Микросхема усилителя звука: Микросхемы для усилителя звука купить в Мастер Кит

Содержание

УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА НА МИКРОСХЕМЕ

   Много времени посвящают радиолюбители усилителям звука. Некторые паяют мощные и многоканальные, некоторые простые, что расчитаны на слабую мощность. Захотелось и мне чего погромче, покачественней. И подумав решил, что сойдёт усилитель ватт на 10-20. Думаю этого вполне достаточно. Конструкция была предназначена для прослушивания музыки во времы игры на школьном футбольном поле. Эта выходная мощность как раз подходила для того, чтобы хорошо слышать музыку во всех частях поля. Данную схему соберёт даже начинающий, однако и опытный радиолюбитель захочет иногда себя побаловать таким отличным повторением. Схема довольно-таки лёгкая и стабильная в работе. Смотрим сам рисунок радиосхемы:


   Как видно, здесь в усилителе звука применяется микросхема ТДА2003. Микросхема дешёвая, можно найти в любом радио-магазине или аудиоаппаратуре. Выходная мощность, как уже было сказано, может достигать чистых 15 ватт. Печатные платы делаем по такому шаблону:

   Питается усилитель от 8 до 18 вольт. Оптимально - 12в. Микросхему можно взять из нерабочей компьютерной колонки или дешёвой китайской магнитолы. Остальные детали УНЧ можно навыковыривать в старой технике. В этой схеме стоит 2 дида 1N4001 которые защищают схему от неправильной подачи питания + с -. При правильном включении звук чистый, без помех. Если не найдётся резистора на 1 ом - не растраивайтесь. Просто возьмите карандаш и намотайте на него витков 20, проволки 0,2мм. Обязательно установите микросхему на радиатор, можно чуть меньше, чем на картинке. Она заметно греется. Спаянная схема УНЧ выглядит так:


   Многие начинающие радиолюбители путают выходы микросхемы при монтаже. Поэтому у меня есть специальный рисунок для вас:


   Для первого запуска никогда не ставте мощные источники питания с большим током. Рискните для начала подключить от "Кроны" (чтобы случайно не спалить микросхему при ошибках монтажа).

   Если собрано правильно - всё должно заработать, у меня работало и работает до сих пор. Теперь бегаем, играем в футбол, слушаем музыку. Вот готовый девайс в корпусе:


   Одно плохо, что аккумулятор рано или поздно садится. Тут уже ничего не поделаешь - не таскать же с собой автомобильный:) Но и пение птиц тоже неплохой вариант... Всем успехов, с вами был Max.

   Форум по усилителям

   Форум по обсуждению материала УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА НА МИКРОСХЕМЕ

Мощная микросхема усилителя звука

   Сейчас мало кто отваживается собирать мощные УМЗЧ исключительно на транзисторах, тем более, что в продаже есть прекрасные проверенные специальные микросхемы, в десятки раз упрощающие сборку усилителей звука. Например микросхема TDA7294 является таким монофоническим усилителем низкой частоты. Выходная мощность микросхемы составляет 70 ватт, максимальная выходная мощность доходит до 100 ватт. Микросхема может работать как на стандартной нагрузки 4 Ом, так и на нагрузки 8 Ом. На этой микросхеме часто строятся самодельные усилители для широкополосной акустики или мощные усилители сабвуферов.  

   Микросхема имеет несколько вариантов включения. Чаще всего используют традиционное включение с двухполярным питанием. Имеется несколько вариантов увеличения выходной мощности микросхемы. В последнее время в интернете часто встречается вариант предложенный Чивильчем. В схеме микросхема играет роль предварительного усилителя, а всю основную мощность вырабатывает мощные силовые транзисторы. По идее это простой эмиттерный повторитель. Схема позволяет получить выходную мощность до 140 ватт. В схеме желательно использовать высококлассные комплиментарные пары

2SC5200 и 2SA1943 от TOSHIBA.

Мощная микросхема для усилителя звука - схема подключения


   Существует вариант параллельного включения двух микросхем. Этот вариант радиолюбителями применяется крайне редко. Наиболее часто используется мостовое включение двух микросхем. Данный вариант позволяет получить выходную мощность до 200 ватт, на нагрузку 8 Ом. Мостовое включение суммирует выходные мощности двух микросхем для получения более мощного канала. Такая схема отлично подходит для питания мощных автомобильных сабвуферных головок, но нужно учитывать то, что сопротивление подключенных нагрузки не должно быть меньше 8 Ом.

   Стандартная схема включения применяется наиболее часто. На маленьком кусочке фольгированного стеклотекстолита можно построить полноценных усилитель разряда Hi-Fi с минимальными затратами с применением этой микросхемы. Микросхема TDA 7294 является самым дешевым вариантом построения полноценного сабвуферного усилителя.

   В случае, если усилитель создан для совместной работы с сабвуферной головкой, следует учесть, что имеется нужда отдельного фильтра низких частот, который будет срезать все средние и высокие частоты, оставляя только низкие частоты.


   Встроенный выходной каскад микросхемы работает в классе АВ, следовательно, микросхеме понадобится довольно большой теплоотвод. Все электролитические конденсаторы в схеме следует подобрать с рабочим напряжением не ниже 50 Вольт, резисторы можно использовать на 0,25 ватт.

   Рабочее напряжения микросхемы двухполярное, от 10 до 40 Вольт, можно питать микросхему от нестабилизированного источника, подойдет любой сетевой трансформатор с мощностью 120-150 ватт, отлично подходят также и импульсные блоки питания.


Понравилась схема - лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Третье поколение микросхем УМЗЧ класса D от Texas Instruments - Компоненты и технологии

Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) класса D постоянно совершенствуются. Компания Texas Instruments занимается разработкой и производством микросхем для УМЗЧ класса D более 20 лет и выпускает уже третье поколение этих микросхем. Настоящая статья посвящена особенностям и принципам работы микросхем УМЗЧ класса D третьего поколения от Texas Instruments (TI).

Если проследить историю развития схемотехники микросхем УМЗЧ класса D, то можно заметить следующую тенденцию. Первые микросхемы для УМЗЧ класса D были, собственно, не усилителями мощности, а драйверами для управления выходным двухтактным УМ. Они содержали ШИМ (широтно-импульсный модулятор) и предоконечные каскады усиления. Современные микросхемы имеют такую структуру только для очень мощных усилителей, но и из этого правила тоже есть исключения. Примером тому может служить микросхема MP7781 [2], которая производится американской фирмой MPS (Monolithic Power Systems). Эта микросхема представляет собой монофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом и выходной мощностью 80 Вт.

После этого мощные биполярные и полевые транзисторы начали встраивать в микросхемы УМЗЧ и широко использовать мостовое включение этих транзисторов. В англоязычной литературе такое включение сокращенно обозначают аббревиатурой BTL (Bridge Tied Load — мостовое подключение нагрузки, то есть громкоговорителя). Использование BTL и некоторых ноу-хау, патентованных компанией Texas Instruments, о которых мы будем говорить ниже, позволило в ряде УМЗЧ класса D отказаться от одной из самых дорогих и громоздких деталей—дросселя выходного фильтра. Точнее — от всего выходного фильтра. Отсутствие фильтра низких частот (ФНЧ) на выходе — не единственное достоинство технологии и схемотехники мостовых УМЗЧ класса D третьего поколения от Texas Instruments. Чтобы разобраться в этих усилителях, рассмотрим вкратце те особенности традиционных УМЗЧ класса D с мостовым выходом, на которые не всегда обращают внимание как производители микросхем, так и разработчики устройств на этих микросхемах.

Особенности традиционных УМЗЧ класса D с мостовым выходом

Основные принципы работы УМЗЧ класса D, а также УМЗЧ класса A, B и AB с мостовым выходом относительно подробно рассмотрены автором ранее [1–2]. Кратко повторим основные моменты. В режиме работы класса D происходит преобразование входного сигнала в импульсы прямоугольной формы одинаковой амплитуды, длительность которых пропорциональна мгновенной амплитуде сигнала в каждый заданный момент времени (ШИМ — широтно-импульсная модуляция). Активные элементы выходного каскада при этом работают в ключевом режиме и имеют два состояния. Транзистор заперт или открыт до насыщения. Усилители класса D имеют большой КПД, так как основные потери энергии на выходных мощных ключах происходят только в момент переключения, при насыщении потери энергии минимальны и будут тем меньше, чем меньше сопротивление насыщенного ключа. Обычные усилители класса D имеют КПД более 90% и достаточно большой коэффициент нелинейных искажений (около 10%), но применение новых технологий (ноу-хау производителей) позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений до долей процента. УМЗЧ класса D содержит генератор пилообразного напряжения, частота которого лежит значительно выше звукового диапазона, и широтно-импульсный модулятор (ШИМ).

ШИМ преобразует «пилу» от генератора в прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от мгновенного значения напряжения НЧ-сигнала (сигнала звука). Эти импульсы управляют двухтактными выходными ключами, которые нагружены на громкоговоритель через ФНЧ. ФНЧ пропускает на громкоговоритель звуковую составляющую выходного сигнала и подавляет импульсные составляющие, имеющие более высокие частоты [1–2].

УМЗЧ с мостовым выходом имеет два одинаковых комплементарных или квазикомплементарных выходных усилителя (канала), которые работают в противофазе. Нагрузка (громкоговоритель) включается между выходами этих каналов [1–2].

Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом показана на рис. 1.

Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом (Рис. 1)

Рис. 1. Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом

Этот УМЗЧ состоит из генератора пилообразного напряжения, каскада ШИМ и двух одинаковых инвертирующих усилителей (каналы 1 и 2). На выходах каждого из каналов перед громкоговорителем установлены ФНЧ: L1, C5 и L2, C6. Конденсаторы C1–C4 — разделительные. R1, R2 — делитель напряжения сигнала на входе канала 2.

Рассмотрим работу этого УМЗЧ в режиме покоя, то есть при отсутствии сигнала на входе.

Это именно тот режим, которому уделено мало внимания в различной радиотехнической литературе и технической документации.

Эпюры напряжений в некоторых узловых точках и выходного тока этой схемы в режиме покоя изображены на рис. 2.

Эпюры напряжений и выходного тока традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом в режиме покоя (Рис. 2)

Рис. 2. Эпюры напряжений и выходного тока традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом в режиме покоя

Пилообразное напряжение от генератора поступает на ШИМ, где преобразуется в симметричные прямоугольные импульсы, так как на схему в режиме покоя не подан НЧ-сигнал звука. На выходах OUTN (е) и OUTР (г) эти импульсы будут противофазны (см. рис. 2) и будут иметь размах, близкий к напряжению питания (в данном примере 5 В). Между этими выходами размах сигнала увеличится вдвое (от –5 до +5 В). Это приводит к тому, что через ФНЧ и частично через громкоговоритель в режиме покоя будет протекать заметный высокочастотный ток. Он будет иметь пилообразную форму, так как в ФНЧ происходит интегрирование сигнала. Некоторые потери энергии в режиме покоя неизбежны.

Ноу-хау компании Texas Instruments позволяют не только уменьшить эти потери, но и отказаться от самого ФНЧ, установив вместо него шунтирующий нагрузку по ВЧ конденсатор небольшой емкости.

Основные принципы работы УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

Упрощенная схема этого УМЗЧ показана на рис. 3. Он также содержит два выходных усилителя (канала), НЧ-сигналы на выходах которых имеют одинаковый размах, но противоположные фазы.

Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ (Рис. 3)

Рис. 3. Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

В каждом канале имеется свой ШИМ. Причем прямоугольные сигналы в режиме покоя на выходе схемы вовсе не противофазны, как в предыдущей схеме, а синфазны или имеют небольшой фазовый сдвиг (см. рис. 4).

Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу) (Рис. 4)

Рис. 4. Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу)

Это достигается с помощью инвертора (рис. 3) с коэффициентом усиления по напряжению равным 1 (KU = 1). В результате на громкоговоритель в режиме покоя в худшем случае поступают противофазные симметричные импульсы малой длительности (рис. 4). Для их сглаживания используется небольшая емкость и индуктивность громкоговорителя. Сравнив рис. 4 и рис. 2, легко заметить, что ток нагрузки в режиме покоя заметно ниже в схеме рис. 3, чем в схеме рис. 1. В режиме усиления входного НЧ-сигнала звука ШИМы работают в противофазе, то есть если длительность импульсов на выходе одного ШИМ увеличивается, то на выходе другого— уменьшается, и наоборот (рис. 4). Это приводит к асимметрии импульсов, прикладываемых к нагрузке, а значит, к появлению в токе громкоговорителя составляющей, величина которой зависит от разности длительности импульсов ШИМ 1 и ШИМ2. Эта составляющая меняется по закону входного НЧ-сигнала звука и будет преобразовываться громкоговорителем в акустические колебания.

Обзор микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Корпорация Texas Instruments производит множество микросхем для УМЗЧ класса D. До сих пор в изделиях и в продаже можно встретить микросхемы первого поколения, такие как TL1451, TL1453 и другие, которые были разработаны еще в начале 80-х годов. Но на много интереснее более поздние микросхемы УМЗЧ класса D. В одном из последних релизов представлено 19 таких микросхем. Их основные параметры и характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Рассмотрим подробнее две микросхемы УМЗЧ класса D из этой таблицы, одна из которых — монофонический усилитель, а другая — стереофонический.

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments представляет собой монофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Микросхема способна развивать мощность 2 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом и нелинейных искажениях менее 1%. Диапазон рабочих температур составляет –40…+85 °C. Коэффициент усиления микросхемы можно устанавливать равным 6 дБ (2 раза), 12 дБ (4 раза), 18 дБ (8 раз) и 23,5 дБ (15 раз), задавая логические уровни на входах установки усиления GAIN0 и GAIN1. Она питается от одиночного источника питания +2,7…+5,5 В. Микросхема УМЗЧ TPA2000D1 изготавливается в одном из двух корпусов для поверхностного монтажа: TSSOP с 16 выводами (TPA2000D1PW) или MicroStar Junior BGA с 48 выводами (TPA2000D1GQC). Эти корпуса в фирменной документации называют и обозначают по-разному. Так, первый из них может обозначаться как 16TSSOP, PW или R-PDSO-G16, а второй — 48VFBGA, GQC или S-PBGA-N48.

Корпус 16TSSOP достаточно распространен. Поэтому его внешний вид и расположение выводов мы не приводим. Его размеры 5×4,5мм (без выводов). Он имеет двустороннее расположение выводов с шагом 0,65 мм. Корпус 48VFBGA (рис. 5) встречается заметно реже. Он имеет 48 выводов каплеобразной формы, которые расположены снизу корпуса в виде матрицы 7×7 с шагом 0,5 мм. Вывод С3 отсутствует. Размер корпуса 4×4 мм.

Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA) (Рис. 5)

Рис. 5. Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA)

Функциональная схема TPA2000D1 показана на рис. 6, а назначение выводов микросхемы сведено в таблицу 2. В таблице 3 показана зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1.

Функциональная схема микросхемы TPA2000D1 (Рис. 6)

Рис. 6. Функциональная схема микросхемы TPA2000D1

Таблица 2. Назначение выводов микросхемы TPA2000D1 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Таблица 3. Зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1

Из рис. 6 и таблицы 2 видно, что в микросхема TPA2000D1 имеет дифференциальный вход, мостовой выход и вход SHUTDOWN. При подаче низкого потенциала на вход SHUTDOWN выходные каскады обоих каналов плавно запираются, и потребление микросхемы значительно снижается. При высоком уровне управляющего напряжения на этом выводе схема запуска и защиты (Start-Up Protection Logic) поддерживает микросхему во включенном состояниии отключает ее только при перегрузке.

Типовая схема включения микросхемы TPA2000D1 показана на рис. 7.

Типовое включение микросхемы TPA2000D1 (Рис. 7)

Рис. 7. Типовое включение микросхемы TPA2000D1

Конденсаторы C4, C5, C6, C8 блокируют источник питания по переменной составляющей тока микросхемы. Конденсаторы C2, C3 — разделительные, а C7 блокирует неинвертирующие входы обоих каналов усиления напряжения, создавая заземленную среднюю точку. R1, C1 — времязадающая цепь генератора пилообразного напряжения (Ramp Generator). Для обеспечения устойчивой работы ШИМ и всей схемы частота этого генератора должна быть в пределах 200–300 кГц. Эту частоту можно посчитать по формуле: fs = 6,6/R1×C1.

Указанные на схеме рис. 7 номиналы R1 и C1 обеспечивают рабочую частоту 250 кГц. Резистор времязадающей цепи должен иметь допуск не более 10%, а конденсатор — 5%.

Особенности микросхемы УМЗЧ TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2012D2 фирмы Texas Instruments представляет собой стереофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Она имеет дифференциальные входы и раздельные входы плавного выключения (SHUTDOWN) для каждого из стереоканалов, а также общий генератор пилообразного напряжения без внешних времязадающих цепей. Условно можно говорить, что УМЗЧ TPA2012D2 — это два усовершенствованных УМЗЧ TPA2000D1 в одном корпусе. Это видно из функциональной схемы микросхемы TPA2012D2 (рис. 8).

Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments (Рис. 8)

Рис. 8. Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Напряжение питания микросхемы 2,5–5,5 В. При напряжении питания 5 В на нагрузке 4 Ом она обеспечивает выходную мощность до 2,1 Вт, а на нагрузке 8 Ом — 1,4 Вт в каждом канале. При питании от источника 3,6 В и нагрузке 8 Ом — 720 мВт в каждом канале.

Микросхема изготавливается в корпусе QFN размером 4×4 мм, который имеет 20 выводов (рис. 10). Кроме того, планируется «упаковка» микросхем в корпус WCSP еще меньших размеров (2×2 мм), с 16 каплеобразными выводами. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 в обоих корпусах сведено в таблицу 4.

Типовое включение микросхемы TPA2012D2 (Рис. 9)

Рис. 9. Типовое включение микросхемы TPA2012D2

Расположение выводов корпуса 20QFN (Рис. 10)

Рис. 10. Расположение выводов корпуса 20QFN

Таблица 4. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Литература

  1. Безверхний И. Микросхемы УМЗЧ для переносных компьютеров и игрушек // Компоненты и технологии. 2005. № 1.
  2. Безверхний И. Современные микросхемы для УМЗЧ класса D фирмы MPS // Современная электроника. 2004. № 1.
  3. www.ti.com.
  4. 2 W filterless mono class-D audio power amplifier. Texas Instruments.
  5. 2.1 W/ch stereo filter-free class-D audio power amplifier. Texas Instruments.

УМЗЧ на 1000 Вт | Микросхема

Это, пожалуй, самый мощный усилитель, схема которого имеется у нас. Хотя для качественной домашней акустической системы вполне хватит 100-150 Вт, в некоторых случаях до 200 Вт, радиолюбителей всегда привлекают сверхмощные УМЗЧ. Выходная мощность 1 кВт на нагрузку 4 Ом. Напряжение питания двуполярное ±15…±75 В. Схема приведена ниже.

Теперь поговорим подробнее о главном элементе усилителя - микросхеме. Основой УНЧ может служить микросхема фирмы APEX типа PA03. Она обеспечивает заданную выходную мощность при соответствующем напряжении питания. Однако, вместо PA03 схему можно собрать и на другом, целом ряде микросхем. При этом принципиальная схема остается прежней. Итак, ниже приведена табличка, в которой представлены типы микросхем и рабочие характеристики.

Тип Напряжение Мощность Нагрузка
OPA511 ±10…±45 60 4
OPA512 ±10…±45 60 4
PA01 ±10…±28 50 4
PA03 ±15…±75 1000 4
PA04 ±15…±100 400 4
PA10 ±10…±45 60 4
PA12 ±10…±45 120 4
TSC1468 ±10…±45 120 4

Почему я выбрал именно этот УНЧ для публикования? Очень просто. Микросхему PA03 фирмы APEX очень сложно найти. Пишут, что она очень дорогая. Но не в этом дело. Даже неизвестно, где её можно купить. Если Вы знаете о PA03, то, огромная просьба, напишите в комментариях.

Вот ещё одна схема усилителя на PA03 и PA03A с выходной мощностью 1 кВт. Прислал zoikah.

Таблица с характеристикой вышеприведенной схемы:

Параметр PA03 PA03A
Vmin ±12 V ±12 V
Vmax ±75 V ±80 V
I (при Uin=0) 125 mA 125 mA
Pout (±75 V/4 Ohm) 1000 W 1200 W
Ioutmax 50 A 60 A
Rin 1 TOhm 1 TOhm
Au 102 dB 102 dB
BW 10 Hz - 1 MHz 10 Hz - 1 MHz
THD (Pout=50 W, f=1 kHz) 0,005% 0,005%
Rnom 4 Ohm 4 Ohm

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: УНЧ

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Автомобильный усилитель Mystery MK-4. 80
Проигрыватель из CD-ROM

Усилитель звукового сигнала мощностью 600 Вт / Хабр

Предлагаю вашему вниманию разработку прототипа усилителя звука мощностью 600 Вт

В усилителе используется микросхема TPA3255 производства компании Texas Instruments. Это высокоэффективный, высококачественный четырехканальный усилитель класса D. 

Модель платы усилителя

Принцип работы достаточно простой. На вход микросхемы подается аналоговый сигнал, он преобразуется в PWM и подается на выходные силовые каскады.

Нас интересует один из режимов работы микросхемы, PBTL параллельное мостовое включение выходных каскадов. Этот режим обеспечивает максимальную выходную мощность.

Конфигурирование режимов работы микросхемы осуществляется подключением входов управления в заданные состояния, что позволяет работать усилителю без управляющего микроконтроллера.

Кроме режима PBTL микросхема поддерживает другие режимы работы, основные из них:

  • SE – четыре отдельных канала с выходной мощностью до 148 Вт на канал в зависимости от выходной нагрузки и допустимых искажениях;

  • PBL – два канала с выходной мощностью до 315 Вт на канал в зависимости от выходной нагрузки и допустимых искажениях.

Кроме этого, внешние входы синхронизации позволяют включать несколько микросхем параллельно и суммировать выходную мощность  для получения более 600 Вт.

Схема включения микросхемы TPA3255

Рассмотрим включение микросхемы более детально

Питание микросхемы:

  • PVDD силовое питание выходных каскадов усилителя 53.5 В;

  • GVDD питание драйверов затворов 12 В;

  • VDD питание схемы управления и подготовки сигнала 12 В.

Кроме этого, внутри микросхемы есть источник опорного напряжения VBG, источник питания аналоговой части AVDD 7.75 В, источник питания цифровой части DVDD 3.3 В. Эти источники не предназначены для использоваться снаружи микросхемы, но должны быть подключены к внешним фильтрующим конденсаторам емкостью 1 мкФ.

Входы питания PVDD, GVDD, VDD микросхемы защищены схемой контроля понижения напряжения питания (UVP - Under Voltage Protection) При срабатывании этой защиты будут отключены выходные каскады усилителя и выход статуса состояния FAULT будет переключен в логический 0, вплоть до устранения причины.

Режим работы PBTL задается подключением входов M1 и M2 к общему проводу, и заземлением аналоговых  входов INPUTC и INPUTD. В этом режиме на входы INPUTA и INPUTB подается балансный аудиосигнал с номинальным уровнем 2 V RMS. Выходы OUTA и OUTC включаются параллельно, выходы OUTB и OUTD включаются параллельно.

Время задержки при включении задается конденсатором на выводе C_START, для режима PBTL его емкость должна быть 47 нФ.

Частота PWM сигнала задается резистором на выводе FREQ_ADJ

Номинал резистора на выводе FREQ_ADJ

Частота PWM

30 кОм

450 кГц

20 кОм

500 кГц

10 кОм

600 кГц

Чем выше частота, тем больше динамические потери в выходных каскадах. И тем легче отфильтровать частоту PWM в выходном сигнале.

Защита от перегрузки и короткого замыкания выходных каскадов настраивается резистором на выводе OC_ADJ .

Контроль перегрузки реализован отдельно для верхнего и нижнего транзистора каждого выходного полумоста.

Схема защиты от перегрузки может работать в двух режимах CB3C (Cycle By Cycle  Current Control) и Latching Over Current.

В режиме CB3C ограничение тока происходит непосредственно на каждом цикле PWM с выводом нулевого сигнала на выход статуса CLIP_OTW, при этом для каждого цикла, в котором сработала защита, увеличивается счетчик перегрузки для каждого цикла PWM, без перегрузки – счетчик перегрузки уменьшается. Когда счетчик перегрузок доходит до максимального значения (например, при коротком замыкании на выходе) каскад полностью отключается, устанавливается статус на выходе FAULT в ноль, вплоть до сброса состояния микросхемы сигналом RESET.

В режиме Latching Over Current при обнаружении перегрузки выходной каскад отключается, устанавливается статус на выходе FAULT в ноль, вплоть до сброса состояния микросхемы сигналом RESET.

Режим работы схемы защиты устанавливается номиналом резистора подключенного к входу OC_ADJ

Сопротивление резистора подключенного к входу OC_ADJ

Режим работы схемы защиты

Уровень тока при срабатывании защиты

22 кОм

CB3C

17. 0 A

24 кОм

CB3C

15.7 A

27 кОм

CB3C

14.2 A

30 кОм

CB3C

12.9 A

47 кОм

Latched OC

17.0 A

51 кОм

Latched OC

15.7 A

56 кОм

Latched OC

14.2 A

64 кОм

Latched OC

12.9 A

Для нашего применения мы используем режим CB3C с током ограничения 17 А. Выбираем резистор сопротивлением 22 кОм.

Микросхема имеет защиту от перегрева с двумя уровнями:

  • Overtemperature Warning – OTW , температура кристалла микросхемы превысила 120°C с выводом нулевого уровня на выход статуса CLIP_OTW. При охлаждении микросхемы состояние возвращается в рабочий режим.

  • Overtemperature Error – OTE, температура кристалла микросхемы превысила 155°C, каждый выходной канал переводится в отключенный режим, на выход статуса FAULT выводится низкий уровень. Микросхема вернется в рабочий режим после сброса сигналом RESET.

Вход RESET предназначен для остановки усилителя, отключения выходных каскадов, сброса состояний защиты микросхемы. Активный уровень низкий. Вход требует внешней подтяжки к уровню 3.3 В. При переводе входа RESET в логическую единицу запускается процедура конфигурирования усилителя в соответствии с режимами заданными на входах управления.

Выходы FAULT и CLIP_OTW сообщают о состоянии внутренних схем защиты. Оба выхода типа ’открытый коллектор’ с внутренней подтяжкой к 3.3 В. Оба выхода имеют низкий активный уровень. По сути, выход CLIPOTW символизирует о необходимости уменьшить уровень входного сигнала, а выход FAULT означает о наличии серьезного сбоя в работе усилителя.

Выходы BSTA BSTB BSTC BSTD предназначены для подключения конденсаторов питания драйверов затворов верхних транзисторов соответствующего полумоста.

Входы OSCIOM и OSCIOP предназначены для синхронизации PWM нескольких микросхем усилителей работающих на общую нагрузку. Такой режим позволяет получить мощности на нагрузке более 600 Вт.

Описание схемы

принципиальная схема усилителя

Для питания усилителя требуется источник питания на 53,5 В. Пиковая мощность, которую может выдать усилитель 600 Вт. В зависимости от характера музыки средняя мощность может составлять 15% – 30% процентов от пиковой. Источник питания должен обеспечивать среднюю мощность, а пиковая мощность будет браться с конденсаторов, расположенных на плате усилителя. Нужно обратить внимание, что при пиковой мощности 600 Вт токи, протекающие по плате, превышают 10 А, сама плата и компоненты должны обеспечивать работоспособность при таких токах с запасом.

Суммарная емкость конденсаторов на плате по питанию 53.5 В превышает 10000 мкФ. Разряженная емкость для источника питания равносильна короткому замыканию, у большинства источников питания будет срабатывать перегрузка и они не смогут запуститься и выйти на рабочий режим. Для успешной работы с усилителем источник питания должен поддерживать два режима работы: стабилизации напряжения и ограничения по току. Такой источник при старте ограничивает ток в нагрузку, плавно заряжая емкости по питанию в схеме усилителя. Когда напряжение на емкостях достигает заданного уровня, источник переходит в режим стабилизации напряжения.

Для работы усилителя с любым источником питания в усилитель добавлена схема ограничения тока, реализованная на транзисторах Q3 и Q4.

Микросхеме усилителя требуется напряжение 12 В, понижающий преобразователь питания реализован на микросхеме LM2596HVS-ADJ (или LM2596HV-12), обратите внимание, что требуется применять высоковольтный вариант этой микросхемы, именно HV.

Напряжение 3.3 В получаем линейным стабилизатором LM1117-3.3 или ее аналогом.

Для управления вентилятором радиатора охлаждения реализована отдельная схема на терморезисторе Th2 10 кОм, операционном усилителе U1 и транзисторе Q6. Терморезистор начальным сопротивлением 10 кОм в корпусе 0603 размещен под микросхемой усилителя и косвенно измеряет температуру, исходя из этого, температуру включения вентилятора разумно выбрать в районе 45°C – 50°C , несмотря на то, что терморезисторы в таком типоразмере бывают с различными температурными коэффициентами, сопротивление этих резисторов уменьшается в два раза от начального в диапазоне температур от 40°C до 50°C В схеме я использую резистор R45 4,7 кОм для установки уровня срабатывания вентилятора, запаивая параллельный резистор R30 можно уменьшить сопротивление и тем увеличить температуру срабатывания. На операционном усилителе заведена положительная обратная связь для реализации гистерезиса на включение/отключение вентилятора.

Была мысль реализовать плавное включение вентилятора, пропорционально температуре. Сделать это можно либо плавно изменяя напряжение на вентиляторе, либо использовать вентилятор с входом PWM для управления оборотами. В случае с плавным изменением напряжения регулирующий транзистор придется ставить достаточно мощный и на нем будет рассеиваться мощность до трех ватт, что для любительского применения возможно, но вряд ли допустимо в серийном изделии на мой взгляд. Для варианта с регулировкой оборотов вентилятора через вход PWM необходим микроконтроллер, что для данного прототипа мне показалось избыточным, и требуется вентилятор с данным входом.

Охлаждение микросхемы усилителя. Сверху корпуса микросхемы расположена площадка для передачи тепла на радиатор, в отличии от микросхем у которых площадка расположена со стороны платы, такая схема отвода тепла позволяет сократить тепловое сопротивление между корпусом микросхемы и радиатором, тем самым понижая температуру и позволяя увеличить максимальную отдаваемую мощность. У производителя Texas Instruments есть варианты микросхем усилителей с площадкой со стороны платы с меньшей выходной мощностью. При ориентировочном КПД усилителя в 90%, при пиковой мощности, в радиаторе потребуется рассеять около 60 Вт.

Для охлаждения микросхемы заложено крепление штатного радиатора для процессоров Intel под сокет LGA1150/LGA1155/LGA1156. Для передачи тепла от микросхемы на радиатор используется дополнительная пластина.

На вход усилителя требуется подавать дифференциальный сигнал (балансный), это позволяет значительно сократить наводку синфазной помехи на сигнальный кабель.

Для ввода балансного сигнала в усилитель использован разъем профессиональной аудио аппаратуры типа XLR.

Балансный сигнал используется преимущественно в профессиональной звуковой аппаратуре, в других сферах довольно затруднительно найти источник дифференциального сигнала. Для подключения однопроводных источников сигнала в схеме реализована схема согласования на операционных усилителях U3, U4, U5.

Входной буфер на U3 обеспечивает высокое входное сопротивление усилителя и стабильные характеристики независимо от различных возможных источников звука. На входе реализован фильтр второго порядка для удаления из сигнала шумов выше звукового диапазона. Фильтр реализован на проходной емкости защитного супрессора VD2, резистора R27, конденсатора C33 и резистора R26. U3B включен инвертирующим усилителем с коэффициентом усиления равным единице, при необходимости им можно задать предварительное усиление.

На операционном усилителе U4 реализована классическая схема активного регулятора громкости профессиональной звуковой аппаратуры. Эта схема реализует логарифмическую функцию регулировки громкости от угла поворота переменного резистора линейного типа. Второй операционник U4B дополнительно усиливает сигнал в десять раз.

На операционном усилителе U5 реализовано формирование дифференциального сигнала для подачи на микросхему TPA3255.

Как и для большинства импульсных силовых микросхем трассировка печатной платы определяет характеристики и качество работы прибора в целом. Для платы усилителя следует применять стеклотекстолит FR-4 с медной фольгой двойной толщины (2 oz – двухунцевый стеклотекстолит).

Мне довольно трудно оценить насколько интересна тема разработки электроники читателям Хабра и насколько детально имеет смысл описывать устройство, конструкцию или принцип работы. Кроме того, так как при разработке данного проекта отсутствовало реальное техническое задание, то какие то аспекты могут показаться чрезмерными, а какие-то недостаточно проработанными. Если у вас возникло желание реализовать или встроить в свой прибор данный усилитель я готов внести изменения под реальные потребности.

Так же, если у вас есть предложения разработать какую-то плату или схему для публичного доступа, или совместной разработки, готов рассмотреть.

Проект схемы и платы в KiCAD можно найти здесь.

Внес мелкие корректировки в схему. Обновил репозитарий на github. В репозитарий добавил модели в LTspice симуляции схемы заряда емкостей питания и симуляции предусилителя. (LTspice успешно работает в Linux под wine)

Усилитель звука в машину своими руками


Простой автомобильный усилитель своими руками — Лада 2112, 1.6 л., 2005 года на DRIVE2

Для читателей моего БЖ наверно не секрет что нравятся мне всякие электронные поделки, подсветочки и т.д. Вот и сейчас возникла идея собрать автомобильный усилитель собственноручно. Для начала выбрал простенькую схему с минимальным количеством деталей и вот что получилось:

Усилитель и фильтр по питанию

Усилитель собран всего на одной микросхеме TDA8560Q, схема очень простая и распространенная (самое то для первого усилителя)), также эта микросхема используется в автомагнитолах и имеет следующие заявленные характеристики: выходная мощность 25Вт на канал в 4Ом, и 40Вт на канал в 2Ом, напряжение питания 6-18В, диапазон воспроизводимых частот 20-20000Гц.Заранее скажу что впринципе качеством звучания остался доволен, звук чистый без хрипов с достаточной громкостью, в 4Ом громкость как у магнитолы, а вот в 2Ом очень удивила — играет ощутимо громче, а звук такойже чистый.Применять можно как дома так и в автомобиле. В автомобиле необходимо добавить фильтр питания от помех создаваемых системой зажигания и генератором.Хорошо играет и от телефона, подключаем к разъему наушников и получаем оригинальную бюджетную магнитолу в авто, способную раскачать 4 динамика (по 2 на канал в 2Ом).Микросхема имеет встроеную защиту от короткого замыкания на выходе и перегрева (как во всех автомобильных усилителях), можно добавить систему индикации ошибки )будет гореть светодиод при перегреве или кз).

Переходим к практике: Смотрим на схему, закупаем необходимые компоненты.

принципиальная схема

Рисуем печатную плату (предпочтительней использовать ЛУТ технологию но принтера у меня нет. поэтому рисовал маркером и канцелярским штрихом) Сверлим отверстия под компоненты (рекомендую сначала просверлить а потом травить) и травим хлорным железом (разводить в горячей воде по получения цвета крепкого чая). Лудим плату и начинаем припаивать компаненты (дорожки питания лучше покрыть более толстым слоем припоя или впаять в них проволочку, чтобы не было просадок по питанию) и в цепь питания включить электролитический конденсатор с большой емкостью и соответсвующим напряжением (у меня 4700мкФ 16в)

печатная плата

паяем компаненты

в итоге получаем такую штуку

Микросхему необходимо установить на радиатор, радиатор на фото мал, необходимо использовать в 2-3 раза больше или организовать активное охлаждение — куллер. С таким радиатором как на фото уходит в защиту по перегреву менее чем через минуту при высокой громкости

необходим радиатор причем раза в 2-3 больше чем на фото

Усилитель собрали, теперь для подключения в бортовую сеть автомобиля необходимо собрать фильтр по питанию схема ниже:

фильтр по питанию, если не достаточно можно установить 2 таких последовательно

Дроссель мотается проводом 1-1.5мм2 на феритовом кольце диаметром 20мм и содержит 5 витков. Кольцо может отличаться по размеру и достать его можно из компьютерного блока питания или трансформатора для питания 12ти вольтовых галогенок или купить)) С остальными компанентами думаю все понятно.

вот такая штуковина

думаю можно использовать такой фильтр в том случае если ваша магнитола ловит наводки

В завершение небольшое видео демонстрация работы усилителя, все собрано конечно на соплях но делалось для того чтобы убедится в работоспособности схемы.

P.S. НЕ ПЕРЕПУТАЙТЕ ПОЛЯРНОСТЬ питания иначе микросхема сгорает сразу!! был печальный

опыт))))

.
Page 2

Для читателей моего БЖ наверно не секрет что нравятся мне всякие электронные поделки, подсветочки и т.д. Вот и сейчас возникла идея собрать автомобильный усилитель собственноручно. Для начала выбрал простенькую схему с минимальным количеством деталей и вот что получилось:

Усилитель и фильтр по питанию

Усилитель собран всего на одной микросхеме TDA8560Q, схема очень простая и распространенная (самое то для первого усилителя)), также эта микросхема используется в автомагнитолах и имеет следующие заявленные характеристики: выходная мощность 25Вт на канал в 4Ом, и 40Вт на канал в 2Ом, напряжение питания 6-18В, диапазон воспроизводимых частот 20-20000Гц.Заранее скажу что впринципе качеством звучания остался доволен, звук чистый без хрипов с достаточной громкостью, в 4Ом громкость как у магнитолы, а вот в 2Ом очень удивила — играет ощутимо громче, а звук такойже чистый.Применять можно как дома так и в автомобиле. В автомобиле необходимо добавить фильтр питания от помех создаваемых системой зажигания и генератором.Хорошо играет и от телефона, подключаем к разъему наушников и получаем оригинальную бюджетную магнитолу в авто, способную раскачать 4 динамика (по 2 на канал в 2Ом).Микросхема имеет встроеную защиту от короткого замыкания на выходе и перегрева (как во всех автомобильных усилителях), можно добавить систему индикации ошибки )будет гореть светодиод при перегреве или кз).

Переходим к практике: Смотрим на схему, закупаем необходимые компоненты.

принципиальная схема

Рисуем печатную плату (предпочтительней использовать ЛУТ технологию но принтера у меня нет. поэтому рисовал маркером и канцелярским штрихом) Сверлим отверстия под компоненты (рекомендую сначала просверлить а потом травить) и травим хлорным железом (разводить в горячей воде по получения цвета крепкого чая). Лудим плату и начинаем припаивать компаненты (дорожки питания лучше покрыть более толстым слоем припоя или впаять в них проволочку, чтобы не было просадок по питанию) и в цепь питания включить электролитический конденсатор с большой емкостью и соответсвующим напряжением (у меня 4700мкФ 16в)

печатная плата

паяем компаненты

в итоге получаем такую штуку

Микросхему необходимо установить на радиатор, радиатор на фото мал, необходимо использовать в 2-3 раза больше или организовать активное охлаждение — куллер. С таким радиатором как на фото уходит в защиту по перегреву менее чем через минуту при высокой громкости

необходим радиатор причем раза в 2-3 больше чем на фото

Усилитель собрали, теперь для подключения в бортовую сеть автомобиля необходимо собрать фильтр по питанию схема ниже:

фильтр по питанию, если не достаточно можно установить 2 таких последовательно

Дроссель мотается проводом 1-1.5мм2 на феритовом кольце диаметром 20мм и содержит 5 витков. Кольцо может отличаться по размеру и достать его можно из компьютерного блока питания или трансформатора для питания 12ти вольтовых галогенок или купить)) С остальными компанентами думаю все понятно.

вот такая штуковина

думаю можно использовать такой фильтр в том случае если ваша магнитола ловит наводки

В завершение небольшое видео демонстрация работы усилителя, все собрано конечно на соплях но делалось для того чтобы убедится в работоспособности схемы.

P.S. НЕ ПЕРЕПУТАЙТЕ ПОЛЯРНОСТЬ питания иначе микросхема сгорает сразу!! был печальный

опыт))))

.

Усилитель в авто своими руками

Содержание

Почти все современные автомобили оборудованы системой воспроизведения звука, но в некоторых случаях может возникнуть необходимость сделать автомобильный усилитель своими руками. Существует множество схем таких устройств. Некоторые из них очень просты для повторения и не содержат дефицитных радиодеталей. Такие конструкции обеспечивают удовлетворительное качество звучания при работе на широкополосные акустические системы. Собрать усилитель звука в машину своими руками можно на транзисторах или интегральной микросхеме.

Автомобильные конструкции используются для работы с различными источниками звука. Это может быть магнитола, мобильный телефон или FM тюнер. Обычно уровня сигнала с выхода этих устройств достаточно для того чтобы раскачать выходной каскад, поэтому предварительный каскад в такой конструкции не требуется, тем не менее, регуляторы тембра в схеме должны присутствовать. Они могут быть пассивными или активными. Большой популярностью пользуются узлы регулировки тембра, собранные на операционных усилителях. Их недостатком является необходимость использования двухполярного питания. Пассивные регуляторы на дискретных элементах просты в изготовлении и не требуют настройки.

Мощный автомобильный усилитель звука, сделанный своими руками, должен обеспечивать такой уровень выходного сигнала, чтобы шум мотора не мешал нормальному прослушиванию. Все автомобильные электронные устройства получают питание от бортовой сети, поэтому схемы рассчитаны именно на это напряжение. Выходная мощность автомобильных систем обычно ограничивается 15-25 ваттами. Это связано с определённым напряжением, которое обеспечивается бортовой сетью автомобиля. Следует учитывать, что система зажигания создаёт импульсные помехи, поэтому входные цепи нужно хорошо экранировать, а по цепям питания ставить LC фильтры.

Существуют автомобильные системы, обеспечивающие выходную мощность 100-300 W и более. Для них требуется двухполярное питание 40-60 В, поэтому в схеме имеется импульсный преобразователь напряжения. Такие устройства содержат большое количество деталей, и они сложны в изготовлении и настройке. Мощный усилитель звука для авто своими рукам можно сделать на комплементарных парах кремниевых транзисторов. Сложные транзисторные схемы, питающиеся от импульсного преобразователя напряжения, обеспечивают выходную мощность 40-50 ватт на канал, линейную частотную характеристику в диапазоне 20 Гц-20 кГц и коэффициент нелинейных искажений порядка 0,05%.

Усилитель для колонок своими руками в машину

Данная схема предназначена для воспроизведения сигналов звуковой частоты с автомагнитолы, FM тюнера или другого электронного устройства. Переменный резистор на входе может быть регулятором громкости звуковоспроизводящего устройства. Предварительное усиление сигнала выполняется двухканальной микросхемой 548УН1А. В скобках указаны выводы для второго канала при изготовлении стереофонического тракта. Интегральная схема отличается малым уровнем шумов, большим диапазоном питающего напряжения (6-30 В) и малым током потребления. Фазоинвертор собран на двух германиевых транзисторах разной проводимости. Надёжные транзисторы старых серий можно заменить на более современные аналоги.

Сигнал с коллекторов фазоинвертора подаётся на базы полупроводников выходного каскада. Уменьшая ёмкость конденсатора С4 можно ограничить воспроизведение низких частот. Подбором резистора R4, на коллекторах выходных транзисторов, нужно выставить половину питающего напряжения. Мощные транзисторы монтируются на общем радиаторе. Входные цепи, поступающие на вход интегральной микросхемы, следует обязательно экранировать. При установке устройства на автомобиль необходимо учитывать правильное подключение общего провода. «Земля» выполняется толстым и, как можно более коротким, проводом.

Усилитель звука для автомобиля своими руками можно выполнить по мостовой схеме. Он не содержит дефицитных деталей и предназначен для высококачественного воспроизведения звука в салоне автомобиля.

Конструкция получает питание от бортовой сети и обеспечивает выходную мощность 12 ватт на нагрузке 4 Ом. Ёмкости конденсаторов С4 и С5 должны быть порядка 2000,0 Мкф. В этом случае блок будет воспроизводить полосу частот от 25 Гц до 18 кГц, при коэффициенте нелинейных искажений не более 0,3%. Кремниевые диоды задают ток покоя выходных транзисторов. В цепи питания стоит предохранитель и дроссель. Это однослойная намотка проводом ПЭВ диаметром 1 мм на ферритовом стержне длиной 20 мм и диаметром 8 мм. В схеме использованы следующие радиодетали:

  • DA1.1 – DA1.2 – К548УН1А
  • VD1 – VD8 – КД521А
  • VT1 – VT7 – КТ503А
  • VT2 – VT8 – КТ502А
  • VT3 – VT5 – КТ819А
  • VT4 – VT6 – КТ818А

Резисторами R2 и R3 изменяется глубина отрицательной обратной связи. Эту операцию можно выполнять на слух.

Мощный автомобильный усилитель своими руками

Современная элементная база позволяет самостоятельно изготовить звуковую систему достаточно большой мощности при минимальном количестве радиоэлементов. Для этой цели используются интегральные компоненты. Мощный усилитель в авто своими руками можно выполнить на микросхеме TDA1562Q. В этой интегральной схеме предусмотрена функция удвоения напряжения, что позволяет усилителю при питании от бортовой сети автомобиля развивать высокую выходную мощность. Конструкция позволяет получить до 70 ватт на нагрузку 4 Ом. В схеме имеется защита от короткого замыкания выхода и замыкания любого из выходных проводов на плюс или корпус. При нагреве корпуса свыше 1200С, устройство автоматически перейдёт в режим пониженной мощности, которая не превысит 20 ватт. Микросхема TDA1562Q имеет следующие характеристики:

  • Напряжение питания – 8-18 В
  • Частотный диапазон – 18-40 000 Гц
  • Входное сопротивление – 100-120 кОм
  • Выходная мощность – 55-70 W
  • Коэффициент нелинейных искажений при мощности 20 W – 0,06%

В цепь вывода 8 включается светодиод, который загорается при превышении температуры сверх нормы, обрыве или коротком замыкании в нагрузке или другой аварийной ситуации. Конденсаторы С7 и С8 состоят из двух, включенных параллельно ёмкостей по 3 300 мкф. Через контактную колодку, включенную между 4 выводом и плюсом питания можно управлять включением устройства. Для этого к контактам колодки нужно подключить любой выключатель с фиксацией. Конденсаторы С3, С4 и С6 должны быть плёночные. Микросхема монтируется на радиаторе площадью не менее 600 см2. Поверхность микросхемы следует смазать теплопроводящей пастой КПТ. Между «+» аккумулятора и шиной питания усилителя ставится предохранитель на 15 А. Входной сигнал, через конденсатор С3, поступает на вход микросхемы 1 (IN+), а динамики подключаются к контактам 7 и 11 (OUT+, OUT-).

Эта несложная схема стереофонического комплекса содержит минимум деталей и обеспечивает до 40 ватт в канале на нагрузку 4 Ом. Устройство собрано на микросхеме TDA8560Q, которая работоспособна при напряжении питания от 8 до 18 вольт. Она обеспечивает усиление сигнала на 46 dB в диапазоне от 10 Гц до 40 кГц. Коэффициент искажений на частоте 1 кГц и выходной мощности 20 ватт не превышает 0,1%. Если сигнал будет сниматься с входа, встроенного в магнитолу оконечного каскада, то его следует подавать через резисторы сопротивлением 20-50 кОм. Если сигнал будет подаваться с динамика, то величина резисторов должна составлять 150-200 кОм.

Мини усилители на авто своими руками

Если большая выходная мощность не требуется, то можно сделать усилитель звука, в машину, используя недорогие интегральные микросхемы. Один из возможных вариантов выполнен на интегральной микросхеме TDA2003. Полным её аналогом является отечественная популярная микросхема 174УН14. Устройство работает от автомобильной сети и обеспечивает выходную мощность до 10 ватт на нагрузку 2 Ом или 6 ватт на нагрузку 4 Ом. Диапазон частот от 40 Гц до 15 кГц. Микросхему следует установить на небольшой радиатор.

Как сделать автомобильный усилитель

Изготовить усилитель для автомобильных колонок своими руками может даже малоопытный радиолюбитель. Конечно, если нет практики, то начинать следует с простых устройств, выполненных на интегральных микросхемах. Транзисторные схемы, как правило, требуют более сложной настройки тогда, как интегральные системы при правильной сборке сразу начинают работать. Типовая схема простого усилителя звука для авто за исключением конденсаторов фильтра питания содержит всего один резистор.

Вместе с ёмкостью 47 мкф он должен обеспечивать плавную подачу питающего напряжения на 11 вывод микросхемы. В типовом варианте можно использовать разные микросхемы. Они отличаются между собой некоторыми параметрами, в том числе и уровнем входного сигнала. Так микросхеме TDA1557 требуется 50 mV, а на микросхему TDA1552 нужно подавать 500mV так, что для неё может потребоваться предварительный каскад. Сделать схему автомобильного усилителя своими руками можно и на транзисторах, но это будет несколько сложнее.

Как сделать усилитель звука для авто

Сначала выбирается схема, которая должна отвечать требуемым параметрам. Сделать своими руками простой усилитель звука для автомагнитолы можно буквально за один вечер. Потребуется интегральная микросхема, минимум дискретных элементов, простой источник питания и тестер. Для сложного транзисторного блока высокого качества обязательно потребуется измерительная аппаратура. Кроме тестера понадобится осциллограф, генератор звуковой частоты, милливольтметр и измеритель коэффициента нелинейных искажений. Для наладки готового устройства вместо акустических систем обычно подключается эквивалент нагрузки. Аудио усилитель для авто своими руками можно сделать обходясь только тестером, но получить хорошую амплитудно-частотную характеристику в этом случае не удастся.



Нужна консультация специалиста?

Оставьте заявку и мы перезвоним Вам в течение 48 часов!

Имяменеджер, эксперт

высшее проф. обр.

Усилители мощности

Этот проект был заказан у меня некоторое время назад. Проект из себя представляет стереофонический УМЗЧ высокой мощности и качества. Честно говоря, изначально это был домашний усилитель, но с…

Этот усилитель собран на микросхеме TDA1562(Philips 1998г.),и из себя представляет умощненная версия усилителя на TDA1560 с мощностью 40 Вт. В новой версии принципиальная схема более простая и улучшенная.

В последнее время очень часто ко мне люди обращаются с просьбой предоставить инструкцию с переделкой ИБП (юпс) в автомобильный преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт и в…

Хотите купить автомобильный усилитель мощности для саба? Спешить не нужно, если руки растут из правильного места и шарите в электронике, то можно своими руками собрать мощный сабвуферный усилитель,…

Представляю схему усилителя на микросхеме тда2003. Усилитель работает в классе АВ. Это монофонический унч с выходной мощностью до 7 ватт на нагрузку 4 ом, но мы можем поднять…

Недавно  нашел у себя в чердаке ящик домашнего усилителя, с низкочастотным динамиком, и решил в нем собрать усилитель для своего автомобиля. Динамик оказался довольно хорошим, мощность головки дошла…

TDA7294 — одни из самых популярных микросхем усилителя низкой частоты. Микросхема широко применяется радиолюбителями для построения в основном сабвуферов. Данная микросхема может развивать выходную мощность до 100 ватт…

Усилитель на микросхеме TDA2005 — это стереофонический УНЧ с выходной мощностью 10-12 Ватт на канал, есть также вариант моно, в этом случае выходная мощность усилителя составляет 20-25 Вт. УНЧ…

Очередная конструкция самодельного усилителя для автомобиля. На сей раз речь пойдет про микросхемный усилитель, который уже несколько лет применяется в промышленных автомагнитолах. Микросхему как право используют в довольно дорогих…

Этот преобразователь был изготовлен для запитки таких автомобильных усилителей, как тфа 7194/93 из бортовой сети автомобиля 12 Вольт. Компактность инвертора позволят запрятать его куда угодно, ведь размеры печатной…

Приветствую дорогие радиолюбители! Думаю у каждого из нас в числе первых конструкций был какой-нибудь 2, 5, 10 ваттный звуковой усилитель. Вспоминая свою «колонку» собранную лет в 12 с…

Недавно один из знакомых попросил собрать небольшой усилитель, если точнее — компьютерные колонки. Причина — не устраивала громкость и качество дешевых китайских колонок. Не долго думая в качестве…

Преобразователь реализован с применением нестандартной для этих целей микросхемы IR2153, которая чаще всего применяется в импульсных сетевых блоках питания. Не смотря на свои компактные размеры , инвертор выдает…

Усилители класса А сегодня редко применяются, это уже давно забытое прошлое, но зря. Как известно, в классе А усилительный элемент — транзистор (в нашем случае) открыт всегда, этот…

Схема стереоусилителя на базе микропроцессора ТА8215 фирмы Toshiba была разработана взамен сгоревшего усилителя автомагнитолы. Перечисленные микропроцессоры TA8205, TA8210, TA8215, TA8221 полностью идентичны и отличаются между собой лишь выходной…

Усилители

В очередные выходные просматривая фотографии сделанных мною автомобильных усилителей обратил внимание на то, что все они имеют довольно большие габаритные размеры, оно и понятно , если усилитель работает в классе АВ, то нужны большие теплоотводы, которые естественно увеличивают вес и…ДАЛЕЕ

Схемы своими руками, Усилители

Многие радиолюбители задаются вопросом, можно ли самостоятельно собрать мощный усилитель для автомобиля за короткий промежуток времени? Ответ простой – можно. Вот только для каждого «короткий промежуток времени» тоже может длиться по-разному. Итак, рассмотрим пример сбора усилителя за пять минут. На…ДАЛЕЕ

Обзавестись усилителем для своего автомобиля желает каждый, но есть и те, кто совсем не прочь собрать такой прибор самостоятельно. Есть лишь одна проблема, запчасти для усилителя как правило весьма дорогие и трудно доступные. На старых платах от телевизоров вы навряд…ДАЛЕЕ

В наше время часто бывает, что некачественная магнитола надоедает своим искаженным и глухим звуком, который перестает приносить удовольствие. Но эту проблему можно решить хорошим усилителем для автомобиля на LM1875 или самодельной схемой изменения звучания. Именно этим мы и займемся. Рассмотрим подробней,…ДАЛЕЕ

Темброблок или эквалайзер – узел, который отвечает за срез той или иной частоты в усилителе мощности низкой частоты. С его помощью легко можно срезать низкие, высокие или средние частоты, таким образом настраивая звучание усилителя под свой вкус . Устройство нашло…ДАЛЕЕ

Наверно, уже утомили многочисленные посты про стелсы, короба, подиумы и прочее, и я хочу вам рассказать как можно своими руками собрать усилитель для сабвуфера. Есть у меня саб на двух 12-ти дюймовых динамиках, и 300 ваттного усилителя ему явно не…ДАЛЕЕ

Существует операционный усилитель с кодовым названием LM324. Он выпускается в корпусах типа DIP и SOIС. Нужно сказать, что подобная микросхема широко применяется в различных бытовых приборах. Там имеется четыре канала, Рабочее напряжение составляет от трех до тридцати двух вольт. Выходной…ДАЛЕЕ

Часто при построении усилителя возникает проблема построения источника питания. Не всегда есть возможность купить или намотать трансформатор со средней точкой для двухполярного блока питания. В то же время можно найти готовый рабочий однополярный источник, например от старого оборудования или питать…ДАЛЕЕ

Автоусилитель звука своими руками

Автоусилитель звука своими руками 760 Вт

Чтобы собрать автоусилитель звука своими руками, необходимо иметь желание и некоторое количество свободного времени, а также нужно всегда стремится к тому, чтобы получился качественный усилитель мощности, который возможно собрать своими руками. К тому же нужно обладать определенными знаниями и навыками, да и финансовые затраты тоже имеются.

Тем не менее конечный результат будет приятен, а усилитель порадует ваш слух чистым, прозрачным звучанием с достаточной выходной мощностью. В процессе конструирования автомобильного усилителя возможно будут возникать некоторые трудности с поиском необходимых электронных компонентов, в таких случаях можно будет воспользоваться их аналогами. Создание блочной конструкции усиления звука в аудиосистеме автотранспорта хотя процесс не быстрый но в итоге получается собрать пять компактных усилителя, мощность которых в сумме будет составлять 690 Вт. При желании есть возможность увеличить это значение до 760 Вт.

Необходимые требования к устройству

Вначале нужно определиться с техническими характеристиками, которые вы предполагаете получить в итоговом результате. Как правило это высокое качество звука, высокое значение мощности на выходе, технологически не сложная конструкция, при которой создается удобство в эксплуатации, невысокая себестоимость, возможность работы на двенадцать динамических излучателей и сабвуфер. Такие требования можно получить если изготовить автоусилитель своими руками в количестве пяти штук, в числе которых один должен работать на сабвуфер. Оптимальным решением этой задачи является изготовление отдельного усилителя мощности по принципиальной схеме Ланзара.

Для сборки такого аппарата потребуется четыре микросхемы, а именно две штуки TDA 7384 — 4x40W и две штуки TDA 2005 — 1x20W. Эти микросхемы предназначаются для питания фронтальной акустической системы. Такое схематическое решения является наиболее экономичным в плане денежных затрат.

Читайте также:  Морель Темпо 6 - установка автомобильной акустики
Эффективный преобразователь напряжения

В автоусилителе звука наиболее важной и вместе с тем трудоемкой частью считается преобразователь напряжения. Поэтому именно с этого блока следует приступать к сборке всего комплекса усилителя звука. В качестве генератора импульсов преобразователя задействован известный двухтактный контроллер широтно-импульсной модуляции особой точности — TL494. В случае отсутствия в наличии такой микросхемы можно использовать ее аналог — 1114ЕУ3/4. В микросхеме отсутствует отдельный усилитель на выходе. В каждом плече каскада преобразователя установлены на тепло-отводных радиаторах по паре мощных полевых транзисторов IRF3205, которые закреплены через изолирующую прокладку с применением тепло-проводимой  пасты. Радиаторы для этой цели можно использовать от компьютерных блоков питания.

В цепи выпрямителя применены диоды КД 213А с максимальным током 10 А, но в дополнительном охлаждении они не нуждаются. Кроме этого потребуются пара электромагнитных реле рассчитанных на рабочий ток 20 А, но для верности лучше поставить на 50-60 А. Преобразователь напряжения имеет функцию remote контроля, что несомненно является эффективным устройством, так как при управлении питанием и включении сабвуфера не требуется дополнительная установка мощных переключателей. При появлении положительного напряжения на ремоут контроль, моментально включается реле и питание поступает на преобразователь.

Собрать автоусилитель звука своими руками в принципе не очень трудно, но некоторые затруднения могут сложится при изготовлении трансформатора, то есть если в наличии нет ферритовых колец, тогда придется искать старые, подходящие источники питания. Отлично подходят для этих целей БП от компьютера. Там тоже придется немного поколдовать, так как две половинки ферритовых колец надежно склеены, то для их разъединения нужно немного подогреть стыки зажигалкой, а потом с осторожностью извлечь из каркаса и убрать штатные обмотки. Прежде чем приступать к намотке нужной нам обмотки, нужно удалить боковые стенки каркасов и затем соединить их друг с другом, что бы получился один длинный каркас, на который свободно уместятся все нужные витки обмоток.

Читайте также:  Автомобильный усилитель мощности KENWOOD

Первичная обмотка наматывается из расчета десять витков со средней точкой (2 х 5 Вит.)пятью жилами эмаль-провода диаметром 0,8 мм. Проще делать так: намотал 5 витков по всей длине каркаса, сделал отвод, а обмотку изолировал лакотканью, затем поверх намотал еще пять витков. Далее нужно произвести фазировку, то есть соединить начало первой обмотки с концом второй. Место соединения концов это и есть тот отвод, на который будет подаваться положительное напряжение от общего питания. После того как сделали фазировку, можно приступать к намотке проверочной вторичной обмотки с любым количеством витков, с помощью которой определим правильность фазировки.

При включении преобразователя в сеть трансформатор не должен перегреваться на холостом ходу и не издавать посторонних звуков типа жужжания, транзисторы должны оставаться холодными. Далее подключаем в цепь вторичной обмотки лампу накаливания, при этом она должна засветится полным накалом, а транзистор не должен греться, только со временем он немного прогревается. Если после этого испытания никаких проблем нет, то убираем пробную обмотку и наматываем нормальную.

Сборка конструкции

Когда все модули и блоки изготовлены и протестированы, то можно своими руками начинать монтаж автоусилителя звука. Корпус устройства можно изготовить из ненужных DVD. На место дисплея в корпусе монтируется блок светодиодной индикации. Печатные платы размещаются на днище корпуса и крепятся с использованием изоляционных шайб.

Входные коннекторы подойдут от DVD, а клеммы выполнены из разъемов взятых с автомагнитолы. Охлаждение внутри корпуса выполняет кулер, поэтому радиаторы микросхем не имеют перегрева, а сабвуфер не требует охлаждения.

АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Делаем усилитель звука для колонок дома или в машину для сабвуфера – усилок из старой автомобильной магнитолы своими руками

Я нашел старый автомобильный CD-плеер без передней панели. Даже если он и работал, у меня не было ни одного носителя и я не хотел слушать радио. Я подумал, что могу использовать часть магнитолы и сделать усилитель в авто своими руками, а затем подключить их к любому источнику звука, например, к айподу, телефону или дома к телевизору и т.д.

Когда-то он работал хорошо. Четыре канала звука пригодились для подключения двух динамиков и двух вуферов. Для этого я модифицировал два канала, чтобы они могли воспроизводить только басы, используя простой в конструкции фильтр нижних частот.

Я заменил плохие колонки в моем дешевом телевизоре и теперь могу наслаждаться сериалами и видеоиграми с приличным звуком и басами.

Все обошлось мне почти бесплатно. Все детали в любом случае отправлялись в помойку.

Большую часть времени и усилий я потратил на выяснение принципов работы автоусилителя, собранного своими руками. После этого модификации просты и минимальны. Некоторые провода не работали, я добавил несколько перемычек. Единственная дополнительная деталь — это обычный 12в зарядник, который может дать питание нескольким усилителем, собранным из разного хлама.

Подобная модификация возможна с любым радио, но некоторые из них будут более сложными, поскольку каждая модель будет различаться и придется разбираться самостоятельно.

Шаг 1: Как сделать фотографии

Вам не потребуется специального оборудования, хватит обычной камеры с приближением и хорошего освещения.

Я использовал для съемки iPhone 5S.

Важно: попробуйте сделать снимок на открытом воздухе. Как видно в сравнении, это имеет значение (первый снимок я сделал с обычным флуоресцентным освещением, второй — на улице). Попробуйте поснимать в разных положениях относительно солнца, поэкспериментируйте с экспозицией, фокусом и расстоянием, а также постарайтесь избежать падения теней и бликов.

Нужно найти как можно больше информации о начинке усилителя.

В моем случае на заднем радиаторе установлено большое 24-контактное устройство. Очевидно, что это устройство питания.

В некоторых случаях вы можете обнаружить внутри дискретные усилители, они могут быть своего рода транзисторным массивом или H-мостом. Я ищу усилитель класса AB, потому что не вижу ни одной выходной фазы фильтрации, ни одного индуктора или большого электролитического конденсатора (кроме одной из 12-вольтовых батарей), которые характерны для усилителей класса D.

К счастью, я нашел техпаспорт к одной из деталей. Её номер TA8272H, и из техпаспорта я узнал, что это линейный биполярный аудиоусилитель класса AB, как я уже догадался. Они не особо энергоэффективны, но производят меньше шума по сравнению с усилителями класса D.

Файлы

Шаг 3: Разбираемся в устройстве

Читая техпаспорт, я начинаю проверять контакты и каналы, выделенные на изображении. Я проверяю непрерывность каналов мультиметром, чтобы удостовериться, что я правильно догадался.

Я обозначил на изображении все каналы, которые требовались для работы усилителя. Также я проверил выходы динамиков с задней панели. Заземление легко найти, я подсветил заземление синим (все в машине, что прикреплено к шасси, заземлено, поэтому проверить непрерывность легко). Красным я выделил линию 12В, которая питается от желтого провода, идущего от аккумулятора автомобиля. Каждый из четырех аудиовходов выделен отдельным цветом.

Остальное мне было не нужно, поэтому я сломал некоторые дорожки, которые питали другие части системы. Мне нужно было лишь добавить перемычку к резервному входу IC, который до этого питался микроконтроллером, когда радио было включено.

Я подключил всё прямо к входным отверстиям, и вуаля — звук пошел из динамиков.

Поскольку на задней панели было несколько разъемов RCA, я просто перенаправил звук из аудиовыходов на усилитель.

Шаг 4: Обрезаем плату

Большая часть платы не использовалась, поэтому я просто отрезал от неё 2/3. После того, как разломите плату, затрите дорожки, чтобы не было замыканий.

Шаг 5: Меняем каналы звука

Поскольку это 4-канальный усилитель, а у меня было только 2 подключенных входа, я решил сделать своего рода сабвуфер, используя два маленьких динамика и два вуфера.

Я сделал 2 низкочастотных канала, которые будут производить большую часть баса, и два канала полного диапазона, а также добавил аттенюатор на 12 дБ, чтобы улучшить каналы нижних частот.

Фильтр нижних частот состоит из простого РЦ фильтра, который даст выкат из -3 дБ на октаву с частотой среза fc = 79.5774715459 [Гц]. Параллельно подключается резистор 10к с 2 керамическими конденсаторами на 100 нФ.

И на весь диапазон я добавил делитель напряжения 10к-2к, чтобы немного ослабить бас, но сделать более выраженным, чем остальные диапазоны. ссылка

Шаг 6: Громкость

У меня нет регулятора громкости, но это не проблема, я просто могу регулировать громкость на источнике, например на iPod, телевизоре и т.д. Или можно добавить стерео потенциометр на линию с входом, а при желании можно сделать совсем модно, и добавить цифровой регулятор громкости с дистанционным управлением.

Шаг 7: Переделка кейса

Показать еще 3 изображения

Шаг 8: Завершение

В следующий раз можно внедрить в усилок для колонок в машину светодиод для индикации работы, пульт дистанционного управления и Bluetooth.

   Здравствуйте! Хочу представить вашему вниманию схему, фотографии и печатные платы автомобильного усилителя. Схемы эти легко встретить в интернете. Итак, начнем по порядку. Давно появилась идея собрать усилитель для автомобиля, требования к усилителю были такими: 

 1. Хорошее качество звучания во всем диапазоне мощности.

 2. Низкий коэффициент гармоник. 

 3. Ну и мощность не уступающая среднему диапазону цен на заводские автоусилители.

   Первое что я начал собирать - это преобразователь напряжения с 12 в +- 40 вольт. Печатную плату решил сделать из цельного листа текстолита. Пользовался технологией ЛУТ. Печатную плату сделал под свои размеры. ШИМ собрал на отдельной плате. В эту схему добавил лишь дополнительную обмотку для питания защиты АС 24 вольта. Витков 8 проводом 0.8 мм. 

Преобразователь напряжения с 12 в +- 40 вольт - схема

   Далее диодный мостик для выпрямления, его сделал на 4-х диодах HER-307, далее фильтр из конденсатора 1000 мкф 50 вольт. С этой схемы вырезал лишь часть ее. То есть стабилизатор на +-15 вольт. Остальное остается как в схеме. 

О намотке трансформатора 

   Для трансформатора использовал ферритовые кольца, российские, 40х25х11 2000НН склеенных вместе. Острые края феррита закруглил алмазным напильником. Затем обмотал малярным скотчем. Первичную обмотку трансформатора мотал проводом 0.8. Сложенных вместе 10 жил, 5 витков равномерно распределяя по всему кольцу. Далее разделено пополам. Вторичка мотается аналогично первичке. Тот-же провод 0.8 и 8 жил сложенных вместе. Количество витков 15 и затем разделено пополам. Напряжение на выходе получилось +-40 вольт, под нагрузкой напряжение село на 2 вольта в обеих плечах.

   Теперь приступил к сборке усилителя мощности звука. Выбор пал на усилитель Лайков 6-й версии. В схеме ничего не изменял. Но немного столкнулся с трудностями. В этом усилителе нужно хорошо подбирать элементы для симметрии обеих плеч. То есть транзисторы конденсаторы резисторы. Ток покоя 150 мА.

Схема Лайкова 6

   После впайки всех элементов делаем так:  1. R6 и R24 установить в средне положение.  2. Закоротить на землю вход усилителя на землю.  3. Отпаять выходные транзисторы.  4. Включить питание схемы.  5. Установить R 6 на выходе усилителя напряжение 0 в.   6. Замерить напряжение питания и +/- 15 В.  7. Установить на R29-R30 напряжение 0,55 В с помощью R24. (В 5м варианте на R11-R12 = 1В).  8. Отключить питание, подключить выходные транзисторы, включив в разрыв цепи коллектора VT10 амперметр на 1 А.  9. Включить питание и R24 установить ток покоя коллектора VT10 в пределах 100 – 150 мА.  10. Замерять ток покоя VT11, он не должен отличаться от тока VT10 более, чем на 5%.  11. Ток покоя выходных транзисторов может быть установлен в пределах от 40 до 200 мА, в зависимости от желаемого качества звучания, режима работы, тепловых режимов, размеров радиаторов. Установку тока покоя нужно производить при температуре выходных транзисторов 35-40 градусов.  12. Проконтролировать работу термокомпенсации, замерив токи покоя при максимальной температуре радиаторов выходных транзисторов.

Настройка окончена. Схема усилителя Лайкова 6 версии приведена ниже.

Защиту АС собирал по этой схеме

   В настройке не нуждается если все собрано верно. Печатные платы будут находится в архиве. При испытаниях с усилителя снял с одного канала 98 ватт, далее он вошел в клиппинг. Как и заявил автор - чистые 100 ватт. Радиаторы использовал от компьютера, от сокета АМ 3+. Без кулеров чертовски греется, так как слишком маленькой площади радиаторы. Решено оставил кулера в работе - сейчас все теплое. Кулера запитал по схеме ШИМ регулятора на таймере NE555. 

   Далее приступил к сборке второго преобразователя для сабвуферного канала. Схема остается прежней. Есть небольшие изменения по намотке трансформатора. Кольца использовал все те-же, два склееных вместе. Первичка остается прежней. А вот вторичка другая, количество жил прежнее, но витков здесь уже не 15, а 21. На выходе преобразователя получилось +-70 вольт. Для ФНЧ намотал отдельную обмотку проводом 0.8 8 витков. Схема стабилизации остается как в схеме. Также есть еще одна обмотка для питания защиты АС, все аналогично как и в первом преобразователе для Лайкова.

Сам усилитель решил собрать по схеме Холтона

Схема принципиальная Холтона

   Сборка начинается с установки резисторов, затем устанавливаются мощные резисторы, диоды, конденсаторы и малосигнальные транзисторы. Следует быть внимательным при установке полярных элементов. Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного, или более элементов, при включении схемы.

Завершив монтаж всех элементов, внимательно просмотрите модуль, все ли компоненты впаяны, правильно ли они установлены. Только когда Вы убедитесь, что всё сделано правильно и все детали стоят на своих местах, можно подключать питание.

   С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом. Медленно вращая движок резистора P1, установите на резисторе 0,22 Ом 18 мВ, это и будет установка тока в 100 мА на один транзистор. Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах, выберите один на котором напряжение наибольшее. Настройте резистором P1 на нем напряжение 18мВ.Теперь подключите сигнал генератор на вход и осциллограф на выход. Убедитесь в том, что форма сигнала свободна от искажений. Если у вас нет этих приборов, подключите нагрузку и на слух получайте хорошее качество. Звук должен быть чистым и динамичным.  Защита АС аналогична первой. Питание 24 вольта от отдельной обмотки трансформатора.

ФНЧ собран по этой схеме:

Схема ФНЧ в автоусилитель

   На печатную плату добавил лишь громкость для усилителя Лайкова. Далее приступил к сборке корпуса автоусилителя.

   Использовал алюминиевые 20 на 20 мм уголки и фанеру 10 мм. Корпус отшлифован и оклеен черным кожзамом. Кулера закреплены на задней стенке корпуса.  

   ФНЧ будет закреплен на передней панели, там-же будут расположены силовые клеммы для питания этого агрегата. И клемы входа и выхода.

   Верхняя крышка будет изготовлена из тонированного 4 мм стекла. Усилитель прошел испытания на прослушивания музыки. На колонках с 90 и сабвуфере JBL GT5 1200 ватт.

   Бас напористый глубокий. Лайков весь потенциал не раскрыл, так как С90 не годится для сего агрегата. В общем я очень доволен звучанием такого усилителя. Особенно нравится очень сильный и приятный низ. С вами был Ivan Aleksandrov.

   Форум по автозвуку

   Обсудить статью АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Усилители мощности — микросхемы наше всё (TDA или TPA)

Озадачился — а не сделать ли компактный усилок. Благо китайцы предлагают великое множество готовых и полуготовых решений. Более менее понятные характеристики это: номинальная мощность и класс усилителя. Если с мощностью более-менее понятно (для колонок нужно от 15 и выше), то «класс»-то какой мне нужен?

Про сами классы нашел дельную информацию.
А конкретно:

  • Класс А. Усилители этого класса обладают низкой эффективностью, но дают очень «чистый» сигнал. Большинство усилителей класса А имеют К.П.Д. равным 20-30%.
  • Класс В. Эффективность усилителя этого класса почти в два раза выше эффективности усилителя класса А.
  • Класс С. Усилители этого класса имеют К.П.Д. равным почти 75%, что делает их очень эффективными, но с увеличением К.П.Д. резко увеличиваются искажения.
  • Класс АВ. Большинство Hi-Fi усилителей принадлежат именно этому промежуточному классу. Они вобрали в себя возможности усилителей класса А — относительно «чистый сигнал» при относительно неплохой эффективности (немного ниже чем в классе В).
  • Класс D. Это самый современный класс усилителей, применяющие цифровую обработку сигнала.

Стало всё более понятней. Либо AB либо D.
В итоге пока выделили всего несколько вариантов микросхем, на базе которых есть смысл выбрать усилитель:
TPA3116: Усилитель класса D,
TDA7498: Усилитель класса D,
TDA7294: Усилитель класса AB,

Ну, а сравнивая мощности пришел к выводу. что не зря так популярна микросхема TDA7498.
По идее она мне и нужна. Хорошая мощность, хорошая энергоэффективность, хорошее качество в рабочих диапазонах.
Остался вопрос с питанием. Рабочее напряжение TDA7498 14-39 В. Это несколько выше легкодоступного в 12 В.

Купить можно, например, в Китае: «Отличное качество TDA7498 100 Вт + 100 Вт усилитель класса D»

Мощность указанна, конечно, предельная.

Если ориентироваться на доступность питания, то неплохо выглядит вариант конкурирующего предприятия TPA3116.
Эта микросхема питается 4,5-26 В.
Если брать комплектом с регулятором громкости и тона LM1036, который питается 9-16 В, то 12 хватит им обоим.

Поэтому, на данный момент присматриваюсь к связке

TPA3116D2 2x50W stereo digital power amplifier board
LM1036 volume-tone control board

Плата усилителя очень похожа на улучшенную энтузиастами и скопированную китайскими умельцами.
Выглядит, конечно, модно.

Tales From the Chip: LM386 Audio Amplifier: 6 шагов (с изображениями)

Хорошим местом для начала является официальное техническое описание (PDF), где вы можете получить всю необходимую техническую информацию. Но я расскажу об основах здесь.

LM386 - это операционный усилитель , который был специально разработан для использования в аудиоприложениях ... это означает, что его характеристики основаны на предположении, что это будут управляющие громкоговорители . По крайней мере, в какой-то момент. Однако он может, как и большинство других микросхем базового аудиоусилителя, также использоваться как обычный операционный усилитель.

По умолчанию имеет усиление , равное 20x - это означает, что он умножает напряжение, которое он получает на входе, в 20 раз, передавая его на выход. При необходимости значение усиления можно отрегулировать.

Контакты

1, 8 - Gain
Контакты 1 и 8 используются для регулировки уровня усиления по умолчанию 20x с использованием определенных значений подключенных конденсаторов.

2 - Отрицательный вход
3 - Положительный вход
Это стандартные входы операционного усилителя.Обычно в простой схеме LM386 отрицательный вход будет связан с землей, а положительный вход будет получать аудиосигнал от источника.

4 - GND

5 - Vout
Контакт 5 - это выход операционного усилителя, в нашем случае усиленный сигнал, который мы отправляем на динамик.

6 - VS
Вывод напряжения питания получает питание, необходимое для работы усилителя.

7 - Bypass
Этот вывод обеспечивает прямой доступ к входу сигнала, в основном используется для удаления шума источника питания (предотвращения усиления шума).

Технические характеристики

LM386N («N» обозначает предпочтительный DIP-пакет для наших целей) выпускается в 4 вариантах: LM386N-1, -2, -3 и -4. Версии «3» и «4» имеют немного более высокую выходную мощность, а версия «4» в большей степени, учитывая ее способность обрабатывать большее входное напряжение (за счет более высоких требований к минимальному напряжению). В оставшейся части этой статьи я буду ссылаться на LM386N-1 , так как это чип, который у меня лежал, и он представляет собой самый простой из вариантов.

Напряжение питания (Vcc):
Для работы микросхемы требуется минимум 4 В и максимум 12 В.

Сопротивление динамика:
LM386 в первую очередь был разработан для нагрузки динамика 4 Ом, но также рассчитан на нагрузки 8 Ом и 32 Ом.

Искажения:
В идеальных условиях общий коэффициент гармонических искажений (THD) 0,2% при подаче напряжения 6 В на динамик 8 Ом при низкой номинальной мощности и до ~ 10% THD ближе к максимальной мощности.

Выходная мощность:
В идеальных условиях вы можете ожидать около ~ 700 мВт чистой выходной мощности, или 0.7Вт.

Руководство по выбору микросхем усилителя звука

Описание

Микросхемы звукового усилителя используются в схемах, используемых для обработки звуковых сигналов.

Классы операций



Устройства класса A имеют конструкцию, в которой выходной каскад постоянно пропускает ток, даже когда входной каскад находится в режиме ожидания.

Устройства

класса B не пропускают ток, когда выходное устройство находится в режиме ожидания.

Микросхемы усилителя звука

класса AB сочетают работу класса A и класса B.

Конструкции

класса C используются для радиочастотной передачи.

Конструкции

класса D имеют устройства вывода, которые включаются и выключаются не менее двух раз за цикл.

Также широко доступны микросхемы звуковых усилителей

классов E, F, G и H.

Типы пакетов

  • Одинарный линейный пакет (SIP)

  • Двухрядный корпус (DIP)

  • Керамический DIP (CDIP)

  • Пластиковый DIP (PDIP)

  • Микросхема с малым контуром (SOIC)

  • Термоусадочная упаковка (SSOP)

  • Пакет малых набросков (СОП)

  • Шкала микросхемы или размер корпуса (DSP)

  • Пластиковый миниатюрный корпус (MSOP)

  • Малый контурный транзистор (SOT)

  • Блок питания малого размера (PSOP)

  • Тонкий термоусадочный корпус с Г-образными выводами малого формата (TSSOP)

  • Наброски размером в четверть (QSOP)

  • Пластиковый держатель микросхемы с выводами (PLCC)

Технические характеристики

Аудиоусилители

обладают такими техническими характеристиками, как рабочая температура, выходная мощность, напряжение питания и ток питания.

Полный коэффициент гармонических искажений (THD) также является важным фактором. В микросхемах аудиоусилителя TDH является мерой чистоты сигнала. Это значение определяется как отношение суммы мощностей гармонических составляющих к мощности основной гармоники.

Полоса пропускания, еще одно важное соображение, относится к способности микросхемы усилителя звука обеспечивать максимальный размах выходного напряжения при увеличении частоты.

Характеристики


Особенности являются важным фактором при выборе микросхем аудиоусилителя.Некоторые продукты имеют встроенное опорное напряжение или встроенную защиту от электростатического разряда (ESD). Другие имеют выход Rail-to-Rail или вход Rail-to-Rail.

Устройства с однополярным питанием могут работать только от одного источника питания. Микросхемы аудиоусилителя со встроенной схемой управления отключают устройство, когда температура превышает заданный предел. Также широко доступны микросхемы аудиоусилителей со встроенными ограничителями тока.

Стандарты

В Европе ИС должны соответствовать требованиям Директивы об ограничении использования опасных веществ (RoHS).

CEA-490 - Этот стандарт определяет условия испытаний и процедуры испытаний для определения различных характеристик производительности одноканальных и многоканальных усилителей мощности, предварительных усилителей, интегрированных усилителей, приемников и тюнеров / предварительных усилителей, которые используют питание от сети переменного тока. .

Список литературы

Кредиты изображений:

Электронные компоненты с 1 источником


Прочитать информацию о микросхемах усилителя звука для пользователей

Qualcomm добавляет еще один чип в пространство интеллектуальных аудиоусилителей

Аудиоусилители каждого поколения предназначены для создания более громких и четких звуков.Они также имеют ответвления, чтобы потреблять меньше энергии и лучше защищать от отказов из-за высоких температур или механических неисправностей. Но по мере того, как пространство для аудиосистем внутри динамиков, смартфонов и других устройств сокращается, компании от Qualcomm до Texas Instruments начали подключать обработку сигналов непосредственно к микросхемам усилителя.

Усилители звука

предназначены для усиления аудиосигналов при сохранении деталей. Сегодня в области аудиоусилителей преобладают цифровые устройства, которые объединяют ряд дискретных компонентов, которые обычно окружают линейные и другие аналоговые усилители.Многие производители аналоговых микросхем также начали добавлять DSP и другие микросхемы для регулировки характеристик усилителя на основе обратной связи от физического динамика и сохраненной модели характеристик динамика.

В прошлом месяце Qualcomm анонсировала свой последний интеллектуальный аудиоусилитель на основе цифровой технологии DDFA, предназначенный для стереодинамиков внутри звуковых панелей и других продуктов. Компания Qualcomm, крупнейший поставщик микросхем для смартфонов, заявила, что CSRA6640 предлагает более четкий и громкий звук, чем линейные и аналоговые усилители.Он объединяет DSP и усилитель класса D, который обеспечивает до 20 Вт на канал. Чип также может соединять выходные драйверы для создания одного усилителя мощностью 40 Вт.

Компания из Сан-Диего, Калифорния, заявила, что в чип интегрирован выходной компонент, который передает звук в динамик, что помогает сократить расходы на разработку для клиентов. Чип реагирует на изменения в выходе динамика, чтобы защитить от сбоев, сохраняя при этом звук с низким уровнем шума, низким уровнем искажений и высоким динамическим диапазоном.ИС усилителя также соответствует характеристикам его последнего поколения CSRA6620, для которого требуется отдельный выходной драйвер.

«Это решение открывает двери для OEM-производителей, чтобы помочь им привнести более энергоэффективные возможности усиления в более компактные и экономичные устройства», - сказал Роб Сондерс, менеджер по маркетингу продукции Qualcomm. Усилитель класса D внутри рассеивает меньше тепла, потребляет меньше энергии и меньше, чем линейные усилители класса A, класса B и класса AB, которые обеспечивают постоянный выходной ток.Устройства класса D работают за счет быстрого переключения между шинами питания.

Усилители

класса D предназначены для сохранения цифровых аудиосигналов от входа до выхода, сохраняя целостность сигнала и обеспечивая более высокую эффективность, чем устройства классов A, AB и B. Эти аудиоусилители могут достичь энергоэффективности выше 90% за счет отказа от использования устройств с линейным усилением и других аналоговых компонентов, которые увеличивают рассеяние мощности линейных усилителей. Тем не менее, усилитель класса D не лишен недостатков.

