Какие отличия между усилителями на LM3886 и LM4780. Как влияет конструкция на качество звука. Какую микросхему выбрать для самодельного усилителя. Как правильно собрать усилитель на LM3886 или LM4780.
Особенности микросхем LM3886 и LM4780 для усилителей звука
LM3886 и LM4780 — популярные микросхемы для построения мощных звуковых усилителей. Рассмотрим их основные характеристики и отличия:
- LM3886 — одноканальная микросхема мощностью до 68 Вт, LM4780 — двухканальная, до 60 Вт на канал
- LM3886 имеет меньшие размеры корпуса, что упрощает отвод тепла
- LM4780 содержит два идентичных усилителя в одном корпусе, что удобно для стереосистем
- По качеству звучания микросхемы очень близки
- LM3886 дешевле и доступнее на рынке
Обе микросхемы обеспечивают высокое качество звука при правильной реализации схемы усилителя. Выбор зависит от конкретных требований к проекту.
Схемотехника усилителей на LM3886 и LM4780
При разработке усилителей на данных микросхемах следует обратить внимание на следующие аспекты:
- Качественный источник питания с хорошей фильтрацией
- Правильная разводка печатной платы для минимизации наводок
- Использование высококачественных конденсаторов и резисторов в цепях обратной связи
- Эффективный теплоотвод от микросхем
Схема усилителя на LM3886 обычно проще, так как это одноканальная микросхема. LM4780 требует немного более сложной разводки из-за наличия двух каналов в одном корпусе.
Особенности конструкции усилителей на LM3886 и LM4780
При сборке усилителей на данных микросхемах важно учитывать следующие моменты:
- Качественный монтаж компонентов на печатной плате
- Правильное подключение входных и выходных цепей
- Эффективное охлаждение микросхем (радиаторы, вентиляторы)
- Экранирование чувствительных цепей для снижения наводок
- Использование качественных разъемов и проводов
Грамотная конструкция позволяет раскрыть потенциал микросхем и получить качественное звучание. При этом усилитель на LM3886 обычно компактнее из-за меньших размеров микросхемы.
Сравнение звучания усилителей на LM3886 и LM4780
При правильной реализации усилители на обеих микросхемах обеспечивают высокое качество звука. Отмечаются следующие особенности звучания:
- LM3886 имеет более «теплое» звучание с акцентом на средние частоты
- LM4780 отличается более нейтральным и прозрачным звуком
- Усилители на LM3886 лучше передают атаку и динамику
- LM4780 обеспечивает более детальное и воздушное звучание
Однако эти различия весьма субъективны и во многом зависят от конкретной реализации схемы. Опытные слушатели часто не могут отличить звучание качественно собранных усилителей на этих микросхемах.
Плюсы и минусы усилителей на LM3886
Рассмотрим основные достоинства и недостатки усилителей на микросхеме LM3886:
Преимущества:
- Простота схемы и сборки
- Доступность и невысокая стоимость микросхемы
- Хорошее качество звука при грамотной реализации
- Компактные размеры готового усилителя
Недостатки:
- Ограниченная выходная мощность (до 68 Вт)
- Необходимость качественного охлаждения
- Чувствительность к качеству монтажа и компонентов
Усилители на LM3886 отлично подходят для домашних аудиосистем среднего класса и являются хорошим выбором для начинающих конструкторов.
Преимущества и недостатки усилителей на LM4780
Теперь рассмотрим плюсы и минусы использования микросхемы LM4780 в звуковых усилителях:
Достоинства:
- Два канала в одном корпусе (удобно для стереоусилителей)
- Высокое качество звучания
- Хорошая линейность характеристик
- Низкий уровень искажений
Недостатки:
- Более высокая стоимость по сравнению с LM3886
- Сложность в поиске оригинальных микросхем
- Бóльшие габариты корпуса
- Более сложная схема усилителя
LM4780 хорошо подходит для создания качественных стереоусилителей с минимальным количеством компонентов. Однако требует более тщательного подхода к проектированию и сборке.
Рекомендации по выбору между LM3886 и LM4780
При выборе микросхемы для самодельного усилителя следует учитывать следующие факторы:
- Требуемая выходная мощность
- Количество каналов (моно или стерео)
- Доступный бюджет
- Опыт в конструировании усилителей
- Наличие качественных компонентов
LM3886 лучше подойдет начинающим конструкторам и для бюджетных проектов. LM4780 — хороший выбор для более опытных разработчиков, стремящихся получить максимальное качество звука в компактном корпусе.
Особенности сборки усилителя на LM3886
При сборке усилителя на LM3886 важно обратить внимание на следующие аспекты:
- Использование качественной печатной платы с правильной разводкой
- Применение высококачественных конденсаторов и резисторов
- Обеспечение хорошего теплоотвода от микросхемы
- Экранирование чувствительных цепей
- Правильное заземление компонентов
Тщательный подход к сборке позволит раскрыть потенциал микросхемы и получить качественное звучание. Особое внимание стоит уделить входным цепям и цепям обратной связи.
Заключение
Усилители на микросхемах LM3886 и LM4780 способны обеспечить высокое качество звука при правильной реализации. Выбор между ними зависит от конкретных требований проекта и опыта конструктора. Обе микросхемы имеют свои преимущества и недостатки, но при грамотном подходе позволяют создать отличные усилители для домашних аудиосистем.
При сборке усилителей на данных микросхемах ключевое значение имеет качество компонентов, правильная разводка печатной платы и эффективный теплоотвод. Соблюдение рекомендаций производителя и использование качественных комплектующих позволит получить усилитель с отличными характеристиками и приятным звучанием.
Набор для сборки стерео усилителя мощности на базе LM3886
Совсем недавно я выкладывал обзор регулятора громкости и вот сегодня продолжение серии обзоров, посвященных всякой разной аудиотехнике и речь пойдет об усилителе мощности на базе довольно популярных микросхем LM3886.
В качестве вступления должен сразу сказать, что я не являюсь аудиофилом и по большому счету для меня на первом месте стоит материал, который я слушаю чем аппарат, при помощи которого я это делаю. Но это совсем не значит что мне все равно при помощи чего воспроизводится музыка, просто для меня это вторично.
Также в этом обзоре не будет фраз вида — воздушная середина, прозрачный верх, упрямый бас, мутноватая сцена и т.п, для меня усилитель это просто усилитель, у которого только одна задача, усилить звуковой сигнал с минимальными вносимыми искажениями.
Вообще отчасти я и перестал обращать внимание на аппаратуру потому, что процесс совершенствования бесконечен, всегда будет что-то немного дороже, но лучше, мощнее и конца этому нет и я не хочу перейти в категорию людей, которые вместо музыки начинают прогревать стойки под колонки, слушать USB кабели, покупать к этом кабелям подставки и т.
д.
Ну и кроме того, в обзоре будет много разных компонентов с фирменной маркировкой, Dale, Nichicon, Wima, Omron, но я не могу гарантировать ни то, что это оригиналы, ни то, что это подделки. В данном случае для меня это просто красивые детальки 🙂
Подкупил меня данный усилитель четырьмя вещами:
1. Ценой
2. Весьма лояльными отзывами о микросхемах LM3886.
4. Красивым внешним видом.
Ну вот как пройти мимо такого красавца?
Из технических характеристик было указано только это:
Напряжение питания: допустимый диапазон от 2х15 В до 2х28 В (относится к выходному напряжению трансформатора, например 25-0-25)
Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
Выходная мощность: макс. 68 Вт + 68 Вт
Размер платы: 155 мм * 80 мм
Исходно комплект идет без радиатора, трансформатора и входных фильтрующих конденсаторов, при этом на странице товара есть ссылки на:
1.
Трансформатор 200 Ватт с обмотками 2х25 + 2х15 Вольт
2. Радиатор
3. Конденсаторы фильтра
4. Плату с переменным резистором
5. Переменный резистор без платы
Кроме того, вроде как можно заказать даже собранную плату, с доплатой около 4 долларов.
В итоге я получил довольно неплохо упакованный пакет, где по идее лежало все необходимое.
Набор включает в себя:
1. Печатную плату
2. Комплект компонентов для сборки
3. Монтажный чертеж
Порадовала монтажная карта, где не только указано куда ставить компоненты, а внизу приведена расшифровка кодового обозначения резисторов в привычные, которые и указаны на карте.
Печатная плата внешне изготовлена на 5 баллов, есть маска, шелкография, покрытие дорожек. Пожалуй нет только указания номиналов компонентов, но для этого есть подробная монтажная карта.
Судя по маркировке, данная версия платы разработана в мае этого года, но в данном случае это вполне может быть и дата выпуска партии.
Также на плате имеется маркировка наименования набора — 3886AMP DC Servo.
Комплект компонентов разделен на две части, основная, куда входят конденсаторы, микросхемы, терминалы, реле и дополнительный пакет, где находятся резисторы и пара диодов. Основная часть компонентов просто свалена в кучу, но ничего в процессе доставки не пострадало.
В рассортированном виде все выглядит немного понятнее.
Честно говоря я был даже удивлен, что у компонентов не то что не было повреждений, а даже выводы не погнулись в процессе перевозки.
Переходим к сборке, а так как она содержит много банальностей, то лучше уберу ее под спойлер.
Сборка усилителя.
Как обычно, начинать проще всего с монтажа резисторов и здесь разных номиналов довольно много.
Заявлено, что резисторы производства фирмы Dale. не могу подтвердить что фирменные, но заметил что у одних резисторов выводы заметно длиннее, чем у других. Выводы не магнитятся.
Для удобства сборки можно сразу разложить их на монтажной карте как они там указаны, неуказанным оказался только номинал 4.3 кОм.
Номиналы всех резисторов соответствуют указанным и проблем не возникло.
Следующими идут конденсаторы, здесь их также много. По входу стоит пара штук Wima 100 нФ, хотя опять же, ничего утверждать по поводу производителя я не могу.
Можно разложить их аналогичным образом на карте.
Также как и с резисторами, на этом этапе не было ни одной проблемы.
Еще конденсаторы, на этот раз электролитические. Судя по маркировкам здесь и Nichicon, и Matsushita с Philips, а также малоизвестный Lelon, который попадался мне в блоках питания Минвел. У большей части конденсаторов выводы не магнитились.
Просто ради интереса измерил характеристики большей части конденсаторов, в общем ничего вроде необычного нет, конденсаторы как конденсаторы.
Соответственно также выкладываем на чертеже, хотя в данном случае это уже совсем необязательно, перепутать что либо очень сложно.
И запаиваем в плату.
На плате установлено три стабилизатора напряжения, 7824, 337 и 317, при этом 337 и 317 выдают на выходе ± 15 Вольт для питания операционных усилителей, а 7824 служит для питания схемы защиты и реле. Защита реализована на специальной микросхеме uPC1237.
Также дали и диодный мост, панельки для двух операционных усилителей и радиаторы для стабилизаторов.
Стабилизаторы имеют очень тонкий фланец теплоотвода, такие мне попадались и в оффлайновых магазинах. В данном случае это непринципиально, тепла выделяется не очень много, но я больше люблю «полнотелые» варианты, как показаны справа.
Кроме того в отдельном пакете лежал крепеж. Сначала мне показалось что его очень много, но позже выяснилось, что «лишними» являются только два винтика.
На фото магазина описана какая-то ерунда, попробую расписать как считаю правильным:
1. Для крепления LM3886 к радиатору, альтернативный вариант, 2шт
2. Крепеж платы к стойкам и стабилизаторов к радиаторам — 7шт
3.
Фиксация платы со стойками в корпусе.
4. Стойки, 4шт
5. Для крепления LM3886 к радиатору, основной вариант, 2шт
6. Шайбы, используются совместно с п5.
Предпоследняя часть основного сборочного процесса.
Для подключения проводов питания и акустических систем дали неплохие клемники.
Входной сигнал можно подавать используя разъем или клемник.
Так как я собирался подключать к усилителю разные источники тестовых сигналов, то использовал вариант с винтовым клемником, при этом отмечу что клемник применен правильный, «лифтового» типа.
Четыре операционных усилителя, пара OP7 и пара 5534, вот по поводу последних у меня самые большие подозрения в оригинальности.
Я не считаю себя профессионалом в сфере аудиоусилителей, но судя по схемам подобных усилителей могу предположить что:
1. 5534 является входным буферным усилителем.
2. OP7 работает в схеме балансировки нуля на выходе LM3886
При этом к 5534 дали две панельки и гурманы могут попробовать различные типы операционных усилителей.
Немного о схемотехнике усилителя. К сожалению я не нашел принципиальную схему, а реальную забыл срисовать до того как спаял. Возможно позже я все таки начерчу ее, но попытки поиска в интернете по — DC Servo вывели меня на вариант схемотехники для TDA7294, там же указывается и LM3886. Могу сразу сказать, схема отличается, как минимум тем, что на входе ОУ балансировки нуля нет двух встречно параллельно включенных диодов, да и вообще в цепях усиления звука нет никаких диодов или отдельных транзисторов, нет даже ни одного подстроечного элемента, каждый канал реализован на комплекте 5534, OP7 и LM3886 + конденсаторы/резисторы.
Вот я и подошел к последнему этапу сборки данной платы, собственно усилителям мощности, LM3886.
Также не берусь судить об оригинальности данных компонентов, потому просто приложу их фото. Усилители выполнены в полностью изолированном корпусе, вроде встречал вариант поставки с неизолированным корпусом, искал информацию на странице продавца, но не нашел, возможно перепутал с другим.
Зато у данного продавца указано, что можно выбрать из двух вариантов формовки выводов, стандартная под вертикальную установку и альтернативная, под горизонтальную. По умолчанию высылается первый вариант, для второго надо указать это в комментарии к заказу.
Краткие технические характеристики LM3886. Из указанных характеристик следует, что максимальная мощность составляет 68 Ватт при сопротивлении нагрузки 4 Ома и напряжении питания ±28 Вольт или 50 Ватт при 8 Ом и ±35 Вольт питании. В моем случае использовалась недорогая акустика мощностью порядка 20 Ватт и сопротивлением около 3.5 Ома.
Для установки LM3886 обязательно нужен радиатор и дело не только в том, что он им нужен в любом случае, а в том, что для правильной установки надо сначала привинтить микросхемы к радиатору, а лишь затем припаять их к плате.
Я использовал уже известный по другим обзорам радиатор, для данного усилителя он несколько маловат, примерно раза в два, но так как я не планировал гонять усилитель на большой мощности, то для эксперимента более чем достаточен.
Сначала размечаем и сверлим в радиаторе отверстия для крепления микросхем.
Затем привинчиваем микросхемы к радиатору, но пока без теплопроводящей пасты. На данном этапе главное их выставить так, как они будут стоять в готовом изделии. После установки запаиваем микросхемы. Я обычно фиксирую припоем один вывод, потом проверяю ровно ли все стоит и запаиваю остальные выводы.
Откручиваем радиатор, наносим теплопроводящую пасту и устанавливаем его обратно, затягивая крепежные винты уже как положено. В комплекте были винты двух размеров, по задумке надо было использовать длинные с мелкой шляпкой под шестигранник, но в процессе нарезки резьбы мешали ребра радиатора и я в итоге взял более короткие винты с большой шляпкой под крестовую отвертку, шайбы в этом случае не нужны.
Вот собственно основная часть и собрана, после этого можно промыть плату от следов флюса и заодно проверить, все ли контакты запаяны.
В процессе я дополнительно не использовал флюс, более чем хватало того, что был в припое.
Плата паялась просто отлично, кроме того все компоненты были относительно новыми и также паялись без проблем. Обычно я при сборке устройств сначала набиваю плату компонентами, попутно загибая выводы, но в этот раз выводы загибать не стал, откусывал почти в плоскость платы, потому монтаж выглядит немного аккуратнее. После полного окончания сборки скорее всего покрою плату лаком Пластик-70 для защиты от возможного окисления.
Но у меня еще оставался открытым вопрос насчет конденсаторов фильтра питания. Насколько я понимаю, здесь нужны были конденсаторы порядка 10000-15000 мкФ на напряжение 35 Вольт, но у меня таких дома нет, а те что я заказал, еще в пути.
В итоге нарыл дома две пары конденсаторов, 4700 мкФ отечественного производства и 10000мкФ импортные. Оба типа на 25 Вольт, но наши более старые.
Ради интереса сначала измерил их характеристики и довольно предсказуемо остановился на варианте с импортными, хотя в процессе заметил любопытную вещь, у наших параметры имеют меньший разброс, чем у импортных.
А так как в мои планы совсем не входит использовать данные конденсаторы с этим усилителем на постоянной основе и потому укорачивать им выводы не хочется, то я просто загнул их после того как припаял.
Вот и все, по сути здесь не хватает только трансформатора питания, кроме того жаль что радиатор не черненый, смотрелось бы куда как лучше.
Перед тем, как перейти к тестам, проверкам и прочему, должен сделать отступление. Я очень предвзято отношусь к «микросхемному» звуку и скорее всего не заказал бы подобный набор если бы не положительные отзывы в интернете. А вообще мое знакомство с усилителями на микросхемах закончилось очень давно, наверное лет так 20 назад, если не больше и последний не дискретный усилитель, который я собирал, показан на этом фото. Здесь он в полусобранном виде и в дело так и не пошел.
Кстати, не так давно я в комментариях показывал усилитель для сабвуфера, каково же было мое удивление, когда я случайно нашел еще один, почти полностью собранный, даже забыл что делал их два 🙂
А вот так по задумке должен был выглядеть усилитель из обзора, только установленный в корпус.
Впрочем я этот усилитель встречал в продаже в готовом виде, как по мне, то смотрится отлично. Жаль только что с Тао очень дорогая доставка тяжелых вещей типа корпусов для аппаратуры 🙁
Обычно первое включение рекомендуется проводить с трансформатором, в цепь первичной обмотки которого включена лампа накаливания, что позволяет избежать некоторого количества проблем из-за КЗ на плате, а если усилитель дискретный, то бывает что первое включение производят без оконечных транзисторов.
В моем же случае все было немного проще, я использовал очень маломощный трансформатор, выходное напряжение обмоток 2х24 Вольта, но мощность не более 20 Ватт, потому в случае КЗ у него бы просто просело выходное напряжение за счет высокого сопротивления обмоток.
В итоге после подачи питания засветился светодиод, через три секунды включилось реле и все, усилитель готов к работе.
Кстати по поводу подключения. Рядом со входным клемником есть еще один, это выход на светодиод индикации включения, он включен через резистор 4.
3 кОм к выходу стабилизатора 24 Вольта. Кроме того, из четырех крепежных стоек с общим проводом платы связаны только две, одна показана здесь, а вторая находится около выходной клеммной колодки. при этом помечена как заземления только показанная на фото, да и мне как-то казалось, что лучше соединять с корпусом в одной точке, а не двух, будьте внимательны.
Ну а дальше я подключил к усилителю показанный ранее регулятор громкости, пару колонок (на фото пока подключена только одна) и источник, в роли которого выступал мелкий плеер Transcend. Понятно что все это выглядит несколько… смешно, но что есть. Потом в качестве источника был компьютер, но по большому счету глобально это ничего не изменило.
Выше на фото видно что подключен только один выход, собственно я и включил просто ради интереса, но был несколько удивлен насколько хорошо все работало. Грелось правда всё это также весьма заметно, на втором термофото видно, что заметно больше греется левая микросхема, собственно этот канал и был нагружен.
Но послушав так музыку некоторое время я нагрузил и второй выход, и все продолжало работать, даже весьма неплохо, конечно с учетом малой мощности трансформатора, простой акустики и «источника». После примерно 15 минут работы с приличной громкостью и двумя нагруженными каналами максимальную температуру имел уже трансформатор и от него начал идти не очень приятный запах, зато микросхемы разогрелись примерно одинаково.
Я конечно понимаю, что для обеспечения музыкальной мощности в 20 Ватт совсем необязательно чтобы такую мощность имел и трансформатор, но то, что я получил довольно мощный и качественный звук, само по себе немного удивило. По ощущениям суммарная мощность в нагрузке составляла никак не меньше 30 Ватт, но это на музыкальном сигнале, с синусом конечно все было бы по другому.
Кстати, производитель рекомендует для этого усилителя трансформатор мощностью порядка 150 Ватт, но при этом дает ссылку на 200 Ватт вариант. На мой взгляд больше 150 Ватт брать трансформатор просто не имеет смысла.
Скажу откровенно, изначально я подключил плеер просто для того, чтобы проверить, усилитель вообще хоть как-то работает или нет, но в итоге выключил я музыку часа через полтора, реально увлекся 🙂
Естественно мощность этого мелкого трансформатора никак не подходит для тестов и я подключил трансформатор ТПП270, первичная была соединена под 240 Вольт, выходная под максимально возможное, паспортная мощность трансформатора 57 Ватт, но зная довольно неплохое качество наших трансформаторов можно спокойно нагружать и больше.
В итоге я получил без нагрузки напряжение на конденсаторах фильтра было 26 Вольт, потому они работали с небольшим перегрузом.
Здесь я музыку слушал уже заметно дольше, несколько часов на весьма приличной громкости, температура корпусов микросхем была около 62 градусов, трансформатор был немного теплый.
Ладно, идем дальше, надо ведь хоть как-то протестировать его с применением приборов.
Для начала два теста, измерение постоянного и переменного напряжения на выходе.
Первый тест показывает правильность работы схемы установки нуля, при помощи второго я хоть как-то попытался оценить уровень шумов на выходе при закороченном входе. Понятно что второй тест ничего особо не говорит, но все таки может пригодиться.
1, 2. По постоянному току на выходе мультиметр показал ноль.
3, 4. По переменному около 0.3 мВ. Кстати должен сказать, что усилитель действительно немного шумит, причем это именно шум, а не фон 100 Гц, но услышать его можно только примерно в 10-15см от ВЧ динамика. Фон 100 Гц вообще не прослушивается.
После этого я проверил как усилитель ведет себя с синусоидой на входе и при разном сопротивлении нагрузки. Резисторов 4 и 8 Ом у меня как-то дома не оказалось, потому тесты проходили с мощными резисторами 10 Ом, в результате я имел три тестовых сопротивления нагрузки, 3.3, 5 и 10 Ом, Кстати акустика у меня имеет сопротивление около 3.5 Ома, потому я и проводил тест и с сопротивлением 3.3 Ома как наиболее ближайший к реальному.
1. Нагрузка 3.3 Ома, размах перед ограничением, выходное напряжение 10.94 Вольта, входное (постоянное) 19.55 Вольта, расчетная мощность на выходе — 36 Ватт
2. Нагрузка 3.3 Ома, начало ограничения, выходное напряжение 11.46 Вольта, входное (постоянное) 19.35 Вольта, расчетная мощность на выходе — 39 Ватт. Сначала обрезается нижняя полуволна, при дальнейшем увеличении входного напряжения обрезаются обе полуволны.
3. Нагрузка 5 Ом, размах перед ограничением, выходное напряжение 12.505 Вольта, входное (постоянное) 21.1 Вольта, расчетная мощность на выходе — 31 Ватт
4. Нагрузка 10 Ом, размах перед ограничением, выходное напряжение 14.08 Вольта, входное (постоянное) 23.5 Вольта, расчетная мощность на выходе — 20 Ватт
В принципе декларируемая и измеренная мощность примерно совпадают, проблема с получением полной мощности была в низком напряжении питания.
Более удобный график, тем более что здесь есть тест при сопротивлении нагрузки 6 Ом, что близко к моим тестовым 5 Ом.
Согласно данному графику при напряжении питания 21 Вольт и сопротивлении нагрузки 6 Ом выходная мощность должна быть около 26 Ватт, у меня при 5 Ом получилось 31 Ватт.
Если с синусом все было красиво, то вот прямоугольник совсем не порадовал, во всех тестах есть выброс на переднем фронте сигнала. Я бы несколько удивлен и потому даже включил второй канал осциллографа чтобы видеть что происходит на входе усилителя, желтый цвет осциллограммы — вход.
1. 3.3 Ома нагрузка, напряжение на выходе — 9.2 Вольта
2. 5 Ом нагрузка, на выходе 9.8 Вольта
3. 10 Ом, на выходе 10.4 Вольта
4. Без нагрузки.
Старался подбирать такой размах выходного напряжения, чтобы он был ближе к максимальному, при дальнейшем увеличении водного сигнала форма приобретала вид нормального прямоугольника, если еще повышать напряжение, то срабатывала защита усилителя. Оба канала вели себя полностью идентично.
Вроде относительно недолго тестировал, а микросхема тестового канала успела прогреться до примерно 100 градусов.
Ну а после всего этого я решил поэкспериментировать с программой RMAA. Вообще знаю я об этой программе почти с самого ее появления, но так как усилителями не занимался много лет, то в реальном использовании столкнулся впервые. ТЕсты проходили со встроенной звуковой картой моего компьютера так как компьютер с Креатив Лайв 5.1 я пока запустить не смог, да и не уверен что она даст лучший результат.
В обем результаты теста какие-то очень уж странные и в данном случае я скорее склонен винить не сам усилитель, а мою неопытность в тестировании подобных устройств при помощи RMAA.
Но вот с чем я точно соглашусь, это с подъемом АЧХ в НЧ и ВЧ области. Еще на этапе прослушивания музыки я для себя отметил некий минус, присутствует небольшой провал в СЧ диапазоне, но подумал что это особенность плеера, с которого я подавал сигнал. Но тест АЧХ показал примерно то же самое, что мне не очень нравится, так как на мой взгляд усилитель никак не должен влиять на этот параметр.
Пока у меня нет уверенности в результатах тестов, планирую экспериментировать дальше и в одном из будущих обзоров (еще одного усилителя) планирую провести повторные тесты.
Возможно я действительно что-то делаю не так, но я быстро учусь и в качестве небольшого подтверждения приведу результаты RMAA для регулятора громкости из предыдущего обзора.
Тесты проводились с тем же компьютером и теми же кабелями.
Как обычно краткое резюме по поводу данного усилителя.
Из положительного могу отметить то, что собирается комплект просто отлично, не было проблем ни со сборкой, ни с поиском компонента, ни с их количеством, ни с пайкой, но мало того, после сборки усилитель заработал. На плате нет ни одного подстроечного компонента, потому собрать его может даже самый начинающий радиолюбитель. Для того чтобы все заработало надо только трансформатор, два конденсатора и радиатор. Радиатор лучше раза в два больше площадью, чем применял я.
Несмотря на странные результаты тестов звук неплохой, я слушаю разноплановую музыку и в тесте принимали участие:
Jean Michel Jarre — Teo And Tea
Schiller — Deep Dance
Radiorama
Ken Laszlo
Shui Mu Nian Hua — Fly With Me
Café del Mar
Himekami
Keiko Matsui
Dire Straits
Pink Floyd
Andrea — Macho Man
Didier Marouani 1987 Space Opera
И еще много разного.
По всем тестам могу сказать что играет вполне нормально. Музыку слушаю дома постоянно и потому проверил весьма немаловажный для меня момент — от звука данного усилителя не устаешь.
Но при этом не порадовала ни реакция на прямоугольный сигнал, ни результаты RMAA. В последнем случае вполне может быть мой косяк, но насчет осциллограмм я уверен. Также отмечу что есть неравномерность АЧХ и я ее слышал при прослушивании музыки, сначала приняв за плохое качество самого плеера.
Эксперименты я не прекращаю и думаю что в дальнейшем вас ждут еще обзоры устройств для устрашения соседей воспроизведения музыки, но считаю что данный обзор не очень удался.
Хотя как по мне, то набор сам по себе интересный, особенно с учетом низкой цены и простоты сборки. Но все равно я считаю что усилитель относится к среднему классу, возможно в данном случае влияет мое предвзятое отношение к «микросхемному» звуку.
Спонсором данного обзора выступил посредник yoybuy.com, который взял на себя оплату доставки.
Стоимость комплекта вместе с доставкой к посреднику выходит $21.31, стоимость доставки от посредника зависит от разных факторов. Весит набор 166 грамм, информация со страницы заказа у посредника.
P.S. Возможно кто нибудь подскажет как правильно тестировать усилители мощности при помощи RMAA, потому как я пока знаю ее еще очень плохо. Кроме того интересует другой вопрос, имеет ли смысл заморачиваться с оживлением компьютера в котором стоит Креатив лайв 5.1 или остановиться пока на встроенной.
Товар для написания обзора предоставлен магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
правильная схема и печатная плата
Встречайте усилитель мощности на основе вероятно самых известных интегральных микросхем для УМЗЧ — LM3886. Изначально хотелось создать усилитель мощности, который обеспечил бы хороший звук при прослушивании при относительно низкой цене.
В то же время интересовала простота конструкции. Предполагалось, что это будет только оконечный усилитель без предварительного усилителя или селектора, потому что всё итак управляется с компьютера или DVD.
Почему решено сделать усилитель на микросхеме LM3886? Конечно из-за того, что его долго запускать не нужно — он работает сразу в отличие от транзисторных УМЗЧ. Выбор был TDA7294, LM3875, LM3886, LM4780. Сразу отклоним TDA7294 из-за худших параметров. В итоге выбрана LM3886 из-за более легкого отвода тепла от небольшой площади (2 вместо 1 с той же поверхностью контакта с радиатором) и немного большей мощности, чем у LM3875.
Схема усилителя на 3886
LM3886 принципиальная схема усилителя звука
Он сделан на элементах среднего класса. Конденсаторы Panasonic FC с низким ESR (63 В) и WIMA (100 В). Резисторы Vishay с допуском 1% и 0,1%. Собрано все на печатной текстолитовой плате.
LM3886 печатная плата правильная
Все сделано в соответствии с примечанием к применению из даташита (за исключением конденсаторов на входе усилителя — емкость была увеличена до 1 мкФ).
В качестве охлаждения использовались 2 радиатора от сгоревшего процессора с вентиляторами.
AudioKiller’s site
Я уже проводил пробное сравнение этих двух микросхем, но тогда оно было больше по даташитам и немного на слух. Вторая попытка сравнения была неудачной — подвела плохая разводка печатной платы LM3886. Третья попытка сравнить эти две микросхемы наконец оказалась более успешной.
Я собрал на каждой из микросхем инвертирующий усилитель. Почему инвертирующий? Причин несколько:
- у меня уже был собран такой усилитель на TDA7293;
- в инвертирующем усилителе нет электролитического конденсатора в цепи сигнала;
- зачастую инвертирующий усилитель чуть лучше, т.к. в нем отсутствует синфазная составляющая на входном дифференциальном каскаде.
Схемы обоих усилителей практически одинаковы за исключением собственных нюансов каждой из микросхем, чтобы усилители были максимально одинаковыми, и разница определялась только лишь используемыми микросхемами.
Кстати, TDA7293 я использовал потому, что она лучше, чем TDA7294. И если есть лучшее, то зачем пользоваться худшим?
Рис. 1. Схема усилителя на TDA7293
Рис. 2. Схема усилителя на LM3886.
Разница в схемах небольшая. В TDA7293 присутствуют конденсаторы вольтодобавки С5-С6, другое управление режимом Mute и разделение земель резистором R10. В LM3886 добавился резистор R3, уменьшающий постоянку на выходе (в TDA7293 он не нужен) и катушка на выходе (необходимая согласно даташиту). Опыта по разделению земель в LM3886 у меня нет, поэтому нет и разделительного резистора (чтобы ничего не ухудшить ненароком). Хотя входная и силовые земли все равно надежно разделены монтажно.
В прошлом неудачи в сравнении были вызваны плохой монтажной схемой усилителя на LM3886. Я так и не нашел времени придумать свою, но обнаружил нечто пригодное в интернете. И тут возникла небольшая закавыка: исходная разводка не моя, и было бы хорошо объявить вслух, чью разводку я взял за исходную.
Но проблема в том, что в ней была пара мелких бяк, и один довольно крупный косяк, поэтому это может послужить антирекламой автору. Так что я промолчу об авторе разводки, тем более что я ее довольно сильно изменил. Скажу сразу – это далеко не идеал, особенно по габаритам, но в плане правильности она получилась очень хороша.
В обеих схемах земля разделена, но у LM3886 без разделительного резистора (поскольку я не уверен, что с ним будет лучше). Если с моей платой все понятно и все ОК, то разводку платы LM3886 немного поясню. Низковольтная земля (вход, ООС) разведена на «полупятак» в центре платы. Слева платы разведена силовая земля – питание и нагрузка. Туда же входит и сравнительно тонкий проводник, соединяющий эти разделенные земли. Ток по нему, в общем-то, не течет (условно), а нужен проводник для задания потенциала земли. На силовой земле лежат 2 медных проводника диаметром 0,8 мм. Они соединяют между собой выводы электролитических конденсаторов фильтра питания и служат для уменьшения сопротивления дорожки.
В середине этих проводников (посередине между электролитами) подключается провод земли источника питания. Так что выходит, что провод питания и электролиты соединены примерно в одной точке. «Межземельный» провод подходит примерно в эту же точку, но перпендикулярно, так что не затрагивает ток, питания протекающий по силовой земле. Примерно также перпендикулярно, но с другой стороны, подходит провод земли нагрузки. В результате токи питания, нагрузки и «межземельный» взаимно независимы. На самом деле нагрузка подключена немного несимметрично, но сопротивление этой несимметрии мало – дорожка нагрузки входит в широченную дорожку земли – и несимметрия влияет очень мало.
Рис. 3. Разводка печатных плат.
На плате LM3886 слева две черные линии – отрезки провода диаметром 0,8 мм, припаянные к земляному проводнику для того, чтобы получить соединение конденсаторов С4 и С7 «в одной точке» с минимальным сопротивлением.
Детали я использовал абсолютно одинаковые в обоих схемах (под них и разводил 3886).
Наиболее важными считаются конденсаторы. На входе полипропиленовые EPCOS, на выходе (в цепи Цобеля) полипропиленовые К78-19, в цепи питания лавсановые EPCOS. После первых экмпериментов, я в усилителе на LM3886 заменил и электролиты в питании на фирменные LOW ESR.
Обе платы я установил на общий радиатор от усилителя «Орбита» (микросхема LM3886Т в изолированном корпусе, взаимного соединения не произойдет).
Рис 4. Платы усилителей вид сверху.
Рис. 5. Платы усилителей вид снизу.
Все это я подключил к стабилизированному источнику питания Matrix 2х31,6 вольт. Сигнал подавался и обрабатывался звуковой картой EMU-0404. Выходной сигнал контролировался цифровым осциллографом RIGOL с использованием режима цифровых измерений. Для компьютерных измерений использовались программы ARTA и SpectraPlus (бывшая SpectroLab).
Рис. 6. Измерительный стенд. Слева на столе – 2 блока нагрузок, имеющих активные и комплексные сопротивления.
Как показала практика, на частотах ниже 500 Гц эти источники питания вносили искажения из-за того, что ток, потребляемый усилителем, приближался к пределу срабатывания защиты (имеется ввиду ток в импульсе, средний ток был довольно маленьким). Поэтому я использовал нестабилизированный источник 2х28 вольт. Это очень хороший источник, но у него маловато напряжение, а я хотел нагрузить микросхемы посильнее, выжав максимальную мощность. Тем не менее, и с ним все получилось. В процессе работы выяснилось, что микросхема LM3886 перегревается и у нее срабатывает тепловая защита. Пришлось поставить ее на отдельный радиатор и добавить 80-мм компьютерный кулер, запитанный от напряжения 5 вольт, иначе искажения здорово росли прямо в процессе измерений.
Рис.7. С таким охлаждением перегрев микросхемы на результаты не влияет.
Каждая из микросхем подключалась по отдельности.
Чем нагружал.
В одном варианте нагрузки я использовал мощные проволочные резисторы ПЭВ (очень линейные, кроме того, они нагружались не более чем на 1/4) в различных комбинациях. Измерения показали, что их индуктивность мизерна и начинает сказываться на частотах выше 100-200 кГц. Такую нагрузку я буду обозначать R. Например, R = 4 Ома. Другая нагрузка имеет сложный комплексный характер. Это довольно трудная, но достаточно реальная нагрузка. АЧХ и ФЧХ ее импеданса показаны на рис. 8. Ее я буду обозначать Z.
Рис. 8. АЧХ и ФЧХ сложной комплексной нагрузки. Примерно на такую нагрузку в реальности работают усилители.
Что измерял.
Некоторые справедливо ругают коэффициент гармоник Кг (THD) за то, что он имеет смысл «средней температуры по больнице». Ну что поделаешь, что до сих пор о нелинейности усилителя судят по этому сильно упрощенному показателю. Я придерживаюсь мнения, что на звук сильно влияет не только величина нелинейности, но и ее порядок (характер) – чем выше порядок, тем хуже звук. В просторечии это называют так: «высшие гармоники более вредные, чем низшие». Поэтому кроме стандартного Кг, я буду использовать нормированный к номеру гармоники параметр Кг’, который вычисляется так:
где k – номер гармоники.
Интересно, что некоторые люди, критикующие стандартный Кг за его равноправие по отношению к номерам гармоник, Кг’ совершенно не приемлют, несмотря на то, что он все же лучше. Кг’ тоже далеко не идеал, но в отсутствии идеала ИМХО лучше пользоваться коэффициентом хоть и приближенным, но более точным. Типа из двух зол выбираем менее неточное. А они говорят: «пока не дадите нам идеальную меру, будем пользоваться самым неточным коэффициентом Кг». Но ведь известно, что «заметность гармонических искажений третьего порядка вдвое выше, чем искажений второго порядка, заметность искажений от пятого порядка и выше в 6…10 раз выше, чем второго». Так что Кг’ пусть и не идеально, но все же учитывает тот факт, что «высшие гармоники звучат хуже». Хотя в качестве рекламы Кг гораздо лучше, чем Кг’ – ведь его значение значительно меньше…
Что получилось.
Некоторые считают меня апологетом микросхемы TDA7294-TDA7293. Типа я ее люблю, а все остальные ненавижу. Это неправда. Просто так вышло, что я начал работать именно с этой микросхемой, и не видел веских причин переходить на какие-то другие. Поэтому я торжественно клянусь, что не буду никому подсуживать. Что получится, то и получится. Пускай победит сильнейший, а я занимаю позицию: «Платон мне друг, но истина дороже».
Тест №1. Максимальное выходное напряжение-ток-мощность. Я подключил на выход нагрузку R = 2 Ом, чтобы максимально нагрузить усилитель выходным током. И посмотрел, какое максимальное выходное напряжение (и мощность) дает каждый из усилителей при Кг = 1%.
Рис. 9. Максимальный выходной сигнал микросхем.
У TDA7294 небольшой выигрыш – 0,5 вольт действующего значения. В общем-то, мелочь, около 5% по напряжению или примерно 10% по мощности. Но учтите, что микросхема 3886 при этом стоЯла на большом радиаторе и обдувалась (хоть и не сильно) вентилятором.
Тест №2. АЧХ усилителей. АЧХ снимались в режиме большого сигнала: выходное напряжение 10 вольт RMS, сопротивление нагрузки R = 6 Ом. Т.е. в реальных боевых условиях, а не в тех тепличных, которые иногда используют для получения красивых рекламных чисел.
Рис. 10. АЧХ усилителей.
Небольшое несовпадение АЧХ на частоте 20 Гц — следствие разброса емкости входного конденсатора.
У TDA7293 частота среза порядка 110 кГц, у LM3886 порядка 90 кГц. На самом деле четкого ответа, что лучше здесь нет. Обе микросхемы хороши. У более высокой частоты среза (TDA7293) есть как «за», так и «против». Поэтому тут полная ничья. Более того, такой широкий диапазон рабочих частот в реальности не очень-то и нужен (если не считать рекламы). Поэтому после следующего теста на скорость нарастания я в оба усилителя установил конденсатор в цепь ООС так, как описано здесь. В результате частота среза упала до примерно 70 кГц. Причины установки конденсатора описаны по ссылке выше. Но еще одна причина там не указана, а она тоже довольно важная.
Существует формула (это так называемый критерий динамической линейности) для вычисления требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя. Если условие, указанное в формуле выполняется, то в усилителе динамические искажения не возникнут никогда:
Условие динамической линейности усилителя.
Секрет в том, что при вычислении требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя в формулу правильно подставлять в качестве частоты fmax не максимальную звуковую частоту 20 кГц, а максимальную рабочую частоту усилителя. В смысле частоту среза. Именно в этом случае не будет динамических искажений. Поэтому усилитель с верхней рабочей частотой в 120 кГц потребует вдвое большей скорости нарастания, чем усилитель с верхней частотой 60 кГц. А ведь скорость нарастания у микросхем не такая уж и большая! Вот поэтому и неплохо ограничить максимальную частоту усилителя значением 40…70 кГц.
Хотя, есть еще один вариант объяснения различий в АЧХ, я его правда не проверял: у 3886 на выходе стоИт катушка, так что на самых высоких частотах спад АЧХ может давать именно она.
Тест №3. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения усилителя. На вход усилителя подаю с функционального генератора Matrix меандр частотой 10 кГц. Нагрузка по-прежнему есть, активная R = 6 Ом – то есть условия остаются боевыми (хоть и не самыми плохими).
Тут есть один нюанс. Он заключается в методике измерений. Одна из них такая: подать входной меандр разумной амплитуды, в пределах номинального входного напряжения. На выходе будет сигнал, соответствующий реальности – просто усиленный входной (ну и с немного растянутыми фронтами). Такой сигнал может на самом деле встретиться в звуковой программе (или в тестовом сигнале).
Второй метод: на вход усилителя подают прямоугольный сигнал огромной (лишь бы ничего не сгорело) амплитуды. И тогда уже измеряют скорость нарастания, которая получается максимально возможной. И цифирки при этом тоже получаются красивые. Но к реальной жизни это отношения не имеет: ведь при таком входом сигнале на выходе творится полный беспредел. Искажения просто сверхъестественные. И поэтому на практике такая ситуация не встречается (встречается в цифровой технике, но нам туда не надо). Но обычно все пользуются вторым способом — реклама прежде всего.
Я использовал оба метода. При этом были отключены все цепи, вносящие задержку: ФНЧ на входе, конденсатор в цепи ООС и катушка на выходе усилителя на LM3886 (и это правильно). На рисунках слева — первый (мягкий) способ измерений, справа — второй (жесткий). Кстати, сравните, как реклама выигрывает от смены метода измерений!
Рис. 11. Скорость нарастания выходного напряжения TDA7293.
Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.
Рис. 12. Скорость нарастания выходного напряжения LM3886.
Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.
Результаты сводим в таблицу:
| Микросхема | Скорость нарастания «реальная», В/мкс | Скорость нарастания максимальная, В/мкс |
| TDA7293 | 6 | 8,3 |
| LM3886 | 5,6 | 16,6 |
LM3886 побеждает с хорошим счетом… Но в «преувеличенном» тесте. Т.е. микросхема вдвое обгоняет конкурента по скорости нарастания, но в реальной работе это произойдет при пятикратной (!) перегрузке. Не все любят слушать музыку в таких условиях. Вот только в этой бочке меда небольшая ложка дегтя: посмотрите, LM3886 не дает на выходе напряжения выше 20 вольт (осциллограф показал 19,4 в положительном направлении), тогда как TDA7293 загоняет луч за пределы экрана. Можно было бы сказать, что нет смысла в большой амплитуде, если скорости нарастания недостаточно. Но все же вряд ли в реальном сигнале будет такое количество высоких частот, что TDA7293 не справится с ними по скорости нарастания – если высоких и вправду будет так много, то они мгновенно сожгут пищалку в колонках и не будет слышно, что микросхема лажает .
Кстати, а на тесте таким сигналом, какой бывает в реальных условиях, микросхемы одинаковы. Разница в 0,4 В/мкс незначима — ведь у микросхем существует разброс.
Тест №4. Измеряем Кг и Кг’ на частоте 1 кГц при выходном напряжении 10 В RMS и нагрузке либо R = 4 Ома (Рвых = 25 Вт), либо R = 8 Ом (Рвых = 12,5 Вт) Два разных сопротивления позволят оценить влияние сопротивления нагрузки (и опять же выходного тока) на искажения. Т.е. рассматриваем вопрос «кто более чувствителен к нагрузке»? Вот спектры выходных сигналов, ограниченные первыми 20-ю гармониками.
Рис. 13. Спектр искажений микросхем на нагрузке 4 Ома.
Рис. 14. Спектр искажений микросхем на нагрузке 8 Ом.
Искажения LM3886 заметно выше. Но в спектре преобладает «красиво звучащая» 2-я гармоника. Так что можно предположить, почему эта микросхема некоторым нравится больше, чем TDA7294: возможно, что «более сладкое» звучание LM3886 перевешивает «неправильности», вызванные бОльшими искажениями. Но пока это только предположение.
Посмотрим, как влияет нагрузка на каждую из микросхем.
Рис. 15. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы TDA7293.
Рис. 16. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы LM3886.
В общем-то влияние небольшое, но меня не оставляет мысль о том, что я недогрузил микросхемы. Возможно, в следующем сравнении надо будет повторить измерения, но при Rнагр = 2 Ома.
А пока сведу результаты в таблицу для большей наглядности.
| Параметр | Сопротивление нагрузки, Ом | LM3886 | TDA7293 |
| Кг (THD), % | 8 | 0,02 | 0,01 |
| Кг (THD), % | 4 | 0,034 | 0,015 |
| Кг’, % | 8 | 0,64 | 0,52 |
| Кг’, % | 4 | 0,43 | 0,59 |
Почему-то LM3886 ведет себя аномально: при росте выходного тока Кг’ уменьшается. Возможно это случайность, пока я не знаю, почему такое может быть и как это проверить.
Тест №5. АЧХ Кг и Кг’. APTA почему-то не хочет измерять гармоники выше частоты 22 кГц (несмотря на то, что я установил Fд=96 кГц). Поэтому графики не доведены до частоты 20 кГц, а оборваны там, где начинает теряться точность из-за того, что некоторые гармоники уже не измеряются. Выходное напряжение 10 вольт RMS.
Активная нагрузка R = 4 Ом.
Рис. 17. АЧХ коэффициента гармоник обеих микросхем на резистивной и сложной нагрузках.
Рис. 18. АЧХ нормированного коэффициента гармоник обеих микросхем на резистивной и сложной нагрузках.
Выводы:
- Комплексность нагрузки влияет не так уж и сильно (особенно на «правильный» Кг’).
- У LM3886 основные искажения приходятся на 2-ю гармонику, поэтому при довольно заметном различии в «обычном» Кг, нормированный Кг’ обеих микросхем не так уж и различается. Наверное поэтому они звучат примерно одинаково.
Тест №6. Интермодуляционные искажения IMD. Они очень хорошо показывают нелинейность, особенно на высоких частотах, где гармоники бывает трудно измерить. Итак, подаем синусоиды 18 кГц и 19 кГц одинаковой амплитуды. Нагрузка R = 4 Ом и комплексная, выходное напряжение 12 вольт амплитудного значения.
Рис. 19. Интермодуляционные искажения микросхемы TDA7293 при нагрузке R = 4 Ом.
Рис.
20. Интермодуляционные искажения микросхемы TDA7293 при комплексной нагрузке Z.Рис. 21. Интермодуляционные искажения микросхемы LM3886 при нагрузке R = 4 Ом.
Рис. 22. Интермодуляционные искажения микросхемы LM3886 при комплексной нагрузке Z.
На «простой» нагрузке LM3886 демонстрирует результаты лучшие, чем TDA7293 (хотя это не совпадает с АЧХ Кг). Хотя основную роль в этом играет разностная частота 1 кГц. На частотах интермодуляций 2, 3, 4 кГц побеждает TDA7293, только неизвестно, влияет ли это на что-нибудь – уж очень маленькие амплитуды.
А вот на трудной нагрузке LM3886 сразу «дохнет». Кстати, и выходное напряжение 12 вольт амплитуды было выбрано потому, то большее напряжение (16 вольт) микросхема LM3886 «не тянула» (похоже шла в разогрев – искажения росли во времени до ужасных величин). TDA7293 выдавала напряжение 16 вольт вполне спокойно.
На мой взгляд причина в разных выходных транзисторах этих микросхем. У TDA7293 и TDA7294 на выходе используются полевые транзисторы.
Их входной ток практически не зависит от сопротивления (и тока) нагрузки. У LM3886 на выходе транзисторы биполярные. Их ток базы пропорционален выходному току, причем с ростом выходного тока коэффициент передачи транзисторов h31 падает, и ток базы может расти быстрее, чем растет выходной ток. И вполне возможно, что этот повышенный ток базу нагружает драйверный каскад, который и создает дополнительные искажения. Также может быть, что микросхема хуже охлаждается (из-за изолированного фланца), и искажения вызывает разогрев ее кристалла. В общем-то этот тест довольно жесткий.
Заключение.
В общем, практически по всем параметрам побеждает TDA7293, но с небольшим отрывом. LM3886 со своей стороны может привлечь сторонников «красивого» звучания своей большой 2-й гармоникой.
На самом деле, я и этим сравнеием недоволен. Причины:
1. В инвертирующем включении не видно разницы в свойствах входных дифференциальных каскадов микросхем. Так что если они заметно различаются — то мы этого не увидели.
2. Слишком большие получились коэффициенты гармоник. Раз в 10 больше, чем в даташите. Даже с учетом того, что в даташите публикуют результаты при самых «удобных» измерениях (например, могут использовать стабилизированный источник питания). Но особое подозрение вызывает тот факт, что эти мои измерения микросхемы TDA7293 не совпали с другими (правда сделанными для других экземпляров усилителя). Может все же я где-то промахнулся?
3. И измерить АЧХ и зависимость от амплитуды первых пяти гармоник. А потом уж сводить в кучу, используя Кг и Кг’.
4. Измерять, а главное публиковать искажения до 20-й гармоники… И какая муха меня укусила? Не, прибор-то что-то показывает, но насколько это соответствует реальности?
5. Может мне попалась неудачная микросхема. А может что-то из элементов, установленных на этих платах. Надо сделать еще по одной плате с другими микросхемами (купленными в другом месте и в другое время) и сравнить.
6. Интересно измерить скорость нарастания на «трудной» нагрузке.
7. Провести ряд других тестов:
- Допустимый нагрев микросхем.
- Работа на малом сигнале.
- Что-нибудь еще.
В общем — продолжение будет!
22.03.2013
Total Page Visits: 5616 — Today Page Visits: 12
Схема электропитания
Использовались 2 тороидальных трансформатора 24V 40VA / 28V 120VA для питания УНЧ. Далее 2 диодных моста с 8х MUR860. Они довольно быстрые и долговечные, но доступные по цене. Затем в БП есть 4x 6800 мкФ / 50 В Nippon (2 штуки на плечо питания). Это был компромисс в отношении цены и качества. Дополнительно припаяйте в дорожках толстые провода, чтобы уменьшить риск их повреждения. При незагруженном источнике питания выход составляет 39 В, а при высокой нагрузке напряжение падает до 37 В, так что это вполне неплохо. Питание идёт через кабели с двойной изоляцией диаметром 2,5 мм.
↑ Фон
Ещё небольшое замечание по поводу сетевого фона. Я уже говорил, что на самой плате усилителя, в питании, установлены электролитические конденсаторы достаточно большой ёмкости — по 4700 мФ в каждом плече.
Однако при подключении выводов питания усилителя непосредственно к соответствующим выводам диодного моста, фон в АС прослушивался, хоть и не значительный. После установки к выводам диодного моста дополнительных электролитов по 10 000 мФ в каждое плечо фон практически исчез.
Кроме того, был сделан вывод, что микросхема «прощает» ошибки монтажа блока питания, поскольку у меня в БП было «накуралесено»… И конденсаторы больших емкостей висели на тонюсеньких проводках.
Однако, я не призываю к наплевательскому отношению в проектировании этого устройства, и, всё же, советую отнестись к организации блока питания с должным вниманием.
Первый запуск УНЧ
Для первого запуска корпус не нужен. Первое включение через токоограничитель. После осмотра и включения усилитель сразу запустился. На выходе практически нет постоянной составляющей. Потом для теста подключите старый динамик и MP3-плеер. Усилитель звучал довольно неплохо. После некоторого времени игры можно считать схему собранной и заняться коробкой.
ЛМ3886 действительно прекрасно подходит для создания акустического усилителя. Возможно она не дает большой мощности, но у неё динамичный звук с хорошим басом, со свежими высокими частотами. Если что, можете отказаться от входного сопротивления и емкости. Как известно, в аудио-аппаратуре многое зависит от выбора элементов и их количества. Эта емкость в мосту не так уж и нужна. Вентиляторы тоже не нужны, потому что эти микросхемы не сильно нагреваются. Ток покоя настолько мал, что без сигнала радиаторы остывают.
Ограничив количество компонентов, можно сократить пути прохождения сигнала, что очень желательно для аудио. Превосходные результаты достигаются при удалении блока питания в отдельный корпус, но это кто как предпочитает. Советуем четко отделить кабели питания и выпрямительные мосты от усилителей. Важно чтобы в обратной связи был резистор хорошего качества, который припаян прямо к выводам микросхемы.
↑ Печатная плата
К сожалению, я не пользуюсь специальными программами.
Платы я развожу сначала на бумаге, а точнее на координатной ленте или «миллиметровке». Затем всё переношу на стеклотекстолит. Дорожки рисую битумным лаком либо цапон-лаком. Поэтому могу привести только фотографии самой платы и схемы её разводки на бумаге. А дальше уж дело вашего творчества.
Вид печатной платы со стороны деталей
Вид печатной платы со стороны дорожек. Уже установлен радиатор достаточно эффективного охлаждения.
Чертёж печатной платы
— Точки помеченные буквами «А» предназначены для соединения перемычкой, если не получится провести дорожку по внешней стороне выводов микросхемы, либо она протравится. — заштрихованная область — масса (земля). Делается, по возможности, чем шире тем лучше. — дорожки соединяющие вход питания (+ и -), соответствующие выводы емкостей питания и выводы «1», «5» и «4» микросхемы, так же делаются по возможности шире. — дорожка, соединяющая выход микросхемы «3» с резистором и индуктивностью, узкими делать не советую.
В крайнем случае, можно пропаять её по всей длине лужёным медным проводом. — в плате предусмотрена возможность установки полевых транзисторов КП364, КП303, и, при желании, резистора (нарисован пунктиром) на выбор.
Вроде бы и всё. У кого есть вопросы — пишите в комменты.
Успехов в творчестве. С уважением, Юра Зотов.
Корпус и сборка
В качестве корпуса использовался старый магнитофон, потому что он имел правильные размеры и хорошую вентиляцию. Сняв все лишнее, пришло время вырезать вентиляционные отверстия сзади и высверлить все места под винты. Вентиляционные отверстия были подточены напильником, но они так и не выглядели идеально, поэтому накрыл их матерчатыми кусками.
На задней панели установлены позолоченные клеммы для бананов / динамиков — они удобны и выглядят красиво. Также на задней панели находится гнездо предохранителя на 6 А (меньшие по размеру не выдерживают скачок тока источника питания) и выключатель питания. Входной сигнал пропускается через экранированные кабели.
Следующим шагом — сделать переднюю панель. Вначале клей и кусочки пластика начали покрывать все лишние отверстия. Затем автомобильная шпаклевка. Оставлен только выключатель и индикатор. Остальное отшлифовали наждачной бумагой в порядке 80-180-400-600. Получился довольно хороший эффект.
Управление охлаждением УНЧ — схема
Два вентилятора 12 В с питанием от блока питания меньшего номинала 9 В работают в режиме охлаждения. Они не производят шума, но в будущем планируется изменить напряжение на ещё более тихое.
Прослушивание
На данный момент усилитель мощности работает со старыми колонками JVC и CD-плеером той же компании.
- Усилитель звучит очень красиво. У него чистый и динамичный бас, его не слишком много или слишком мало — просто правильно, как надо.
- Он не заглушает остальную часть спектра, как в некоторых конструкциях, и опускается довольно низко по АЧХ.
- Средний диапазон чистый и одинаково динамичный. Высокие частоты чистые, а не звонкие или приглушенные.
- Гитары агрессивны, барабаны не исчезают на заднем плане. На большой громкости практически нет искажений.
Думаю он звучит намного лучше, чем УМЗЧ на STK, который есть дома, или несколько других усилителей, которые слышал у друзей. Звук действительно динамичный и сочный. Эффект стерео отлично различим — легко определить где гитарист или солист.
↑ Первое включение
Первое включение усилителя было произведено с лампочкой в нагрузке (всё — таки черт его знает). Как ни странно, но усилитель молчал. Оказалось, неприятности с цепью «mute». Заменив временно «полевик» резистором 15кОм, снова включил усилитель. Все заработало.
Установив полевой транзистор на место включил снова — всё работает. Ну что, ситуация порадовала. Не часто бывает, что бы вот так, почти с первого раза, всё работает. Отключаем, берём всё в охапку и несём поближе к CD — плееру и колонкам. Приступаем к прослушиванию.
LM3886 datasheet — 68W, 1 Ch, 20-94V питание стерео усилитель класса AB
LM3886 — это высокопроизводительный аудиоусилитель мощности, способный обеспечить непрерывную среднюю мощность 68 Вт на 4? нагрузки и 38W в 8? с 0,1% THD+N в диапазоне 20 Гц–20 кГц.
Производительность LM3886, использующая его схему защиты от пиковой мгновенной температуры (°Ke) (SPiKe), ставит его в класс выше дискретных и гибридных усилителей, обеспечивая по своей сути динамически защищенную безопасную рабочую зону (SOA). Защита SPiKe означает, что эти части на выходе полностью защищены от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузок, в том числе коротких замыканий на питание, теплового разгона и мгновенных пиков температуры.
LM3886 поддерживает превосходное отношение сигнал/шум более 92 дБ с типичным низким уровнем шума 2,0 мкВ. Он демонстрирует чрезвычайно низкие значения THD+N 0,03% при номинальной выходной мощности при номинальной нагрузке в звуковом спектре и обеспечивает превосходную линейность с типичным рейтингом IMD (SMPTE) 0,004%.
Где купить
Предыдущий Следующий
B)
Имитационные модели ## snam040: эталонный проект LM3886 TINA-TI (Rev. B)
Имитационные модели ## snam041: Модель LM3886 PSpice (Rev. B)
Инструменты моделирования ## PSPICE-FOR-TI: инструмент проектирования и моделирования PSpice для TI
Overture является торговой маркой dcl_owner.
Типичное значение является хорошим показателем производительности устройства. (3) Если требуются устройства, указанные в военных/аэрокосмических целях, свяжитесь с офисом продаж/дистрибьюторами Texas Instruments, чтобы узнать о наличии и спецификациях. (4) Абсолютное максимальное значение дифференциального входного напряжения основано на напряжениях питания = +40 В и -40 В. (5) Для работы при температуре корпуса выше 25°C номинальные характеристики устройства должны быть снижены на основе максимальной температуры перехода 150°C и теплового сопротивления = 1,0 C/Вт (переход к корпусу). См. Рисунок 50 в Информации по применению в разделе ТЕПЛОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. (6) Модель человеческого тела, 100 пФ, разряженная через резистор 1,5 кОм. (7) Максимальная рабочая температура перехода составляет 150°C, однако мгновенная температура безопасной рабочей зоны составляет 250°C.
Это предполагает, что устройство находится в пределах рабочих рейтингов. Типичное значение является хорошим показателем производительности устройства. (3) Работа рассчитана на напряжение 84 В, однако искажения могут быть вызваны схемой защиты SPIKe, если не приняты во внимание надлежащие тепловые условия. Обратитесь к ТЕПЛОВЫМ СООБРАЖЕНИЯМ для получения дополнительной информации. (См. рис. 5)
Количество каналов: 2#, общее напряжение питания мин.: 1,8+5 В=5, +/-5 В=10, общее напряжение питания макс.: 5,5+5 В=5, OPA657 1,6 ГГц, малошумящий операционный усилитель с полевым транзистором. Количество каналов: 1#, общее напряжение питания мин.: 8+5В=5, +/-5В=10, общее напряжение питания макс.: 12+5В=5, MSP430F135 MCU 8 МГц с 16 КБ FLASH, 512 КБ SRAM, 12-битным АЦП, компаратором, SPI/UART. Энергонезависимая память (кБ): 16, ОЗУ: 0,5 КБ, АЦП: 12-битный SAR, АЦП: каналы: 8#, контакты GPIO: 48#, I2C: 0, SPI: 1, UART TPS79633DCQ Фиксированный стабилизатор напряжения LDO, от 2,7 В до 5,5 В, падение напряжения 220 мВ, выход 3,3 В, выход 1 А, SOT-223-5. Тип выхода: Фиксированный, входное напряжение мин.: 2,7 В, макс. входное напряжение: 5,5 В, фиксированное выходное напряжение, ном.: TLC3702CD Аналоговый компаратор, микромощность, 2 компаратора, 2,7 мкс, от 3 до 16 В, SOIC, 8 контактов.
Тип компаратора: Микромощный, Количество компараторов: 2 Компаратора, Время отклика: 2,7 мкс, Питание LMH7322SQ/NOPB Аналоговый компаратор, высокая скорость, 2 компаратора, 700 пс, 2,7–12 В, WQFN, 24 контакта. Тип компаратора: : Высокоскоростной, Количество компараторов: : 2 компаратора, Время отклика: : 700 пс, Напряжение питания BQ500212ARGZT ИС управления питанием, сертифицированный Qi, беспроводной контроллер питания для WPC TX A5 или A11, 3,3 В, QFN-48. Тип микросхемы беспроводной зарядки: Передатчик, Беспроводной стандарт питания: Совместимость с WPC 1.1, Уровень мощности: LP3964ES-3.3/NOPB Фиксированный стабилизатор напряжения LDO, от 2,5 В до 7 В, падение напряжения 240 мВ, выход 3,3 В, выход 800 мА, TO-263-5. Тип выхода: Фиксированный, входное напряжение мин.: 2,5 В, входное напряжение макс.: 7 В, фиксированное выходное напряжение Ном.:
OPA1641 Single Sound-Plus Высокопроизводительные аудиооперационные усилители с входом на полевых транзисторах. TL972 Выходной Rail-to-Rail операционный усилитель с очень низким уровнем шума. OPA1679 Низкий уровень искажений (-120 дБ), низкий уровень шума (4,5 нВ/ртГц), счетверенный аудиооперационный усилитель. ТАС6422-К1 Автомобильный, 75 Вт, 2 МГц, 2 канала, цифровой вход 4,5–26,4 В, аудиоусилитель класса D с сбросом нагрузки. ТАС5614ЛА 150 Вт стерео, 300 Вт моно, 12–38 В, ШИМ-вход, аудиоусилитель класса D с тепловым усилением. TPA2028D1 Моноусилитель класса D мощностью 3,0 Вт с быстрой рампой усиления SmartGain™ AGC и DRC. TLV320DAC3101 Маломощный стереофонический аудио ЦАП со стереофоническим усилителем динамика класса D.
TPA2037D1 3,2 Вт, монофонический аудиоусилитель класса D с аналоговым входом, фиксированным коэффициентом усиления 6 дБ и защитой от короткого замыкания. LM49450 I2C Inpt 2,5 Вт/канал Low EMI St Class D Sub-Sys w/ Gnd Ref Headph Amp, 3D Enhancement, Headph Sns.
