КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ СТРАНИЦЫ:
ДВА ВАРИАНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ НА МИКРОСХЕМЕ TDA1554 (TDA1558)
Четырех / двух канальный усилитель низкой частоты
4 X 11 Вт / 2 X 22 Вт на микросхеме TDA1554Q
Усилитель на базе микросхемы TDA1554 обладает малыми габаритами и широким диапазоном питающих напряжений. УНЧ воспроизводит частоты 45 Гц…20 кГц при коэффициенте нелинейных искажений 0.1%. Области применения данного УНЧ крайне разнообразны. УНЧ можно использовать как на открытом воздухе для проведения различных мероприятий, так и в домашних условиях в составе Вашего музыкального комплекса. Выбор выходной мощности и числа каналов осуществляется самим радиолюбителем, поскольку элементная база обеспечивает работу как одного, так и другого варианта.
Схема усилителя на микросхеме TDA1554 приведена на рис.1 (вариант 4х11 Вт) и рис.2 (вариант 2X22 Вт), схема расположения элементов на плате и подключение усилителя на рис.3, вид печатной платы со стороны проводников на рис.4. Перечень элементов приведен в таблицу.
Рис.1- включение TDA1554 в четырехкнальном варианте.
Рис.2 — включение TDA1554 в двухканальном мостовом варианте.
Рис.3 — расположение деталей.
Рис.4 — расположение печатных проводников на плате для усилителя для TDA1554.
Страница подготовлена по материалам сайта http://vlab.nets
Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%.
| Юрий Баранов http://yooree.narod.ru Адрес Email — yooree (at) inbox.ru (замените (at) на @) |
TDA 1554Q – очень популярная микросхема, работает устойчиво, требует небольшое количество деталей для обвески, недорогая. Это ее плюсы. С другой стороны, имеется и ряд минусов. Максимальная выходная мощность едва достигает 18 Вт, (несмотря на обещанные, PHILIPS, 22 Вт). Хотя, возможно, кого — то устроит и это значение.
Чувствительность TDA 1554Q – невысокая, около 25 дБ, а это значит, что если мы желаем подать на нее сигнал с линейного выхода аудиоустройства, то нам придется использовать раскачку. Не верьте разработчику, который заявляет нижнюю граничную частоту ИМС в 20 Гц. Область звукового спектра ниже 80Гц. этой микросхеме дается с трудом.
Учитывая все "за" и "против" выносим окончательный приговор – да, строить усилитель на базе TDA 1554Q можно, только договоримся не возлагать на него слишком больших надежд. Считаю, что конструкция заслуживает оценку "4" по пятибалльной шкале. В любом случае, я старался выжать из TDA 1554Q все, что она умеет.
Первым делом, было решено отказаться от использования в качестве раскачки ИМС TDA 1524 (такие примеры в сети имеются), лично я, считаю ее самым неудачным творением PHILIPS. Почему – рассказывать долго, и в данной ситуации неактуально.
Переходим к самой схеме; если рисунок в вашем браузере мелковат и плохо видны номиналы деталей , качните файл с крупной картинкой, щелкнув по ней мышью. 
Детали: постоянные резисторы любого типа, предпочтительно мощностью 0,125 Вт. Балансный резистор на 270 Ом, через который осуществляется питание транзисторов раскачки должен быть мощностью не менее 0,5 Вт. Переменные резисторы — ( слева на право, по схеме) 100ком — регулятор баланса / секции включены противофазно /, любой группы; регуляторы НЧ и ВЧ, каждый 100ком, группы Б; регулятор громкости, 22 ком, желательно группы В, все спаренные. Я использовал потенциометры типа СПЗ-33-23.
В каскадах раскачки используются транзисторы типов КТ 502Е (Д) и КТ 503Е (Д). Другие типы транзисторов не тестировались. Электролитические и неполярные конденсаторы могут быть самых разных типов, предпочтительны малогабаритные. Стабилитрон — Д814А. Диоды выпрямителя в БП — любые, рассчитанные на ток не менее 4А. Если уровень фона усилителя покажется завышенным, можно увеличить емкость конденсатора фильтра с 4700мкф до 8..10 000мкф. Трансформатор БП должен обеспечивать ток не менее 4А с переменным напряжением на холостом ходу 9. 13в. В последней сборке я использовал два трансформатора типа ТВК — 110 ЛМ, первичные и вторичные обмотки которых соединял параллельно( синфазно!), т.е. вывод первого трансформатора №1 соединял с выводом №1 второго трансформатора и т. д. Выводы трансформаторов №6 — не используются и между собой не соединяются.
Реле, избавляющее от хлопков в АС при включении усилителя может быть представителем распространенной серии РЭС. Использовать необходимо нормально разомкнутые контакты.
Если ваше реле окажется слишком чувствительным и будет срабатывать с минимальной задержкой
(что не позволит избавиться от хлопков в колонках), необходимо будет включить его через
следующее несложное устройство:
ПАРАЛЛЕЛЬНО обмотке реле подключите электролит 1000х25в.
Тот вывод обмотки, который соединен с минусом конденсатора свяжите с массой, а на
положительный электрод подайте напряжение от блока питания через резистор(включенный последовательно),
сопротивлением 22. 300 Ом. Больше сопротивление — больше время задержки.
Подбирайте точное значение резистора так, чтобы увеличить время задержки срабатывания реле.
Не стоит устанавливать время слишком большим — реле перестанет срабатывать вообще.
В принципе, лучше начинать подбор режима работы реле еще до сборки самого усилителя, тогда вы можете быть уверены, что оно будет работать как надо.
ОДНАКО, УЧИТЫВАЙТЕ ТОТ ФАКТ, ЧТО ПОСЛЕ НАГРУЗКИ БЛОКА ПИТАНИЯ МИКРОСХЕМОЙ, К РЕЛЕ ПОСТУПИТ МЕНЬШИЙ ТОК И СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЗИСТОРА ПРИДЕТСЯ ЕЩЕ НЕМНОГО УМЕНЬШИТЬ.
Требования к монтажу: при совмещении микросхемы с усилителем раскачки конструкция становится более чувствительной к внешним помехам. Поэтому, все цепи в блоке регуляторов, должны быть короткими. Рекомендую монтировать все регуляторы на единой планке, ( у меня это пластиковая полоска 190 х 30 мм.)в одну линию, в очередности согласно схемы; слева — на — право БАЛАНС, НЧ, ВЧ, ГРОМКОСТЬ. Расстояния между центрами монтажных отверстий для регуляторов я выбирал одинаковым — 45мм., расстояние между самими регуляторами составило 30 мм.
Все резисторы и конденсаторы относящиеся к входным цепям и темброблоку, располагайте прямо на / между выводами потенциометров, навесным монтажом. В некоторых местах связь между регуляторами выполняется короткими, изолированными проводами. Экранирующие контуры регуляторов необходимо связать с общим проводом (массой). Затем, планку с регуляторами можно монтировать на передней панели корпуса усилителя.
Предварительный усилитель необходимо собрать на единой плате, желательно — печатной и расположить детали максимально компактно. Плату надо установить как можно ближе к регуляторам ВЧ и ГРОМКОСТЬ ( в идеале -между ними). Саму микросхему следует монтировать на тыльную часть радиатора площадью 150 -300 кв.см, пластины которого выступают за пределы корпуса конструкции сзади. В непосредственной близости от выводов ИМС смонтируйте конденсаторы на 0,47 мкФ и на 360пФ. Соединения от входных гнезд до блока регуляторов и от выхода регулятора громкости до входных элементов микросхемы должны быть выполнены экранированными проводами. Реле можно монтировать возле выходных гнезд усилителя. Провода подводящие к микросхеме питание и отводящие сигнал в нагрузку должны иметь сечение не меньше сечения самих выводов микросхемы. Полезно будет ввести в схему и индикатор включения усилителя; для этого к выходу БП подключите какой — нибудь светодиод, соединив его последовательно через резистор 3. 10 ком. Да, не забудьте соединить между собой эмиттеры транзисторов VT2 и VT4 .
Субъективное прослушивание усилителя показало: звучание качественной фонограммы с качественного источника на скромной 2-х полосной акустике бюджетного класса производит очень даже неплохое впечатление . Искажения, (как между прочим и у очень хороших усилителей), становятся отчетливо заметными только в самом крайнем положении регулятора громкости. С высокими полный порядок, а басы. да басы есть, но их слышишь ушами, а хотелось бы еще ощущать и телом.
Добиться более богатого и мощного звучания можно собрав усилитель на базе TDA 8560Q , причем схема еще проще . Но ее я пока выкладывать бесплатно не собираюсь ( есть причины), вместе с тем, за небольшую плату схему можно заказать — просто пошлите мне письменный заказ на мой e-mail. Ознакомиться с описанием усилителя на базе TDA 8560Q можно на моем сайте (см. раздел »схемы»). И еще — в этом же разделе представлена (бесплатно) схема усилителя на базе TDA 8563Q.
Несмотря на множество моделей мультимедийных АС промышленного производства, интерес радиолюбителей к самостоятельному изготовлению подобных конструкций не снижается. Особый интерес вызывают системы с общим низкочастотным каналом. Низкочастотный громкоговоритель — сабвуфер — при этом размещают в отдельном корпусе, что позволяет значительно уменьшить габариты АС левого и правого каналов. Для подобного рода конструкций и предназначен описываемый здесь усилитель с общей номинальной мощностью около 20 Вт.
К особенностям мультимедийного комплекса можно отнести относительно небольшие размеры видеомонитора и соответствующие им габариты акустической системы, размещаемой, как правило, в непосредственной близости от слушателя. В связи с этим максимальная мощность усилителей для такой АС обычно не превышает 10. 20 Вт. Близость расположения мультимедийной акустической системы нередко ограничивает ее допустимые размеры, поэтому здесь распространено размещение низкочастотной головки в одном общем корпусе — сабвуфере, а стереофонические громкоговорители выступают здесь в роли "сателлитов".
Для формирования сигнала канала НЧ (сабвуфера) обычно используются сумматор и активный фильтр. В качестве примера на рис. 1 приведена схема этого узла.
Рис.1. Формирователь сигнала НЧ (сабвуфера)
На ОУ DA1.1 выполнен инвертирующий сумматор, совмещенный с фильтром первого порядка, на ОУ DA1.2 — активный фильтр Баттерворта второго порядка. Частота среза получившегося в итоге фильтра третьего порядка составляет примерно 180 Гц. Делитель R1R2 задает режим ОУ по постоянному току. Полоса частот громкоговорителей СЧ—ВЧ (сателлитов) ограничена фильтрами первого порядка на входе стереофонического УМЗЧ.
Однако для выделения полосы частот сабвуфера вовсе не обязательно использовать активные фильтры. На страницах журнала были опубликованы два варианта УМЗЧ для компьютера [1], в которых применен оригинальный способ формирования сигнала для сабвуфера, не требующий отдельного фильтра. К сожалению, в первом варианте конструкции использованы две разные версии микросхемы TDA1519, не всегда имеющиеся в продаже. Во втором варианте — безнадежно устаревшие TDA2005, по уровню искажений и шумов не отвечающие современным требованиям; этой микросхеме требуется немало внешних элементов. Применив современные микросхемы УМЗЧ, предназначенные для автомобильной радиоаппаратуры, можно несколько упростить схему и значительно повысить эксплуатационные характеристики УМЗЧ.
Усилитель мощности удобно выполнить на основе распространенной микросхемы TDA1554Q (Philips). В нее входят два инвертирующих и два неинвертирующих усилителя с усилением по 20 дБ, их входное сопротивление — 60 кОм. Возможны два варианта их включения. Первый — стандартный, как четырехканальный УМЗЧ с максимальной выходной мощностью 4×6 Вт (4×11 Вт) на нагрузке 4(2) Ом. Второй вариант — как двухканальный УМЗЧ в мостовом включении с максимальной выходной мощностью 2×22 Вт на нагрузке 4 Ом.
В предлагаемой конструкции два инвертирующих канала использованы в обычном включении, а два неинвертирующих, благодаря оригинальному решению, — в мостовом включении.
Параметры усилителя:
| Чувствительность, мВ | 500 |
| Номинальное сопротивление нагрузки, Ом | 4 |
| Номинальная выходная мощность, Вт, каналов СЧ—ВЧ канала НЧ |
2×3,5 12 |
| Максимальная выходная мощность, Вт, каналов СЧ—ВЧ канала НЧ |
2×6 22 |
| Максимальный потребляемый ток, А | 3,5 |
| Частота среза каналов СЧ—ВЧ, Гц | 180 |
| Частота среза канала НЧ, Гц | 50. 170 |
Напряжение питания усилителя может быть в пределах +10. 16 В. Ток, потребляемый устройством при отсутствии сигнала, — не более 0,1 А. В дежурном режиме "Standby" (режим дистанционного выключения) — 0,1 мА. Номинальная мощность указана при напряжении питания, равном 15 В, и гармонических искажениях около 0,5 %. Максимальная мощность, как принято, определяется при искажениях 10%.
Схема усилителя приведена на рис. 2. Устройство максимально упрощено, а номиналы большинства элементов унифицированы.
Рис.2. Принципиальная схема усилителя
Громкость и тембр регулируются сдвоенными переменными резисторами VR1 и VR2 соответственно. Во избежание перегрузки усилителя глубина регулировки тембра зависит от положения движка регулятора громкости. При максимальной громкости подъем ВЧ не превышает 2. 3 дБ (и то — за счет завала НЧ и СЧ), но возрастает до 5. 6 дБ при малой громкости [2]. Регулировка тембра ВЧ на "завал" не предусмотрена, поскольку, как показывает практика, в ней нет необходимости. Кроме того, большинство звуковых плат ПК имеют программно управляемые регуляторы тембра и баланса. В случае необходимости диапазон регулировки тембра в усилителе можно довести до 12. 14 дБ, установив переменный резистор VR2 сопротивлением 10 кОм. Предусмотрена также возможность установки регулятора стереобаланса (VR4), хотя его необходимость еще более сомнительна.
По соображениям монтажа для сателлитов использованы инвертирующие каналы усиления, поэтому для сохранения исходной фазы сигнала динамические головки ВА1, ВА2 подключены в обратной полярности. Суммарный сигнал для сабвуфера формируется на общем для двух каналов разделительном кон-денсатореС13, каки в [1]. Частота среза этого фильтра составляет 170. 180 Гц. Емкость конденсатора С13 указана для динамических головок с полным сопротивлением 4 Ом. Для головок с полным сопротивлением 8 Ом его емкость нужно уменьшить до 220 мкФ.
По отношению к сигналам сателлитов сигнал сабвуфера образуется как дополнительная функция, поэтому при выполнении некоторых условий (об этом позже) на результирующей АЧХ возможно появление "горба" на частоте раздела величиной до 3 дБ. Для устранения этого недостатка в сабвуферный канал введен перестраиваемый пропорционально-интегрирующий фильтр VR3R1R2C3, частота среза которого изменяется в диапазоне 50. 150 Гц. При перестройке частоты одновременно изменяется и уровень сигнала, что позволяет отказаться от обычного регулятора уровня в канале сабвуфера. На рис. 3 приведены теоретические АЧХ фильтров по электрическому напряжению; семейство кривых канала НЧ для удобства смещено вниз на 6 дБ.
Рис.3. Теоретические АЧХ фильтров по напряжению
Для обеспечения работы двух одинаковых усилителей в мостовом включении необходимо подать на их входы противофазные сигналы. В этой конструкции использован каскад с разделенной нагрузкой. С коллектора транзистора VT1 снимается инвертированный сигнал, а с части эмиттерной нагрузки — неинвертированный. Коэффициент передачи каскада по обоим выходам составляет около -16 дБ, поэтому напряжение на входе канала НЧ в режиме максимально широкой полосы приблизительно на 4 дБ выше, чем в каналах сателлитов. Это компенсирует разницу в чувствительности широкополосных и низкочастотных головок и обеспечивает запас регулировки уровня в канале сабвуфера.
Кроме того, эта мера автоматически исключает перегрузку каскада на транзисторе VT1 по входу: за счет разницы в усилении ограничение сигнала на выходе мостового усилителя начнется раньше, чем на обычных выходах (откуда и берется сигнал для VT1). Благодаря глубокой ООС через резисторы R4, R5 линейность каскада удовлетворительна и при больших сигналах. Режим каскада по постоянному току обеспечивается за счет подключения цепи VR3R1 к конденсатору С13. На этом конденсаторе присутствует постоянное напряжение, примерно равное половине напряжения питания.
Еще один, пока непривычный для подобных усилителей узел — переключатель фазы сигнала сабвуфера SA2. Однако в системах домашнего театра и автомобильных сабвуферах такой каскад обязательно есть. Необходимость его применения вызвана следующим: при пространственно разнесенной акустической системе результирующая АЧХ в точке прослушивания будет определяться соотношением фаз приходящих сигналов. Сдвиг фаз, в свою очередь, определяется расстоянием до динамических головок.
На рис. 4 показаны теоретические АЧХ в ближнем поле излучения для случаев синфазного и противофазного включения головок при их компактной установке. Реальные АЧХ по звуковому давлению в зависимости от расстояний и характеристик головок могут принимать еще более причудливые формы. Очевидно, что введение переключателя фазы позволяет более гибко управлять результирующей АЧХ.
Рис.4. Теоретические АЧХ в ближнем поле излучения
Выключатель питания SA1 управляет состоянием микросхемы, через него же подается напряжение питания на каскад фа-зорасщепителя. В выключенном состоянии выходы переведены в высокоимпедансное состояние, а ток потребления не превышает 100 мкА. Назначение остальных деталей очевидно. Емкость фильтра разделена на две части, поскольку установить конденсатор большой емкости непосредственно возле выводов питания микросхемы затруднительно.
О деталях и конструкции.
Оксидные конденсаторы К50-35 или аналогичные импортные, конденсаторы С1, С2 — керамические любого типа, остальные — К73-17. Все постоянные резисторы — МЛТ0.125. Переменный резистор регулировки громкости должен быть с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота (типа В), остальные — с линейной (типа А). Транзистор КТ315В можно заменить любым транзистором структуры n-p-п с коэффициентом передачи тока базы не менее 50. Выбор остальных деталей не критичен.
Выпрямитель выполнен на импульсных диодах КД213А, это позволит при необходимости значительно увеличить емкость фильтра без риска возникновения мультипликативных помех. Сетевой трансформатор можно использовать любой с габаритной мощностью не менее 80 Вт (лучше больше), допустимым током вторичной обмотки не менее 5 Аи выходным напряжением 9. 11 В.
Ввиду относительной простоты усилитель вполне можно собрать на макетной плате (в таком варианте он работал у автора). Для журнальной публикации была разработана печатная плата (рис. 5), на которой размещается большинство деталей. Плата рассчитана на установку переключателей П2К на два направления и упомянутых выше деталей. Конденсатор СЗ емкостью 0,15 мкФ в случае необходимости можно составить из конденсаторов емкостью 0,1 мкФ и 0,047 мкФ, для чего на плате предусмотрены дополнительные контактные площадки.
Рис.5. Печатная плата усилителя
Переменные резисторы, разъемы и сетевой трансформатор размещают вне платы. Перемычки в цепи сигнала выполнены тонким монтажным проводом, для монтажа цепей питания и акустических систем необходимо использовать провод сечением не менее 0,75 мм 2 . Теплоотвод можно изготовить из дюралевого уголка 30×50 мм или использовать готовый от автомагнитолы (именно такой применен в авторском варианте).
Правильно собранный усилитель налаживания не требует. При включении достаточно убедиться в наличии указанных на схеме напряжений (допустимое отклонение ±10%). В случае наводок от блока питания компьютера следует включить два керамических конденсатора емкостью 220. 470 пФ на входе микросхемы (между точками 6, 7 платы и общим проводом). Их можно разместить со стороны печатных проводников.
Для воспроизведения низких частот нужно использовать специализированную низкочастотную динамическую головку в акустическом оформлении. Самый простой способ — использовать АС от отечественной бытовой аппаратуры, удалив лишние детали. Автор для испытаний применял AC S-30B ("Радиотехника"). Акустическое оформление сателлитов может быть простейшим, в том числе и открытым.
Источники:
- Сапожников М. Два простых УМЗЧ для компьютера. — Радио, 2002, №4, с.15.
- Шихатов А. Пассивные регуляторы тембра. — Радио, 1999, №1, с. 14, 15.