Устройства

класса D более чувствительны к электромагнитным помехам, которые могут ухудшить качество звука по сравнению с линейными усилителями. В результате Qualcomm и другие поставщики начали продавать интеллектуальные усилители звука, которые объединяют DSP и устройства класса D для улучшения звука и предотвращения перегрева. Они также направлены на то, чтобы усилитель не подавал слишком большую мощность на физический драйвер динамика, что может привести к тепловым сбоям.

Cirrus Logic, один из крупнейших поставщиков усилителей звука, используемых в смартфонах, также начал интегрировать DSP в свои устройства класса D.В прошлом году компания представила свой первый 55-нанометровый интеллектуальный аудиоусилитель. Деталь не только меньше, но и обеспечивает более четкий и громкий звук, чем чипы последнего поколения. В прошлом месяце Cirrus Logic начала продавать свой последний усиленный аудиоусилитель CS35L41, который, по ее словам, на 50% меньше, чем конкурирующие ИС.

В новейшем чипе

Cirrus Logic используется усовершенствованная система управления питанием и передовые алгоритмы для адаптации к изменению состояния звука, динамика и аккумулятора в смартфонах и других портативных устройствах.По его словам, система предназначена для снижения энергопотребления без ухудшения качества звука. Компания Cirrus Logic из Остина, штат Техас, пытается улучшить свою линейку звуковых усилителей, чтобы расширить свою клиентскую базу и уменьшить свою хрупкую зависимость от Apple.

«Все больше и больше потребителей обращаются к своим смартфонам в качестве основного устройства для потоковой передачи видео, игр и прослушивания музыки, в том числе в режиме громкой связи или громкой связи», - сказал Карл Альберти, вице-президент компании по продуктам смешанного сигнала.Cirrus Logic считает, что продажи усилителей звука растут по мере роста спроса на стереозвук в смартфонах высокого класса и мобильных устройствах среднего уровня, которые продаются от 200 до 500 долларов.

Поставки аудиоустройств - и количество аудиоканалов на устройство - продолжали расти за последнее десятилетие. По данным исследователя рынка SAR Insight, поставки микросхем аудиоусилителей в четвертом квартале 2018 года в три раза превысили общий объем поставок в четвертом квартале 2010 года. Питер Куни, главный аналитик SAR, оценивает, что к 2022 году в смартфонах среднего уровня будут использоваться 700 миллионов таких усилителей, по сравнению с примерно 500 миллионами в 2017 году.

Texas Instruments, крупнейший поставщик аналоговых полупроводников, в прошлом году представила линейку интеллектуальных аудиоусилителей для использования в устройствах с голосовым управлением. Усилители класса D в настоящее время поставляются в большом количестве. Первый продукт, TAS2770, повышает громкость и четкость звука при потреблении 15 Вт. По словам Texas Instruments, интегральная схема усилителя контролирует выходной сигнал физического динамика и использует свои уникальные алгоритмы обработки звука для обеспечения более насыщенного звука.

Чип объединяет цифровой микрофонный вход с усилителем считывания тока для захвата акустической информации окружающей среды, которая может использоваться для подавления эха.Это позволяет клиентам добавлять возможности голосовых команд без изменения конструкции аудиосистемы. Микросхема также предназначена для защиты от ограничения, которое происходит, когда усилитель пытается выдать выходное напряжение или ток выше возможных. Это может привести к проблемам с воспроизведением звука.

Второй усилитель, TAS5825M, передает информацию о выделенном последовательном аудиоинтерфейсе процессору приложений, который может использовать его для поддержки эхоподавления. По словам Texas Instruments, энергоэффективное устройство также обеспечивает тепловую защиту за счет добавления точного измерения напряжения и тока в реальном времени.TAS3251 - это интегрированное устройство цифрового ввода, которое поддерживает более высокие характеристики и выходную мощность, чем другие члены семейства аудиоусилителей.

Интегральные схемы усилителя мощности звука

TDA2005 - Усилитель 20 Вт класса B

TDA2005 - двойной усилитель мощности звука класса B, специально разработанный для автомобильных радиоприемников . Усилители-усилители мощности , способные управлять нагрузками с очень низким импедансом (до 1.6 Ом) можно легко спроектировать с помощью этого устройства с высокой токовой нагрузкой (до 3,5 А).

Техническое описание Tda2005 | Усилители мощности звука с TDA2005

TDA1013B - Усилитель мощности звука 4 Вт

TDA1013B - это интегральная схема усилителя звука с регулятором громкости DC в 9-выводном одинарном пластиковом корпусе. Широкий диапазон напряжения питания делает эту схему идеальной для применения в устройствах с питанием от сети и от батарей, таких как проигрыватели и телевизионные приемники.Для этого устройства требуется всего несколько внешних компонентов, обеспечивающих стабильность и производительность .

Tda1013B Лист данных | Усилители мощности звука с TDA1013B

LM386 - Усилитель мощности звука низкого напряжения

LM386 - это усилитель мощности звука IC , разработанный для использования в низковольтных бытовых устройствах. Внутреннее усиление установлено на 20, но добавление внешнего конденсаторного резистора между контактами 1-8 увеличит усиление до любого значения от 20 до 200.Выход автоматически смещается на половину напряжения питания. Потребляемая мощность в режиме покоя небольшая, всего 24 мВт при работе от 6 В. питание, что делает LM386 идеальным для работы от батареи .

LM386 Лист данных | Усилители мощности звука с LM386

TDA2040 - Усилитель мощности звука Hi-Fi 20 Вт IC

TDA2040 - высококачественный аудиоусилитель мощности класса AB в пентаваттном корпусе. Обеспечивает выходную мощность 22 Вт (при d = 0.5%) при Vs = 32 В / 4 Ом. Микросхема обеспечивает высокий выходной ток и имеет очень низкий уровень кроссовера и гармонических искажений . Устройство включает в себя систему теплового отключения и эффективную систему защиты от короткого замыкания, автоматически ограничивающую рассеиваемую мощность, чтобы рабочая точка выходных транзисторов оставалась в пределах их безопасной рабочей зоны.

TDA2040 Лист данных | Усилители мощности звука с TDA2040

TDA2003 - Усилитель мощности для автомобильного радио, 10 Вт

Усилители мощности, построенные на основе TDA 2003 , требуют очень небольшого количества внешних компонентов.Микросхема обеспечивает высокий выходной ток (до 3,5 А) с очень низким уровнем гармоник и перекрестными искажениями . Полностью безопасная работа гарантируется благодаря эффективной защите от коротких замыканий переменного и постоянного тока между всеми контактами и землей, скачков напряжения сброса нагрузки (до 40 В), теплового выхода за пределы диапазона и случайного открытого заземления.

Техническое описание TDA2003 | Усилители мощности звука с TDA2003

Другие микросхемы усилителя мощности:

TDA7480 - 10 Вт, класс D IC

LM4652 - 170 Вт, класс D IC

ЛМ388Н - 1.ИС с усилителем мощностью 5 Вт

LM4755T - ИС стереоусилителя мощностью 11 Вт

LM1896N - 2-ваттный усилитель звука

TA8251AH - 4-канальный усилитель звука 18 Вт

TDA7396 - автомобильный радиоприемник с мостом 45 Вт / 2 Ом

TDA8560Q - ИС стереоусилителя мощностью 40 Вт / 2 Ом

TDA1554Q - ИС усилителя мощности

KIA6221AH - ИС усилителя мощностью 30 Вт x 2 (стерео)

KIA6216H - ИС усилителя мощности звука BTLX2CH 15 Вт

TDA7240A - ИС мостового усилителя мощностью 20 Вт

STMicroelectronics анонсирует новый усилитель звука на микросхеме

STMicroelectronics представляет новый усилитель звука IC
, который использует опыт Alps Alpine

Усилитель нового поколения класса D повышает качество звука в автомобиле

Женева, 5 марта 2020 г. - STMicroelectronics (NYSE : STM), мировой лидер в области производства полупроводников, обслуживающий клиентов по всему спектру приложений электроники, анонсировал новую интегральную схему усилителя звука класса D FDA901 с полупроводниковой конструкцией, которая включает в себя опыт Alps Alpine Co., Ltd., крупный японский производитель автомобильной аудиоаппаратуры и оборудования для передачи информации. Новый чип призван внести свой вклад в создание многофункциональных высококачественных автомобильных аудиосистем, в которых высокая эффективность усилителей класса D сочетается с высококачественным звуком усилителей ST класса AB.

FDA901 отличается низким остаточным шумом, низким коэффициентом искажений, ровной частотной характеристикой, достигаемой за счет технологии обратной связи, и низким уровнем электромагнитных помех. Он обеспечивает высокое качество звука за счет минимального пропадания аудиосигналов.FDA901 - это интегральная схема усилителя звука класса D. который одновременно демонстрирует как чрезвычайно высокое качество звука, так и очень инновационные функции, улучшающие качество звука.

«На протяжении многих лет Alpine Electronics тесно сотрудничала с ST и делилась обширными знаниями, связанными со звуком», - сказал г-н .Юкихиро Кобори, специалист по звуку, отдел звукового дизайна Alps Alpine. «Мы очень рады, что интегральная схема усилителя звука ST и автомобильные аудиотехнологии и бизнес нашей компании смогли развиваться вместе. Мы работали с ST над разработкой интегральной схемы усилителя звука класса D, способной поднять уровень качества звука во всей автомобильной аудиоиндустрии, в то же время способствуя достижению цели Alps Alpine по разработке автомобильного звука высочайшего уровня ».

Начиная с Благодаря внедрению в 39 моделей вторичной автомобильной навигационной системы Alpine «ALL New BigX series», которая будет выпущена в первой половине 2020 года, FDA901 расширит свой рынок до нескольких крупных автопроизводителей.

«В автомобильной аудиосистеме интегральная схема усилителя является ключевым компонентом, который в значительной степени влияет на качество звука», - Лука Селант, генеральный директор автомобильного информационно-развлекательного подразделения, Automotive & Discrete Group, STMicroelectronics. «Опираясь на тесное сотрудничество, которое мы обеспечиваем Созданный совместно с командой инженеров Alps Alpine с помощью усилителей звука класса AB, этот новый усилитель звука класса D представляет собой еще одну веху для наших усилителей звука класса D и устанавливает новую планку качества звука."

FDA901 находится в серийном производстве. Бюджетная цена составляет 9,10 долларов США для заказов в количестве 1000 штук, и продукт будет доступен через дистрибьюторов к апрелю 2020 года.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обращайтесь в офисы продаж ST.

О компании STMicroelectronics
ST - мировой лидер в области производства полупроводников, предлагающий интеллектуальные и энергоэффективные продукты и решения, которые служат основой электроники в повседневной жизни.Сегодня продукты ST можно найти повсюду, и вместе с нашими клиентами мы обеспечиваем более разумное вождение и более умные фабрики, города и дома, а также новое поколение мобильных устройств и устройств Интернета вещей. Получая больше от технологий, чтобы получить больше от жизни, ST означает жизнь.

В 2019 году чистая выручка компании составила 9,56 миллиарда долларов, обслуживая более 100 000 клиентов по всему миру. Дополнительную информацию можно найти на сайте www.st.com .

Для информации для прессы:

Майкл Марковиц
Директор по техническим связям со СМИ
STMicroelectronics
Тел .: +1 781 591 0354
Эл. Почта: [email protected]

  • P3966A - 5 марта 2020 г. - аудиоусилитель ST Alpine, класс D_FINAL ДЛЯ ПУБЛИКАЦИИ

STMicroelectronics представляет интегральную схему усилителя звука нового поколения класса D, разработанную в сотрудничестве с Alps Alpine

STMicroelectronics анонсировала новую интегральную схему усилителя звука класса D FDA901, новую конструкцию, которая объединяет опыт мирового класса японского производителя автомобильной аудиосистемы. оборудование, альпы альпийские. Новый чип ST призван внести свой вклад в создание многофункциональных высококачественных автомобильных аудиосистем, в которых высокая эффективность усилителей класса D сочетается с высококачественным звуком усилителей ST класса AB.

STMicroelectronics анонсировала новую интегральную схему усилителя звука FDA901 класса D, новую конструкцию, которая объединяет в себе опыт мирового класса японского производителя автомобильного аудиооборудования Alps Alpine. Новый чип ST призван внести свой вклад в создание многофункциональных высококачественных автомобильных аудиосистем, в которых высокая эффективность усилителей класса D сочетается с высококачественным звуком усилителей ST класса AB.
Как поясняет STMicroelectronics, новый FDA901 IS сочетает в себе низкий остаточный шум с низким коэффициентом искажений, ровную частотную характеристику, достигаемую за счет технологии обратной связи, и низкие уровни электромагнитных помех.Новое решение оснащено рядом функций самодиагностики и других расширенных функций для измерения тока и импеданса динамиков в реальном времени - факторов, которые ценятся на рынке автомобильной аудиосистемы нового поколения для диагностики и компенсации дефектов динамиков.

В частности, FDA901 IC представляет собой новый четырехмостовой усилитель класса D с технологией BCD, в котором используется высокопроизводительный цифро-аналоговый преобразователь вместе с мощными выходами MOSFET класса D, что обеспечивает выдающуюся эффективность по сравнению со стандартным классом AB.Интегрированный цифро-аналоговый преобразователь с поддержкой частот дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц обеспечивает соотношение сигнал / шум 115 дБ при динамическом диапазоне 110 дБ. Контур обратной связи включает выходной L-C фильтр нижних частот, обеспечивающий превосходную линейность частотной характеристики и меньшие искажения независимо от качества катушки индуктивности и конденсатора.

FDA901 полностью конфигурируется через шину I2C и включает не только наиболее полную диагностическую матрицу нагрузки, но также уникальную регистрацию тока нагрузки в реальном времени по линиям данных I2C и I2S, что позволяет использовать сложные функции мониторинга динамиков.Благодаря реализованным решениям по ограничению выбросов электромагнитных помех, устройство предназначено для использования в стандартном автомобильном радиоприемнике стандарта Single DIN вместе с тюнером. Наконец, FDA901 может работать с источником питания до 6 В, таким образом поддерживая самые последние спецификации производителей автомобилей с низким напряжением («старт-стоп»).


«На протяжении многих лет Alpine Electronics тесно сотрудничала с ST и делилась обширными знаниями в области звука, - говорит Юкихиро Кобори, Sound Meister, Отдел звукового дизайна Alps Alpine.«Мы очень рады, что интегральная схема усилителя звука ST и автомобильные аудиотехнологии и бизнес нашей компании смогли развиваться вместе. Мы работали с ST, чтобы разработать интегральную схему усилителя звука класса D, способную поднять уровень качества звука во всем мире. автомобильной аудиоиндустрии, внося свой вклад в достижение цели Alps Alpine по разработке автомобильной аудиосистемы высочайшего уровня ».

Начиная с внедрения в 39 моделей новой серии Alpine BigX послепродажных автомобильных навигационных систем, которые будут выпущены в первой половине 2020 года, FDA901 IS также будет использоваться несколькими крупными автопроизводителями.

«В автомобильной аудиосистеме интегральная схема усилителя является ключевым компонентом, который сильно влияет на качество звука», - заявляет Лука Селант, генеральный директор автомобильного информационно-развлекательного подразделения группы Automotive & Discrete, STMicroelectronics. «Опираясь на тесные отношения сотрудничества, которые мы установили с командой инженеров Alps Alpine через усилители звука класса AB, этот новый усилитель звука класса D представляет собой еще одну веху для наших усилителей звука класса D и устанавливает новую планку качества звука.«

FDA901 находится в серийном производстве и доступен в одной упаковке LQFP. Бюджетная цена составляет 9,10 доллара США при заказе 1000 штук, и продукт будет доступен через дистрибьюторов к апрелю 2020 года.
www.st.com

Обратный инжиниринг чипа аудиоусилителя в Nintendo Game Boy Color

Nintendo Game Boy Color - портативная игровая консоль, выпущенная в 1998 году. Он использует микросхему аудиоусилителя для управления внутренним динамиком или стереонаушниками.В этом сообщении в блоге я перепроектировал этот чип. из фотографий а также объясните, как это работает. По сути, это три мощных операционных усилителя с интересной схемой внутри.

Фотография кристалла микросхемы усилителя звука в Nintendo Game Boy Color. Щелкните это (или любое другое изображение), чтобы увеличить изображение. Фото любезно предоставлено Джоном Макмастером.

На фотографии выше показан кремниевый кристалл чипа под микроскопом. Белые линии - это металлический слой чипа, соединяющий компоненты.Сам кремний кажется зеленоватым и находится под металлом. Черные круги снаружи - это соединения соединительных проводов, где крошечные провода соединяли кремниевый кристалл с корпусом микросхемы. Области чипа обрабатываются (легируются) для изменения электрических свойств кремния. В следующих разделах объясняется, как создаются компоненты из этих разных типов кремния.

Транзисторы NPN

Чип усилителя построен на транзисторах, известных как биполярные транзисторы NPN и PNP, отличные от маломощные МОП-транзисторы, используемые в процессорах.Эти транзисторы имеют три соединения: эмиттер, базу и коллектор. На увеличенном фото ниже показан один из транзисторов в том виде, в каком он изображен на микросхеме. Немного разные оттенки кремния указывают на области, которые были легированы для образования областей N и P, с темными линиями, разделяющими области. Пузырчатые серебристые области - это металлический слой микросхемы поверх кремния - они образуют провода, соединяющие коллектор, эмиттер и базу.

NPN-транзистор в микросхеме усилителя.Коллектор (C), эмиттер (E) и база (B) помечены вместе с кремнием, легированным N и P.

Под фотографией представлен чертеж в разрезе, показывающий, как устроен транзистор. Провод эмиттера (E) подключен к кремнию N +. Ниже находится слой P, подключенный к базовому контакту (B). А ниже находится слой N +, подключенный (косвенно) к коллектору (C). Если вы посмотрите на вертикальное поперечное сечение под буквой «E», вы можете найти слои N-P-N, которые образуют транзистор.

На фотографии ниже показан один из больших выходных транзисторов, используемых для управления динамиком.Эти транзисторы должны давать сильноточный выход, поэтому они намного больше обычных транзисторов и имеют другую структуру. Обратите внимание на несколько взаимосвязанных «пальцев» эмиттера и базы, окруженных большим коллектором. Если вы посмотрите на фотографию кристалла, то увидите, что два из этих транзисторов заполняют верхнюю левую часть кристалла.

Большой сильноточный выходной транзистор NPN в микросхеме. Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E) помечены.

Транзисторы PNP

В микросхеме также используются транзисторы PNP, которые имеют совершенно другую конструкцию, как показано на схеме ниже.2 Транзистор PNP имеет небольшой квадратный эмиттер (P-кремний), окруженный квадратной базой (N-кремний), которая, в свою очередь, окружена коллектором (P-кремний). (Металл эмиттера покрывает и эмиттер, и базу, но соединяется только с эмиттером.) Эти области образуют сэндвич P-N-P по горизонтали (по бокам), в отличие от вертикальной структуры транзисторов NPN. Обратите внимание, что хотя базовая область физически окружает эмиттер, металлическое соединение с базой находится дальше; базовый сигнал проходит через области N и N + под коллектором, чтобы достичь базовой области.

Транзистор PNP в микросхеме. Маркированы соединения коллектора (C), эмиттера (E) и базы (B) вместе с кремнием, легированным N и P. База образует кольцо вокруг эмиттера, а коллектор образует кольцо вокруг базы.

Как резисторы реализованы в кремнии

Резисторы

- важная составляющая аналоговых микросхем. На фото ниже показан длинный зигзагообразный резистор, подключенный к металлической проводке внизу фото. (Резистор проходит под металлическим слоем в нескольких точках.) Резистор выполнен в виде полоски кремния P. Сопротивление пропорционально длине резистора, поэтому резисторы большого номинала имеют зигзагообразную форму, чтобы поместиться в доступном пространстве. Поскольку резисторы относительно большие и неточные, в конструкции микросхем делается попытка минимизировать количество требуемых резисторов. Даже в этом случае аналоговый чип вроде для этого требуется множество резисторов.

Резистор внутри микросхемы вместе с номером детали. Резистор представляет собой зигзагообразную полоску кремния P между двумя металлическими контактами.Слева и справа видны части других резисторов.

Конденсаторы

Эта микросхема имеет три больших конденсатора, по одному на каждый усилитель. На фото ниже показан один из конденсаторов. Конденсаторы представляют собой просто слой металла поверх кремния, разделенного тонким изолирующим оксидным слоем. В этой микросхеме используются конденсаторы для обеспечения стабильности усилителей. Поскольку они большие, три конденсатора легко заметить на фотографии кристалла.

Конденсатор на микросхеме.

Чип и цвет Game Boy

Роль аудиочипа состоит в том, чтобы принимать звук, генерируемый ЦП, и усиливать его для внутреннего динамика или для внешних наушников. На фото ниже показано, как чип выглядит на материнской плате Game Boy. Он также показывает динамик, разъем для наушников и регулятор громкости, который регулирует входные уровни микросхемы усилителя.

Материнская плата Game Boy Color с обозначенными ключевыми компонентами. Фотография Эван-Амоса.

Чип содержит три усилителя звука: один для динамика и два для наушников (потому что у них есть левый и правый каналы).Конструкция этих трех усилителей практически идентична, за исключением того, что в усилителе динамика используются более крупные транзисторы для большей выходной мощности. В усилителях используется операционный усилитель, тип усилителя, который использует отрицательную обратную связь для управления уровнем усиления. (Резисторы обратной связи встроены в микросхему, но для фильтрации используются внешние конденсаторы4) 53

Микросхемы

: Текущее зеркало

Есть некоторые подсхемы, которые очень распространены в аналоговых ИС, но поначалу могут показаться загадочными.Текущее зеркало - одно из них. Идея состоит в том, что вы начинаете с одного известного тока, а затем можете «клонировать» несколько копий тока с помощью простой транзисторной схемы, токового зеркала. Обычное использование токового зеркала - замена резисторов. Как объяснялось ранее, резисторы внутри ИС неудобно большие и неточные. Это экономит место, чтобы по возможности использовать токовое зеркало вместо резистора. Кроме того, токи, создаваемые токовым зеркалом, почти идентичны, в отличие от токов, создаваемых двумя резисторами.

Следующая схема показывает, как токовое зеркало реализовано на транзисторах PNP.6 Опорный ток «I» проходит через транзистор слева. (В этом случае ток устанавливается резистором.) Поскольку все транзисторы имеют одинаковое напряжение эмиттера и базы, они подают одинаковый ток, поэтому токи через каждый транзистор соответствуют опорному току слева. В этом зеркале три транзистора справа соединены, поэтому общий выход равен 3I. Таким образом, используя несколько транзисторов, можно генерировать токи с точными соотношениями.

Схема токового зеркала. Каждый из транзисторов справа копирует ток слева.

Шесть транзисторов образуют токовое зеркало в микросхеме.

На фото выше показано, как это зеркало реализовано на кристалле с шестью PNP-транзисторами. Их основания все соединены (верхняя тонкая металлическая полоса), как и их излучатели (широкая центральная полоса посередине). У крайнего левого транзистора соединены база и коллектор, поэтому он управляет зеркалом тока.

Компонент микросхемы: дифференциальная пара

Вторая важная схема, которую необходимо понять, - это дифференциальная пара, наиболее распространенная двухтранзисторная подсхема, используемая в аналоговых ИС. 7 Дифференциальная пара является основой операционного усилителя: она принимает два напряжения, вычисляет их разность и усиливает результат. На схеме ниже показана простая дифференциальная пара. Верхний резистор обеспечивает постоянный ток I, который делится между двумя входными транзисторами. Если входные напряжения равны, ток будет поровну разделен на две ветви (I1 и I2).Если одно из входных напряжений немного выше, чем другое, соответствующий транзистор будет проводить больше тока, поэтому одна ветвь получит больше тока, а другая ветвь - меньше. Нагрузочные резисторы внизу создают выходное напряжение в зависимости от тока.

Схема простой дифференциальной пары. Источник тока передает фиксированный ток I через дифференциальную пару. Если два входа равны, ток делится поровну.

Для повышения производительности реализована дифференциальная пара, как показано ниже.Текущее зеркало вверху обеспечивает фиксированный ток. Два нагрузочных резистора в нижней части дифференциальной пары были заменены нагрузочными транзисторами. Выходной сигнал берется из одной ветви дифференциальной пары и подается на транзистор для большего усиления. Затем выходной сигнал поступает на сильноточный выходной каскад усилителя (не показан). Компенсационный конденсатор стабилизирует схему.

Дифференциальная пара, реализованная в микросхеме.

На схеме ниже показана реализация дифференциальной пары на кремнии, соответствующая схеме, приведенной выше.Схема имеет три больших PNP-транзистора наверху и три меньших NPN-транзистора. По металлу видно, насколько схема соответствует схеме.

Дифференциальная пара в усилителе для наушников.

Расположение микросхемы

На схеме ниже показаны основные функциональные блоки микросхемы. В левой верхней части микросхемы находятся два больших транзистора драйвера для выхода динамика (один для понижения уровня сигнала, а другой - для повышения уровня сигнала).Остальная схема усилителя динамика включает дифференциальную пару, токовые зеркала и другие схемы. Усилитель для наушников состоит из двух практически идентичных блоков: одного для левого канала и одного для правого. Схема источников тока и зеркал тока используется в обоих каналах наушников. В нижнем левом углу микросхемы находится цифровая логика для включения усилителя динамика или усилителя для наушников, в зависимости от того, подключены ли наушники к разъему и в зависимости от пина включения.

Микросхема с маркированными контактами и ключевыми функциональными блоками.

При увеличении масштаба в верхнем правом углу показана схема усилителя для одного из каналов наушников. Входной сигнал проходит через дифференциальный каскад (обсужденный ранее) и усиление, прежде чем попасть в выходной каскад, который состоит из нескольких транзисторы. Хотя в усилителе динамика используются большие выходные транзисторы, в усилителе для наушников используются 10 обычных транзисторов, подключенных параллельно; один набор для увеличения выхода и второй - понижает выходной уровень.Резисторы используются для генерации сигналов отрицательной обратной связи для усилителя. Обратите внимание, что для питания и заземления используются более толстые металлические дорожки для поддержки необходимого тока.

Усилитель наушников правый канал.

Здесь я создал полную схему микросхемы. Я не буду здесь подробно объяснять это, так как его операционные усилители используют стандартную архитектуру, но я отмечу некоторые основные моменты.9 Усилители для наушников и усилитель динамика имеют очень похожую конструкцию, но есть несколько отличий.В частности, транзисторы динамика больше, потому что динамик требует большего тока: не только выходные транзисторы, но и многие другие транзисторы в схеме. Текущие зеркала также имеют несколько отличную структуру между усилителями наушников и динамиком. В отличие от многих микросхем усилителей, эта микросхема не имеет никакой защиты от короткого замыкания на выходе.

Часть реконструированной схемы для микросхемы AMP-MGB. Щелкните здесь, чтобы увидеть полную схему.

Заключение

Эта микросхема усилителя 1998 года имеет около 100 транзисторов и настолько проста, что схемотехнику можно проследить под микроскопом. (Для сравнения, процессор Pentium II того же времени имел 7,5 миллионов транзисторов.) Микросхема иллюстрирует важные функции аналоговой конструкции, такие как дифференциальная пара и токовое зеркало, а также то, как их можно объединить для создания усилителя. Люди перепроектировали многие чипы Nintendo, чтобы помочь им создавать эмуляторы Nintendo. Я не думаю, что знание схемы аудиочипа помогает с эмуляцией, но интересно посмотреть, как она устроена.

Я объявляю о своих последних сообщениях в блоге в Twitter, так что подписывайтесь на меня @kenshirriff для будущих статей. Еще у меня есть RSS-канал. Мои файлы KiCad для схемы находятся на Github. Спасибо Джону Макмастеру за предоставленные фотографии чипа; его страница здесь.

Примечания и ссылки

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *