Лм1875. Усилитель на LM1875: характеристики, схемы и особенности конструкции

Основные элементы схемы:

• R1 — входное сопротивление, определяет входной импеданс усилителя
• R2 — резистор в цепи обратной связи, задает коэффициент усиления
• Входной конденсатор (не показан) — для развязки по постоянному току
• Выходной дроссель и конденсатор (не показаны) — для подавления ВЧ помех

Такая схема обеспечивает качественное усиление звукового сигнала при минимуме компонентов.

Практические рекомендации по сборке усилителя на LM1875

При реализации усилителя на LM1875 важно учитывать следующие моменты:

1. Обеспечить надежный теплоотвод для микросхемы. Рекомендуется использовать радиатор площадью не менее 50 см².
2. Применять качественные компоненты с малыми допусками, особенно в цепи обратной связи.
3. Правильно организовать разводку платы, минимизируя длину сигнальных проводников.
4. Использовать развязывающие конденсаторы в цепях питания.
5. Экранировать входные цепи для снижения наводок.

Соблюдение этих рекомендаций позволит получить усилитель с отличными характеристиками и высоким качеством звучания.

Возможные модификации базовой схемы LM1875

• Добавление входного буферного каскада для снижения входной емкости
• Реализация схемы мягкого включения для защиты динамиков
• Использование параллельного включения микросхем для увеличения мощности
• Применение активного охлаждения для работы на максимальной мощности
• Добавление регулировки тембра и громкости

Эти модификации позволяют адаптировать схему под конкретные требования и получить более функциональное устройство.

Сравнение LM1875 с другими микросхемами усилителей

Рассмотрим, как LM1875 соотносится с другими популярными микросхемами усилителей:

Как видно, LM1875 занимает промежуточное положение по мощности, но выигрывает по качеству звучания. Это делает ее оптимальным выбором для высококачественных усилителей средней мощности.

Заключение

Усилитель на микросхеме LM1875 представляет собой отличный выбор для построения качественной аудиосистемы. Он обеспечивает высокие характеристики при относительной простоте реализации. Правильный подход к проектированию и сборке позволяет раскрыть весь потенциал этой микросхемы и получить действительно впечатляющие результаты.

характеристики усилителя никитина на n-канальных полевиках, созданного своими руками

Главная » Обзоры

Печатная плата

Монтажная плата:

Внешний вид собранной платы:

Автор: Peter Smith (siliconchip.com.au)

Микросхема LM1875 представляет собой высококачественный монофонический усилитель мощности низкой частоты, способный отдавать в нагрузку до 25 Ватт. Выходной каскад микросхемы работает в классе АВ. LM1875 отличается высокими звуковыми параметрами, стоит значительно дороже аналогичной микросхемы TDA2030, но качество звучания однозначно лучше последней.

Микросхему обычно используют в бытовых аудиосистемах, для питания широкополосной акустики или маломощного сабвуфера.

Неоднократно мною был собран и испытан усилитель на знаменитой микросхеме TDA2030. Схема была нестандартной, в ней помимо микросхемы были использованы дополнительные транзисторы. По сути, вся мощность падает на транзисторы, а сама микросхема работает в качестве драйвера. Должен заметит, что результат был не очень, при максимальной громкости транзисторы грелись очень сильно, звук был искажен до неузнаваемости, если кто решит собрать, то мой совет — используйте схему только для сабвуфера. Пару дней назад решил еще раз собрать подобный усилитель, только на этот раз заменил выходные транзисторы и переделал схему, а в качестве драйвера использовал микросхему LM1875. При мостовой схеме, усилитель на двух LM1875 способен развивать до 50 Ватт, а с выходными транзисторами до 70 Ватт!

В выходном каскаде использована комплементарная пара на мощных биполярных транзисторах типа 2SA1943 и 2SC5200. Эта пара стоит в окончательных каскадах множества транзисторных усилителей, такие как схема ЛАНЗАРА или МАРШАЛЛА ЛИЧА.

Катушка мотается на резисторе и содержит 10 витков провода с диаметром 0.,8мм. Резистор 10 Ом с мощностью 2 Ватт.

Входной конденсатор по вкусу, для сабвуфера следует применять пленочные конденсаторы с емкостью от 1 до 4. 6 мкФ. Все электролитические конденсаторы нужно подобрать с напряжением 35 Вольт и выше. При желании, выходные транзисторы можно попробовать заменить на отечественные-КТ818/19 с одинаковыми буквами, но мощность и параметры усилителя упадут. Питается усилитель от двухполярного источника, при питании от сетевых блоков питания уделяйте особое внимание конденсаторным фильтрам после выпрямителя, во избежания сетевых помех следует использовать емкость не менее 10.000 мкф в плече, входные провода желательно использовать экранированные.

Саму микросхему установил на небольшой отдельный теплоотвод, она работает как предварительный усилитель, поэтому сильно перегреваться не будет. Транзисторы нуждаются в охлаждении, поскольку вся основная нагрузка на них, они укрепляются на теплоотвод обязательно через изоляционную прокладку, для лучшей теплоотдачи следует использовать термопасту.

Принципиальная схема

На рисунке показана схема только одного стереоканала. Второй точно такой же, поэтому рисовать его схему — только загромождение журнального объема.

Практически схема состоит из усилителя мощности на микросхеме А1 типа LM1875, включенной по схеме, очень близкой к типовой, плюс, активный регулятор тембра по НЧ и ВЧ на операционном усилителе.

Напряжение ЗЧ подается от источника сигнала на вход регулятора тембра. Тембр регулируется по ВЧ резистором R6 и по НЧ резистором R2

Схема мостовая. ОУ А1 компенсирует потери сигнала в регуляторе и будучи включен в диагональ моста расширяет диапазон регулировки.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя мощности ЗЧ на LM1875 с темброблоком на LM741.

Так как усилитель питается от однополярного источника питания, здесь сделана цепь R7-R8-C6, она создает среднюю точку напряжения питания (то есть, на С6 половина напряжения питания микросхемы А1). Сюда подключен прямой вход ОУ (в типовой схеме он был бы подключен на общий ноль).

Резистор R10 — регулятор громкости. Переходим к УМЗЧ Он построен на ИМС предназначенной именно для УМЗЧ. Это LM1875, — микросхема довольно широко применяемая и вполне доступная. Как и многие микросхемы УМЗЧ эта микросхема практически представляет собой мощный операционный усилитель.

Ну, и соответственно аналогично подключается. То есть, есть два входа, — прямой и инверсный, а коэффициент усиления задается цепью ООС включенной между выходом и инверсным входом ОУ.

Здесь тоже самое. Входной сигнал поступает на прямой вход (цепь R12-С12 призвана погасить ВЧ помехи от цифрового источника сигнала, если таковой используется).

ООС образована цепью R17-R13-C111. Изменяя глубину ООС можно регулировать коэффициент усиления УМЗЧ. Это имеет важное значение, так как позволяет подогнать усилитель под параметры источника сигнала, с которым он будет работать в дальнейшем, а так же, уровнять усиление в каналах стереоусилителя.

Рейтинг

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Усилитель класса АВ на LM1875 (20 Вт/4 Ом)

DIY » Статьи » Прочие конструктивы и схемотехника » Усилитель класса АВ на LM1875 (20 Вт/4 Ом)

Поиск по Статьям и Справочникам

Прочие конструктивы и схемотехника

Комментарии

На базе микросхемы LM1875 можно построить качественный и простой усилитель мощности класса АВ.

Схема данного усилителя была предложена Скифом и отличается от типовой наличием цепочки R1-R2-C2-R3 , предотвращающей проникновения радиочастотных помех в тракт усиления и наличием выходной R7L1 -цепи, компенсирующей паразитную емкость проводов и звуковой катушки динамика.

Нижняя граница диапазона воспроизводимых частот может быть расширена увеличением конденсатора в цепи ООС С3 с 22 мкФ до 47 мкФ.

Детали

Резисторы R6 и R7 МЛТ-2, остальные МЛТ-0,125.

Катушка L1 мотается на резисторе R7 проводом 0.6 мм 5—8 витков.

Конденсаторы. С1 — керамический, в крайнем случае — неполярный электролитический; С2 — керамический; С4, С5, С6 — пленочные, ёмкость шунтирующих конденсаторов С5, С6 лучше увеличить по мере возможности вплоть до 0,47 мкФ. С3, С7, С8 — электролиты с рабочим напряжением не менее 50 В. Емкость С7, С8 должна быть не менее 1000 мкФ и может быть увеличена на сколько это возможно.

Микросхема. Вместо микросхемы LM1875 можно применить без изменения номиналов схемы TDA2050, TDA2030. Технические характеристики: 2-х полосная АС закрытого типа Диапазон воспроизводимых частот: 63 – 25000 Гц Чувствительность: 87 дБ/Вт/м Сопротивление: 8 Ом Максимальная шумовая мощность: 15 Вт Используемые динамики: НЧ: 35 ГД-2 (сотовый) ВЧ: 10 ГДВ-5-8 (сотовый) Описание: Опытный образец акустической системы с плоскими сотовыми диффузорами. Внешне корпус фанерован …

D.I.Y. — Do It Yourself — Сделай Сам

Аудио Портал © 2004-2020

Композитный аудиоусилитель со сверхнизкими искажениями LM1875

LM1875 — это небольшой хороший усилитель на микросхеме, способный обеспечить выходную мощность 25 Вт. При правильной реализации он обеспечивает удивительно хороший звук. Простота схемы и качество звука сделали эту микросхему одной из самых популярных среди энтузиастов-любителей.

При реализации в соответствии со спецификацией THD усилителя мощности LM1875 в зависимости от выходной мощности показывает пик около 0,5 Вт (0,05% THD при нагрузке 8 Ом и 0,1% THD при нагрузке 4 Ом). Коэффициент нелинейных искажений падает с увеличением выходной мощности и достигает минимума 0,02% при мощности около 10 Вт на 8 Ом. Такая зависимость суммарных гармонических искажений от выходной мощности вызвана тепловой обратной связью микросхемы (тепло, выделяемое выходным каскадом, изменяет температуру входного каскада). Вставка первого каскада композита приводит к тепловой развязке входного каскада в контуре обратной связи с выходным каскадом. Это второе преимущество нашей композитной конструкции. (Первое преимущество заключается в увеличении коэффициента усиления контура композитного усилителя и значительном снижении коэффициента нелинейных искажений, шума и смещения выходного постоянного тока).

На рис. 2 ниже показана принципиальная схема неинвертирующего композитного усилителя на основе LM1875. Коэффициент усиления равен 11, но любое значение от 5 до 20 также работает нормально. Однако изменение коэффициента усиления должно быть отражено в методах фазовой коррекции.

Первое, что бросается в глаза любому знакомому с LM1875, это отсутствие конденсатора, развязывающего обратную связь по постоянному току. Отсутствие конденсатора в обратной связи значительно улучшает звучание композита. Итак, это третье преимущество составной реализации — отсутствие необходимости в конденсаторе обратной связи по постоянному току. Многие скажут: «А как насчет смещения выходного постоянного тока?». Вот ответ — использование «правильного» высокопроизводительного ОУ обеспечивает смещение постоянного тока на выходе в диапазоне 0,2-2 мВ в широком интервале температур. Если кто-то не может жить с таким смещением постоянного тока, использование сервопривода является вариантом, но я лично не мог заставить себя даже попробовать сервопривод в этом случае.

Входной импеданс усилителя определяется резистором R1, который в данном случае равен 5,1 кОм, что является хорошим компромиссом. Если ваш предусилитель способен управлять нагрузками с низким импедансом, R1 можно уменьшить, что улучшит характеристики операционного усилителя, но приведет к увеличению емкости C1.

C2, C3, C4, R2, R3 и R4 формируют фазовую коррекцию и усиление композита (которые тесно связаны между собой), а также точно настраивают поведение операционного усилителя. Я несколько раз упомянул «правильный высокопроизводительный операционный усилитель», и это не случайно. Выбор операционного усилителя — это то, что заставляет композит работать правильно. К сожалению, симуляции мало чем помогут. Существует не менее 100 операционных усилителей от разных производителей, которые выглядят подходящими для этой цели, но лишь немногие из них действительно работают так, как задумано. Коэффициент усиления без обратной связи, полоса пропускания, скорость нарастания, искажения, шум, смещение по постоянному току и т. д. Все эти параметры имеют значение.

Практическая реализация описанной выше композитной схемы показана на рис. 3.

Общее гармоническое искажение (THD) широко используется в качестве физической меры качества звука усилителя. Это общее среднеквадратичное (среднеквадратичное) гармоническое напряжение в сигнале в процентах от напряжения на основной частоте. Однако в настоящее время THD также часто выражается в дБ. THD должен быть как можно ниже. На рис. 4 показаны графики THD на частоте 1 кГц композитного усилителя на основе LM1875 с использованием трех разных операционных усилителей. Для сравнения также показан показатель THD базовой реализации LM1875.

Легко заметить, что производительность усилителя LM1875 значительно улучшилась. Как упоминалось ранее, операционный усилитель играет решающую роль. На рис. 4 показаны характеристики композитного усилителя с тремя различными операционными усилителями — операционным усилителем 1, операционным усилителем 2 и операционным усилителем 3. Операционный усилитель 1 и операционный усилитель 2 имеют одинаковую полосу пропускания и скорость нарастания, но у операционного усилителя 1 более высокий уровень шума, а у операционного усилителя 2 усиление разомкнутого контура примерно на 25 дБ выше. Op Amp 3 — это сверхмощный операционный усилитель. Фазовая коррекция в каждом случае подбиралась в соответствии с характеристиками каждого операционного усилителя.

Из любопытства я попробовал композитный усилитель (оснащенный операционным усилителем 3) с единичным коэффициентом усиления. Можно добиться стабильной работы усилителя, но за счет очень высоких синфазных искажений. Инвертирующая конфигурация позволяет избежать этой проблемы, но имеет другие недостатки. Наилучшие результаты (высокая стабильность и низкий уровень искажений) я получил при усилении от 5 до 15.

Параллельное подключение двух или более композитных усилителей улучшает производительность (больше мощности, меньше нелинейных искажений и шума), но есть некоторые важные требования, которые следует соблюдать. ум при этом. Наиболее важные из них: очень низкое смещение по постоянному току на выходе, равный (максимально близкий) коэффициент усиления, одинаковые условия охлаждения LM1875. Первое из них уже достигнуто (смещение постоянного тока составляет около 1 мВ). Второе достигается за счет использования согласованных резисторов NFB или резисторов с допуском менее 0,1%. На рис. 5 показана принципиальная схема двух составных усилителей, работающих параллельно.

Эффект параллельного подключения показан на рисунках 6 и 7 – THD и шум уменьшаются примерно в 1,5 раза.

Для достижения высоких характеристик и хорошего звука композитный усилитель (и любой другой усилитель) должен питаться от соответствующей мощности. поставлять. Для всех тестов я использовал регулируемый импульсный источник питания ±28,5 В, способный обеспечить непрерывный ток приблизительно 15 А с пульсациями 40 мВпик-пик. Обратите внимание, что напряжение питания ни при каких обстоятельствах не должно превышать ±30 В — это абсолютное максимальное номинальное напряжение для LM1875.

Обычный блок питания ±28,0 В показан на рис. 8. Трансформатор может быть типа E-I или тороидальный. Преимущество последнего заключается в более низком потоке рассеяния, поэтому он создает меньше шума в корпусе и проводке, что важно, если вы стремитесь к минимально возможному шуму. Трансформатора на 70-80ВА достаточно для выходной мощности 2х25Вт.

Блок питания операционного усилителя важнее. Высокий PSRR (и низкий уровень шума, если возможно) является обязательным. Данные в таблице ниже обобщают влияние блока питания операционного усилителя (±15,0 В) на КНИ+шум композитного усилителя на основе операционного усилителя 3 при выходной мощности 1 Вт (RL=8 Ом) при 1 кГц:

Таблица 1. Влияние источника питания рабочих усилителей на THD+шум

PSU THD+шум

Zener Diodes -90DB (0,003%)

LM317/337 Рег. -106 дБ (0,0005%)

Улучшенный LM317/337 Рег. -116 дБ (0,00015%)

Низкий уровень шума/низкая пульсация Рег. -120dB (0,0001%)

Увеличение коэффициента нелинейных искажений + шум в основном связано с повышенным уровнем шума на низких частотах, в то время как на уровень нелинейных искажений это не оказывает столь существенного влияния.

На рис. 9 показан блок питания, подходящий для малошумящего композитного усилителя с низким THD. Блок питания совмещен с защитой постоянного тока динамика и схемой задержки. Блок низкого напряжения (±15,0 В) имеет очень низкий уровень шума (менее 5 мкВ) и высокое значение PSSR (>85-90 дБ). Он способен обеспечить ток 150 мА и может использоваться для питания предусилителей или другого оборудования с очень чистым напряжением ±15,0 В.

Поскольку описываемый композит имеет усилитель (LM1875) в контуре обратной связи, различные полюса частотной характеристики каждого усилителя могут взаимодействовать, вызывая нестабильность схемы. Таким образом, правильная компоновка компонентов и заземление g очень важны. Неадекватное заземление цепи и компоновка могут увеличить шум и коэффициент нелинейных искажений на порядок.

В течение долгого времени многие аудио энтузиасты придерживались идеи, что чрезвычайно короткий путь обратной связи имеет решающее значение для качества звука LM1875. Правильная компоновка, конечно, очень важна для качества звука LM1875, но чрезвычайно короткий путь обратной связи — нет (согласно всем моим измерениям и слепым тестам). Иногда может быть наоборот. Пытаясь максимально сократить путь обратной связи, дизайнер может упустить другие важные требования к компоновке, что может привести к ухудшению качества звука. В любом случае требование «невероятно короткой длины пути обратной связи» не входило в число важных правил проектирования компоновки печатной платы, показанной на рис. 2.9.0007

В композитной схеме, описанной выше, я не использовал никаких «экзотических» деталей «аудиофильского уровня». Все резисторы металлопленочные, допуск 1%. Конденсаторы фазовой коррекции керамические типа НП0 50В. Электролитические конденсаторы относятся к типу с низким ESR. Входной блокировочный конденсатор по постоянному току может быть либо PP, либо PE. Операционный усилитель должен быть высокопроизводительным, но я нашел, что только 4 или 5 из 98 подходят. Фазовая коррекция сама по себе не сложна, но получить сверхлинейный (неискаженный) выходной сигнал сложно.

LM1875 ограничивает отклонение напряжения питания минус около 2,5 В сверху и снизу при 15 Вт (Rl=8 Ом), 3,5 В при 20 Вт и т. д. Теоретически максимальное напряжение на нагрузке с ± Блок питания 28,5 В составляет ±24 Вp-p или 17,0 В (среднеквадратичное значение) или 36 Вт (Rl=8 Ом). Согласно техпаспорту, при выходном напряжении выше ±20 В срабатывает защита от перегрузки LM1875 и ограничивает выходной ток. LM1875 не только ограничивает ток примерно до 4 А, но также уменьшает значение ограничивающего тока, когда выходной транзистор имеет высокое напряжение. Ограничение выходного напряжения до ±20 Впик-пик (14,1 В среднеквадратичное значение) при 4 А обеспечивает выходную мощность 25 Вт (Rl=8 Ом). Таким образом, нет причин использовать напряжение питания выше ±25 В.

Вышеизложенное верно для обычной схемы LM1875, но не для составной реализации. Композитный усилитель способен обеспечить неискаженное выходное напряжение почти ±22,5 Впик-пик (среднеквадратичное значение 16 В) или выходную мощность 32 Вт (Rl=8 Ом, ±28,5 В блока питания) до того, как активируется система ограничения тока (и полностью уничтожает звук). Это почти на 30% больше выходной мощности LM1875, что является еще одним преимуществом составной схемы. Параллельное подключение двух композитных усилителей увеличивает чистую выходную мощность до 42 Вт (RL=8 Ом).

Для тех, кто нуждается в большей мощности, также есть решение. В этом случае два параллельных композитных усилителя в конфигурации BTL легко смогут обеспечить выходную мощность 100 Вт (Rl = 8 Ом). Поскольку в своей основной установке я использую 4-полосные активные динамики, я слишком сильно увлекся этим направлением, но стоит отметить, что два параллельных композитных усилителя в конфигурации BTL показывают графики THD + шум, равные измеряемому полу, и звучат очень хорошо. Для инвертирования входного сигнала нужен простой предусилитель, аналогичный показанному на TDA729.3 составная схема.

После многих-многих часов прослушивания и многочисленных слепых тестов нет сомнений в огромном преимуществе композитного усилителя над всеми известными мне традиционными схемами LM1875 (неинвертирующая, неинвертирующая + сервопривод, инвертирующая, реализация LM1875 с суперкоротким длина обратной связи). Чаще всего люди говорят во время слепых тестов: «Эй, кто отдернул занавеску?» при переключении с обычного на композитный усилитель. Звук открытый и прозрачный, с детализированной звуковой сценой.

Несколько слов о корреляции между THD+уровень шума и качеством звука. Как показано на рис. 4, использование разных операционных усилителей приводит к разным графикам THD. Слепые тесты между композитными усилителями с различными операционными усилителями и базовой реализацией LM1875 ясно показали, что более низкий уровень THD соответствует лучшему качеству звука, но эта корреляция не совсем проста. Разница в качестве звука между LM1875 (синяя линия на рис. 4) и композитом, демонстрирующим серую линию, очень очевидна, и ее мог услышать любой (12 из 12). Разница между композициями, представленными серой и красной линиями, также очень ясна, почти каждый (10 из 12) различает последнюю как лучшую. Что касается композиций, представленных красной и желтой линиями, почти половина участников (5 из 12) не смогли определить, какая из них им нравится больше. Так что, если вы входите в число тех 58%, которые способны отличиться, то стоит потратить еще несколько долларов и получить лучшее.

Все тесты проводились на 4-полосных активных открытых перегородках.

Полное руководство по усилению звука

Судя по названию, усилитель мощности звука усиливает звуковые сигналы до высоких уровней, которые могут передаваться в наушники или громкоговорители. Примером может служить микросхема LM1875 (из серии LM), о которой мы сегодня и поговорим.

Пристегнитесь, пока мы познакомим вас с распиновкой, назначением, функциями, схемами применения и альтернативами усилителя LM1875.

LM1875 представляет собой монолитную микросхему усилителя мощности от Texas Instruments с пятью клеммами. Он может работать с двухканальным или одноканальным источником питания и имеет встроенную защиту, обеспечивающую его долговечность.

Кроме того, он использует несколько внешних компонентов для работы в таких приложениях, как мощные аудиоусилители.

Схема контактов LM1875

LM1875 — 5-контактный усилитель. Штифты следующие;

Контакт 1/ Неинвертирующий вход; Неинвертирующий конец усилителя (+).

Контакт 2/ инвертирующий вход; Это инвертирующий конец усилителя (-).

Контакт 3/V-образный; Это контакт заземления или отрицательное напряжение питания.

Контакт 4/ Выходной контакт; Выводит любой усиленный сигнал.

Pin5/Vss; Это контакт положительного напряжения питания.

Технические характеристики и выдающиеся характеристики LM1875 перечислены ниже.

• Имеет широкий диапазон питающего (рабочего напряжения) от 16В до 60В. Кроме того, его максимальное входное напряжение смещения составляет 15 мВ при ±25 В.
• Во-вторых, он имеет тепловую защиту наряду со схемой условно-досрочного освобождения. Кроме того, он имеет защиту устройства от перегрузок от коротких замыканий постоянного и переменного тока на землю.
• Кроме того, он удобен для макетов и имеет высокую скорость нарастания.
• В-четвертых, имеет низкий уровень шума гармонических искажений при следующих значениях – 0,015%, 8 Ом, 1 кГц и 20 Вт.
• Его выходной ток составляет 4 А, а его выходная мощность с динамиком 4 Ом/8 Ом составляет 20 Вт (максимум 30 Вт).
• Диапазон рабочих температур от 0°C до 70°C, максимальное сопротивление нагрузки от 4 до 8 Ом.
• Кроме того, он имеет широкую полосу пропускания мощности 70 кГц и может иметь коэффициент усиления без обратной связи (подавление пульсаций) 90 дБ.
• Наконец, вы можете найти его в 5-контактном корпусе TO220.

Первая диаграмма представляет собой простую схему LM1875 на микросхеме. Усилитель имеет внутреннюю компенсацию. Таким образом, он может иметь стабильное усиление не менее 10. 

Первичная цепь усилителя LM1875 IC