Главная > Дополнительно > Схема усилителя низкой частоты. классификация и принцип работы унч

Схема усилителя низкой частоты. классификация и принцип работы унч

Содержание

1 Схема усилителя мощности НЧ на микросхеме TDA7250
2 Обзор видов
3 Для сборки простого усилителя потребуется ряд деталей:
4 История
5 Характеристики усилителей для колонок в авто
6 Печатная плата
7 Популярные советы
8 Для чего нужен усилитель звука

Схема усилителя мощности НЧ на микросхеме TDA7250

Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20 — это надежный стерео-драйвер для транзисторов Дарлингтона (составные транзисторы с высоким коэффициентом усиления), на основе которого можно построить высококачественный двухканальный стерео-УМЗЧ.

Выходная мощность такого усилителя может достигать и даже превышать 100Вт на канал при сопротивлении нагрузки 4Ом, она зависит от типа используемых транзисторов и напряжения питания схемы.

После сборки экземпляра такого усилителя и первых испытаний, я был приятно удивлен качеством звучания, мощностью и тем как «оживала» музыка издаваемая этой микросхемой в компании с транзисторами КТ825, КТ827. В композициях начали прослушиваться очень мелкие детали, инструменты звучали насыщенно и «легко».

Спалить данную микросхему можно несколькими способами:

Переполюсовка линий питания;
Превышение уровня максимально допустимого напряжения питания ±45В;
Перегрузка по входу;
Высоким статическим напряжением.

Рис. 1. Микросхема TDA7250 в корпусе DIP-20, внешний вид.

Даташит (datasheet) на микросхему TDA7250 — (135 КБ).

Рис. 2. Схема стерео-усилителя низкой частоты на микросхеме TDA7250 и транзисторах КТ825, КТ827.

Также, для более хорошего понимания того что происходит в микросхеме, не лишним будет привести здесь ее структурную схему из документации:

Рис. 3. Структурная схема интегрального усилителя TDA7250 (block diagram).

На некоторых зарубежных сайтах в схемах усилителей на основе этой микросхемы можно встретить дополнительный резистор на 100К, устанавливаемый между резистором R9 и -Vs (в цепочке для установки тока покоя выходных каскадов — вывод 3).

Если изучить блок-схему TDA7250, то можно понять что этот резистор там не нужен. А вот в цепочке, которая подключена к выводу 8, резистор на 100К необходим, поскольку внутри микросхемы этот вывод подключен к входу операционного усилителя и внешний резистор на 100К задает некоторое необходимое напряжение смещения.

Поэтому внешние цепочки, подключаемые к выводам 3 и 8 микросхемы, не должны быть идентичными — это не ошибка в даташите, как кто-то может подумать.

Для этой схемы УМЗЧ был собран самодельный двуполярный блок питания на +/- 36В, с емкостями 20 000 мкФ в каждом плече (+Vs и -Vs).

Обзор видов

Схема усилителя звука на микросхеме с печатной платой

Для начала нужно отличать Hi-Fi прибор и типовой портативный усилитель. В большинстве случаев усилители для наушников отличаются довольно скромными размерами, благодаря чему их можно использовать с мобильным телефоном вне домашней обстановки.

Подобное устройство питается от съемного аккумулятора. Стационарные Hi-Fi устройства характеризуются тем, что в них все энергопотребление зависит лишь от объема потребляемого электрического тока из розетки, в то время как энергопотребление портативных изделий во многом зависит и от количества нагрузки, и напряжения.

В соответствии с законами физиками, объем потребляемого тока прямо пропорционален его напряжению и обратно пропорционален тому напряжению, которое подаётся на источник. Соответственно, чем выше будет параметр сопротивления наушников, тем меньше на выходе будет потребление тока. В зависимости от того, какие элементы задействованы в структуре механизма, все усилители можно условно разделить на три категории: ламповые, а также транзисторные и гибридные.

Ламповые

Эти механизмы способствуют усилению мягкости. Они обеспечивают гораздо более мягкое усиление звуковоспроизведения в сравнении с прочими разновидностями оборудования, на выходе звучание получается теплым и комфортным, а своеобразную атмосферу уюта помогают создать светящиеся во тьме лампочки. Однако этот агрегат предъявляет повышенные требования к условиям своей эксплуатации.

Его можно использовать только в проветриваемом вентилируемом помещении, обязательно недоступном для домашних питомцев и маленьких детей месте, так как во время работы лампы довольно сильно накаляются и при неосторожном обращении могут вызвать ожоги

Транзисторные

Модели, работающие на германиевых транзисторах, преобразовывают волны в чёткий и точный звук. Они не имеют какого-то определенного стиля, потому могут использоваться для соединения с самыми разнообразными видами аудиоматериалов. Устройства отличают компактные размеры, кроме того, они потребляют намного меньше энергии, нежели все остальные разновидности усилителей. Транзисторное приспособление лучше всего взаимодействует с низкоомными наушниками.

Гибридные

Такие приспособления в своей схеме применяют оба элемента: и лампу, и транзистор. Подобная модель идеально подходит для низкоомных наушников, в которых лампа обеспечивает мягкость звучания, а транзистор отвечает за детальность и мощность сигнала. Гибридные версии обычно выбираются строго под каждый конкретный тип наушников, поскольку от этого во многом зависит качество и объемность получаемого звука.

Для сборки простого усилителя потребуется ряд деталей:

Транзистор КТ 817 (или аналогичный ему);
Резистор на 5 кОм, 0,25 Ватт;
Плёночный конденсатор на 0,22 – 1 микрофарад;
Динамик, дающий нагрузку на 4-8 Ом (1 – 3 Ватт);
Источник питания на 9 Вольт;
Источник сигнала (1 канал и заземление).

Величина резистора смещения R1 достигает десятков кОм и определяется опытным путём. Дело в том, что этот показатель вычисляется с учётом напряжением питания прибора, сопротивлением телефонного капсюля, коэффициентом передачи, свойственным выбранной разновидности транзистора. Начальной точкой отсчёта может служить сопротивление нагрузки, увеличенное как минимум в сотню раз.

Конденсатор (на схеме обозначается как C1) и уровень его ёмкости варьируется в диапазоне от 1 до 100 микрофарад, с увеличением ёмкости конденсатора прибор получает возможность. Назначение конденсатора (называемого также разделительным) заключается в том, чтобы пропускать переменный ток и отфильтровывать постоянный, не давая схеме замкнуться.

Для данной схемы уместно применение биполярного транзистора со структурой n-p-n и мощностью среднего и высокого уровня. Конденсатор желательно брать плёночный. Принимаемый сигнал можно получить через выход MP3-плеера. Собранный по данной схеме прибор можно оснастить потенциометром (на 50 000 Ом), позволяющим регулировать громкость.

При отсутствии в питающем блоке электролитического конденсатора с большой ёмкостью, понадобится установка электролита на 1000 – 2200 микрофарад, имеющего рабочее напряжение большее, чем в схеме.

Тому, кто не имел опыта работы с электроникой, следует знать, что при паянии составные элементы можно очень легко перегреть. Чтобы этого не произошло, лучше всего использовать паяльники на 25 Ватт, а прекращать пайку нужно через каждые 10 секунд непрерывного воздействия.

По сравнению с приведённой схемой однокаскадного усилителя НЧ, двухкаскадный обладает гораздо лучшими характеристиками, но его сборка не намного сложнее. Чтобы его сконструировать понадобится лишь последовательно соединить два простых каскада. Однако, при этом могут использоваться различные виды соединения, которые, конечно, влияют на качество и особенности передачи сигнала. Но в самом простом варианте можно просто соединить выход первого каскада с входом второго напрямую или через резистор. Связь такого типа соответственно называется непосредственной или резисторной. Степень усиления сигнала при этом равняется перемноженным коэффициентам усиления каждого из каскадов. К сожалению, последующее увеличение количества каскадов в усилителе не даёт аналогичного эффекта. Проблема в том, что величина коэффициента усиления определяется комплексно и достаточно сильно зависит от задержки во времени, то есть изменения фазы.

Но вместе с тем, если стоит задача налаживания работы тех или иных устройств, а также решения каких-то спорных моментов экспериментальным путём, то может быть необходим простейший вариант усилителя, собираемый буквально за четверть часа. Основным требованием к такому прибору будет минимальное количество дефицитных компонентов, а также способность работать при широком разбросе уровней напряжения и сопротивления.

При эксплуатации усилителя низких частот не забывайте о том, что его показатели сильно зависят от температурных условий, особенно это касается самодельных устройств.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните накарту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

История

1904 год — Ли де Форест на основе созданной им электронной лампы — триода — разработал устройство усиления электрических сигналов (усилитель), состоящее из нелинейного элемента (лампы) и статического сопротивления Ra, включенного в анодную цепь.
1932 год — Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.
1942 год — в США построен первый операционный усилитель — усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000) как самостоятельное изделие. Основным назначением данного класса усилителей стало его использование в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций над электрическими сигналами. Отсюда его первоначальное название — решающий.

Ламповые усилители низкой частоты

Характеристики усилителей для колонок в авто

Усилитель низкой частоты (унч) на микросхеме tda7250

При выборе аппаратуры для машины водитель учитывает собственные пожелания: насколько должен быть громким звук, качество сигнала по частотам и наличие штатного или дополнительного места для установки.

Эти параметры отображаются в технических характеристиках усилителей, которые делят:

по количеству каналов;
классу;
мощности сигнала;
минимальной и максимальной частоте;
наличию фильтра и регулировки сверхнизких колебаний;
коэффициенту гармонических искажений.

Каналы – это выходы аппаратуры, к которым подключают один или несколько колонок. Одноканальную технику используют при подключении сабвуфера. Ограничение высоких частот в таком усилителе не имеет значения, а фильтр низких «басов» и их регулировка – приветствуется, особенно, при отсутствии такой коррекции на автомагнитоле.

Двух или четырёх канальную технику используют для прослушивания стерео и квадросистем с соответствующим количеством колонок. Используя мостовой метод подключения, через двухканальную аппаратуру подключают 4, 6 и более динамиков. Установку стереоколонок с сабвуфером осуществляют через трёхканальный усилитель.

Классность усиливающей аппаратуры обозначают буквами латинского алфавита. Несмотря на большое количество выпускаемых моделей, выбрать лучше устройство, принадлежащее к классу АВ или D. Усилители класса АВ обладают более низким КПД, чем у D-класса. Это позволяет последним выдавать большую мощность, при меньших габаритах, правда это отражается на стоимости.

Различают номинальную и максимальную мощность радиотехники. На номинальной, аппаратура проработает 2–3 часа, и будет готова продолжить воспроизведение музыки. Максимальная – это такая выходная характеристика, которую усилитель выдаст за небольшой промежуток времени.

При покупке, обращают внимание именно на номинальный показатель. Эксплуатация на большой громкости, будет искажать звук и пагубно отразится на работе радиоаппаратуры, если брать за расчётную – максимальную величину мощности

Возможность выбора частот, характерных для той или иной модели, зависит от пожеланий водителя, который захочет услышать более низкие или наоборот – высокие тембры звучания.

Печатная плата

Теперь расскажу о печатной плате. Развести ее не составит особого труда, поскольку схема почти полностью симметрична по каждому каналу. Нужно стараться максимально отдалить входные и выходные цепи друг от друга — это предотвратит самовозбуждение, множество помех, убережёт от лишних проблем.

Стеклотекстолит можно брать толщиной от 1 до 2х миллиметров, в принципе особой прочности плате и не нужно

После травления дорожки нужно хорошо залудить припоем с канифолью (или флюсом), не игнорируйте этот шаг — это очень важно!. Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша

Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:

Разводку дорожек для печатной платы я выполнял вручную, на листе бумаги в клеточку с помощью простого карандаша. Так я делал еще с тех времен, когда о SprintLayout и технологии ЛУТ можно было только помечтать. Вот сканированный трафарет рисунка печатной платы для УНЧ:

Рис. 10. Печатная плата усилителя и расположение компонентов на ней (клик — открыть в полный размер).

Конденсаторы С21, С3, С20, С4 — на плате нарисованной вручную отсутствуют, они нужны для фильтрации напряжения по питанию, я их установил в самом блоке питания.

Спасибо Александру за разводку печатной платы в программе Sprint Layout!

Рис. 11. Печатная плата для УМЗЧ на микросхеме TDA7250 от Александра.

В одной из моих статей я рассказал как изготовить эту печатную плату методом ЛУТ.

Скачать печатную плату в формате *.lay от Александра — (84 КБ).
Печатная плата в формате *.lay от Виталия Новака — (35 КБ);
Печатная плата в формате *.lay6 от Fivist — (50Кб);
Печатная плата в формате *.lay6 от Patunum — (160 КБ).

Насчет форматов файлов:

*.lay — файлы для программы Sprint Layout версий 5.0 (2006г.) и 6.0 (2013г.);
*.lay6 — файлы для Sprint Layout, которые открываются только в программе начиная с 6-й версии.

Насчет соединительных проводов по питанию и на выходе схемы УМЗЧ — они должны быть как можно короче и с поперечным сечением не менее 1,5мм. В данном случае, чем меньше длина и больше толщина проводников, тем меньше потерь тока и наводок в схеме усиления мощности.

В результате получились 4 канала усиления на двух маленьких платках:

Рис. 12. Фото готовых плат УМЗЧ для для четырех каналов усиления мощности.

Для чего нужен усилитель звука

Идею создания и объединение классической стереосистемы с отдельными составляющими, можно посчитать на первый взгляд необычной и странной. Казалось бы достаточно простого динамика блютуз или вай-фай. Однако те, кто хочет добиться хорошего звучания, необходимо сравнить для начала простой громкоговоритель Bluetooth со стереосистемой с отдельными усилителями. В таком случае можно понять разницу. Хорошая система стоит многого: увеличивается динамика, глубина и амплитуду звука.

При покупке акустической системы, необходимо понимать, что будет несколько источников звука. Все это вне зависимости от того, как вы собираетесь прослушивать музыкальные композиции: через аудио плеер, смотреть кинокартину или погружаться в мир компьютерных игр. Самое главное при этом, чтобы звук был на высоте. Единственной проблемой, с которой можно столкнуться — различные аппараты имеют различную мощность и выходной аудиосигнал.

Помимо этого, палитра частот так же может отличаться. Например, хорошая колонка может не давать хороший звук, а в некоторых случаях он становится неполным и интегрированным. Поэтому чтобы все привести к единому алгоритму, качеству и мощности применяют усилители мощности звука. Такое устройство позволяет контролировать звук, выбрав систему с хорошей акустической системой. Все это координирует систему и помогает прослушивать музыку в хорошем качестве. Приборы необходимо заранее подключить к источнику звука с помощью различных разъемов.

Установка включает: динамики и усилитель звука на транзисторе, позволяющий увеличить частоту звука.

Оцените статью: