в своем ламповом конструкторе STA45 на псевдотриодное. Для такого включения требовалась другая нагрузка и я стал выбирать выходной трансформатор на 3.5K. Свой выбор остановил на Daburu DA-35X, несмотря на свое тайваньское происхождение трансформатор намотан на качественном double c-core "железе" Z11. Это специальная кремнистая сталь (Silicon Grain-oriented Steel), предназначенная для изготовления трансформаторных сердечников тольщиной 0.35mm, изготавливаемая японской Nippon Steel Corp. Такая сталь по заверениям производителей имеет большее удельное сопротивление, что положительно влияет на свойства стали, используемой для изготовления сердечников (уменьшает возникновение вихревых токов и тд. и тп.). Впрочем, уважаемое сообщество это всё и так знает.

Сказано сделано. Трансформаторы прибыли (7кг, а не 3 за пару как указано на сайте продавца) и тут пришлось констатироваить крайне неутешительный факт: размер трансформаторов слишком велик, чтобы их разместить на небольшом стальном шасси моего STA45. Именно наличие больших и качественных трансформаторов подтолкнуло меня к мысли не переделывать маленький пентодный усилитель, а построить новый усилитель на настоящем триоде в выходном каскаде.

Выбор ламп и схема

При выборе лампы для выходного каскада я предъявлял немного требований: линейная, способная работать на небольшом анодном напряжении (до 350V) и обязательно прямонакальная лампа. 300B я исключил из списка сразу из-за ее высокой стоимости. По моему скромному мнению лампа это расходник, а не средство инвестирования в старость.
После недолгого исследования я довольно скоро пришел к решению, что самым подходящим триодом для моей конструкции будет 2A3. Небольшой микрофонный эффект (большой враг прямонакальных триодов), приличная линейность и возможность получить мощность порядка 3.5 Ватт на канал все это говорило "за" при выборе лампы для выходного каскада. Нестандартное напряжение накала 2.5V меня не пугало, так как я решил изначально заказать универсальный силовой трансформатор Hammond с несколькими вторичными обмотками, предназначенных для накала напряжениями 6.3V, 2.5V и 5V. Вопрос выбора смещения для меня не стоял, выбрав автосмещение с мощным резистором в катоде я перешел к самому главному выбору рабочей точке и режиму работы выходного каскада.

Испробовал несколько режимов, в том числе интересный по звуку 272V анод-катод и 51V смешения (выпуклый и динамичный звук), но из-за граничного значения рассеяния на аноде более 15 Ватт я остановился на щадящем режиме 224V анод-катод и 40V смещения . В этом режиме на аноде рассеивается около 11W и на выходе дает около 2.5W на канал, чего вполне достаточно для озвучивания комнаты в 17 кв.м.Теплое сбалансированное, я бы даже сказал деликатное звучание что еще нужно от триодного маломощного усилителя.

При выборе лампы для драйвера ничего не оставалось как последовать традициям классического лампостроения и выбрать малоточный триод с высоким коэффициентом усиления, например 6SN7 или 6SL7. Поначалу я не хотел изобретать чего-то особого и решил взять в качестве драйвера схему J.C.Morrison`а из его «Fi Primer» . Это два каскада на половинках триода 6SN7 с непосредственной связью, казалось бы оптимальное решение одним конденсатором меньше, но отмакетировав я получил высокий уровень искажений. Надо отметить, что еще до сборки я пересчитал режимы каскадов и у меня не получились те значения, что предлагает J.C.Morrison в своем примере, но тем не менее я решил попробовать. Уже позже на англоязычных форумах я нашел рапорты об ошибке в этой схеме, известной также как Sun Audio SV-2A3.

В итоге я решил переделать драйверный каскад, превратив его в SRPP каскад на половинках триода 6SL7 (известной в нашей стране больше как 6H9C). Поизучав варианты различных подключений я выбрал SRPP с подкючением нагрузки на верхний вывод катодного резистора верхнего триода (по схеме нижняя точка R5). Именно в этом подключении каскад работает как настоящий push-pull усилитель. Изюминкой каскада является на первый взгляд лишний резиcтор R6. Его назначение выравнить токи, проходящие через верхнюю и нижнюю половинку триода. Формулу для расчета его величины я взял на сайте журнала TubeCad.

Именно такая реализация SRPP позволяет получить на выходе каскада максимальное усиление сигнала с наименьшим коэффициентом нелинейных искажений, именно такое включение позволяет получить драйверный каскад с небольшим значением выходного сопротивления.
Далее следует сказать несколько слов о блоке питания.

Блок питания

В разработке блока питания я использовал консервативный подход.
Выпрямитель на основе кенотрона 5U4G и сглаживающий П-фильтр (с емкостью на входе). Так как сигнал проходит и через цепи фильтра тоже я попытался избавиться здесь от электролитов. Первый после дросселя бумаго-масляный конденсатор 2.2 микрофарады. Качество этого конденсатора очень влияет на звук и поэтому я иcпользовал здесь "медный" Jensen. Два других конденсатора (по отдельной емкости на каждый каскад) пленочный Ansar 100 uF и большой 220 uF Elna Cerafine, который только формально электролитический так точны и линейны его свойства. Недаром Хирояши Кондо применял эти конденсаторы, наряду с Black Gate WKZ, в блоках питания своих конструкций.

Конструкция

Для размещенения узлов усилителя я выбрал просторное шасси.
Все индукторы (дроссель, силовой и выходные трансформаторы) и лампы располагаются сверху, на верхней крышке. Так как крышка изготовлена из стали, а у меня не много опыта в её обработке, сверление отверстий под ламповые панельки я доверил производителю шасси, благо такая опция была возможна. О чем, в последствии, ни разу не пожалел.

Все остальные детали я расположил с обратной стороны крышки, используя навесной монтаж. Я использовал принцип "от точки к точки", в этом мне помогли лепестковые бакелитовые панельки.
При выборе вариантов компоновки и размещения каскадов я поступился эстетическими принципами в пользу прагматических разместив входной каскад сзади, а выходной спереди (обычно делают наоборот). Такое размещение позволило мне использовать короткие провода от входных разъемов к потенциометру который размещается рядом с входным каскадом, применив при этом неэкранированную моножилу Kimber. Ручку потенциометра я удлинил штангой так, чтобы регулятор громкости расположить традиционно на лицевой панели усилителя. Блок питания и выходные трансформаторы расположены как можно дальше друг от друга. Все цепи переменного и постоянного токов старался разнести друг от друга, а в случае их пересечения разместить под углом 90 градусов. Накальные цепи сделаны естественно витым проводом.

Заземление

Как известно организация "земли" самая трудоемкая задача при конструировании усилителя звуковой частоты. Пересмотрев немало решений и ознакомившись с опытом многочисленных разработчиков я решил применить метод земляной шины.

В качестве шины я использовал медный проводник без изоляции сечением 2мм.
Этого вполне достаточно. При диаметере большего сечения возникнут проблемы с пайкой, так как прогреть (без перегрева) такой проводник будет уже сложно.

Шина проходит через весь усилитель от блока питания до входных разъемов, где присоединена к шасси (в одной точке). "Земли" каждого из каскадов собраны преимущественно в мини-звезды и уже потом подсоединены к шине.
Таких точек три:

Отдельные благодарности участникам этого сообщества, а именно.

В обзоре изучаем радиоконструктор УНЧ класса АВ (2+1) на микросхемах TDA2030.
Схема, описание конструктора, замена микросхем на TDA2050/LM1875, измерения, возможный апгрейт.

Характеристики УНЧ
1. Класс АВ
2. Напряжение питания двойное 12V АС 30W. Лучше использовать трансформатор мощностью 40W и больше.
3. Максимальная выходная мощность 15 Ватт на канал
4. Сопротивление нагрузки 4 to 8 Ω
5. Микросхемы защищены от перегрева, короткого замыкания.
6. Возможность подключить пассивный сабвуфер.
7. THD 0.1% или меньше.

Упаковка

Конструктор:

Двухсторонняя печатная плата (качественная):

Детальки подробно

Конденсаторы:

Потенциометры (все на 50 кОм, линейные):

Фурнитура:

TDA2030, ОУ NE5532, стабилизаторы на 12 В.

Радиатор для одной TDA2030. Двумя ножками впаивается в плату:

Считаем площадь: (3*3+1,5*3*2+0,7*3*6)*2=61.2 см^2
Трансформатор для питания (мой) 40 Ватт, две обмотки по 12 В переменки:

Схема УНЧ

Схему по печатке восстанавливал. Возможно где-то ошибся. Если кто-то ошибку заметит - пишите, исправлю.

По даташиту TDA2030 соетуют ставить два конденсатора (электролит в 100 мкФ и шунтирующий пленку-керамику 0.1 мкФ) и два диода на питание каждой микросхемы:

Тут нету их.
Две TDA2030 стоят на правый-левый каналы, две включены в мост и используются для сабвуфера. Один предуслитель на NE5532 на общий вход работает, второй на сабвуфер.
На входе усилителя два электролита 4.7 мкФ, то же не очень хорошо. На входе каналов стоит керамика 0.1 мкФ. Тоже не хорошо.
Регулятор громкости после преда стоит. Можно сильным сигналом пожечь операционники.

Сразу напишу, что заменил все электролитические конденсаторы Chang на Jamicon 50 V. На фильтр питания поставил два кондера на 4700 мкФ*50 В (максимальные по емкости, которые залезли на плату). Планировал потестить усилок на питании 22-25 В, но из-за маленьких радиаторов от этой идеи отказался. В другом радиаторе 4 отверстия лень было сверлить и конденсаторы перепаивать тоже.

Прежде чем полностью распаивать усилитель, решил собрать только диодные мост на питание, фильтры питания и два канала - правый и левый. Предусилки и усилитель для сабвуфера решил не распаивать. Провел несколько экспериментов.

Результаты опытов с разными конденсаторами и микросхемами TDA2030/TDA2050/LM1875

Подключалось через плату защиты АС на всякий случай, АС Mission M51 8 Ом, источник ЦАП DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB.

Первый тест. Керамика VS пленка
Сначала установил две микросхемы TDA2030 из набора. На одном канале установил керамические конденсаторы в 0.1 мкФ, на втором Wima MKP-4 0.1 мкФ 250 В. Конденсаторы Wima без проблем разместились на печатке:

Включил питание, послушал - результат очевиден. С Wima MKP-4 0.1 мкФ играет заметно лучше. Звук детальней. С керамикой «песочит» немного. Если на входе УНЧ вместо 0.1 мкФ установить пленку на 2 мкФ, то звук улучшается - басы лучше играет.
Звук микросхем TDA2030 достаточно жесткий. ВЧ (тарелочки, например) играет. с НЧ тоже ок на слух (особенно если на вход поставить пленку 2 мкФ).
Для дальнейших опытов убрал керамику, поставил везде Wima MKP-4 0.1 мкФ.

Дальше будем тестировать УНЧ с разными микросхемами. Напряжение питания оставил то же - 12 В двойной переменки.
Пациенты:

Справа налево: TDA2030 из набора, TDA2030 оффлайн куплена (левак видимо), TDA2050 оффлайн куплена, LM1875 оффлайн куплена. Все микросхемы взаимозаменяем. Отличаются друг от друга макс. напряжением питания, мощностью и уровнем искажений.
Крупным планом:
TDA2030 из набора:

TDA2030 оффлайн:

TDA2050 оффлайн:

LM1875 оффлайн:

Все тесты с трансформатором 12 В.

Второй тест. TDA2030 из набора VS TDA2030 оффлайн
Звук китайских микросхем из набора оказался лучше купленных оффлайн. На оффлайновых звук смазан. Китайские TDA2030 из набора больше понравились.

Третий тест. TDA2030 из набора VS TDA2050 оффлайн
Микросхема TDA2050 - более мощная микросхема. Если поднять напряжение питания до 22 В может выдать до 20 Вт на нагрузку в 8 Ом при THD 0.03% на 1кГц.
Установил. Послушал. С этим TDA2050 играет хуже. Звук как-то «размазан», вялый и немного приглушен. Странно, народу на форумах и обзорах TDA2050 больше нравится почему-то.

Четвертый тест. TDA2030 из набора VS LM1875 оффлайн
LM1875 - более мощная микросхема. Если поднять напряжение питания до 25 В может выдать до 20 Вт на нагрузку в 8 Ом при THD 0.015% на 1кГц.
Установил. Послушал. У LM1875 звук более детальный, чуть-чуть мягче TDA2030, но тоже достаточно жесткий, не вялый.

Итог - в моих тестах победила LM1875.
Есть в инете известный обзор на ютубе по тестам микросхем TDA2030, TDA2050,LM1875:
Там победила TDA2050. Выбор за вами.

Собрал конструктор. Все микросхемы, керамические конденсаторы из набора. Электролиты, как писал выше заменил. Операционники установил на панельки (их в наборе не было, свои поставил). Помыл плату. Вот что вышло:

Регуляторы справа налево: регулятор громкости, регулятор тональности, уровень сабвуфера. Два резистора - нормальные (нет треска, звука на мин положении, дисбаланса каналов и т.д.). Один (регулятор тональности) - немного трещит при вращении. Обычная лотерея на подобные дешевые детали.
Регулятор тональности работает на АЧХ так:

Проведем стандартные измерения напряжения в УНЧ.

Измерения напряжений

Переменное напряжение на трансформаторе питания
Одна обмотка:

Другая:

После диодного моста без нагрузки
Одна полярность:

Другая полярность:

Под нагрузкой (усилитель в клиппинге)

После стабилизаторов на ОУ

Подключим нагрузку (2 резистора 8 Ом на 100 Вт на каждый канал и 6 Ом 100 Вт на сабвуфер) и померим постоянку на выходе УНЧ при минимальном положении регулятора громкости:
Правый канал:

Левый канал:

Сабвуфер:

Померим работает ли УНЧ (подадим на вход сигнал 1 кГц и посмотрим осциллографом сигнал на выходе) и посчитаем мощность основных каналов (нагрузка 8 Ом). Два термометра - один на каналы, второй на усилитель для сабвуфера:

На входе:

На выходе:

Чуть больше и получаем клиппинг:

Pmax=(23,6/2)*(23,6/2)/8=17,4 Ватт
Prms=8.7 Ватт
Прямоугольник (крутим регулятор тональности до крайнего положения в право - иначе он кривой получается)

Все ок и тут.
Усилок для сабвуфера работает так:
На входе так:

На выходе так:

Если увеличить амплитуду сигнала на сабвуфере крайним левым резистором, получаем так:

Если еще больше - тогда так получается:

При увеличении частоты (например, до 400 Гц) получаем так:

Сдулось сабвуфер…

При температуре в примерно в 110 градусов на моих датчиках, срабатывает термозащита и микросхемы отключаются. Маленькие радиаторы и обдува нету.

Еще заметил, что встроенный преамп на ОУ усиливает звук всего процентов на 20%.

Тесты правого и левого канала с помощью программы RMAA

Тестировалось на нагрузке в 8 Ом, мощность выходная максимальная около 10 Ватт, при большей мощности появляются искажения.
Регулятор тональности на максимум:

Подключил усилитель к колонкам АС Mission M51 8 Ом, источник ЦАП DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB. В качестве сабвуфера подключил старую колонку.
Послушал на разных треках. Усилитель в почти стоковом варианте работает неплохо. Так сказать, «весьма сбалансированно». Звезд не хватает, но свою цену отлично отыгрывает. Немного правда «песочит» и дает жесткий звук. Видимо из-за керамических конденсаторов. Лучше недорогих D-класса (например, микросхем PAM)

Тут на сайте есть обзор на подобный (идентичный видимо по схеме, но с другими деталями и цветом платы) усилок - . Автор его в корпус оформил.

Что имеем в итоге.
За свои деньги играет даже при в базовом наборе деталей достаточно неплохо. Конструктор можно использовать, если у вас завались пара колонок и сабвуфер (например от домашнего кинотеатра, автомобильная акустика, комповой акустики и проч). Там ему и место. Если только стерео, то продают кучу наборов в разных вариантах на этих микросхемах УНЧ только для стерео. Если акустика дешевая, то
смысла апгрейта по деталям нету. Если по-дороже - тогда меняем все конденсаторы 0.1 мкФ на приличную пленку, усиливаем батарею в блоке питания, меняем все проходные кондеры на пленку 2 мкФ, меняем микросхемы (УНЧ и ОУ) и регуляторы, для увеличения мощности поднимаем напряжение питания и ставим новый радиатор и т.д. правда после апгрейта стоить УНЧ будет дороже 10$.

Спасибо за внимание.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +42 Добавить в избранное Обзор понравился +40 +74