Усилитель на микросхеме: обзор популярных схем и характеристик

Какие микросхемы лучше использовать для построения усилителя звука. Какие схемы включения наиболее эффективны. Какие характеристики важны при выборе микросхемы для усилителя. Как правильно собрать усилитель на микросхеме и настроить его.

Популярные микросхемы для построения усилителей звука

При разработке усилителя звука одним из ключевых компонентов является микросхема усилителя мощности. От ее характеристик во многом зависит качество звучания и мощность конечного устройства. Рассмотрим наиболее популярные микросхемы, используемые радиолюбителями для построения усилителей:

• TDA7294 — мощный усилитель класса AB на 100 Вт
• TDA2030 — усилитель мощностью до 18 Вт
• LM3886 — высококачественный усилитель на 68 Вт
• TDA1557Q — автомобильный усилитель на 22 Вт на канал
• TDA2050 — усилитель мощностью до 32 Вт

Выбор конкретной микросхемы зависит от требуемой мощности, качества звучания, напряжения питания и других параметров проектируемого усилителя.

Типовые схемы включения микросхем усилителей

Большинство микросхем усилителей мощности имеют стандартные схемы включения, рекомендованные производителем. Рассмотрим несколько типовых схем:

Схема усилителя на TDA7294

TDA7294 — популярная микросхема для построения мощных Hi-Fi усилителей. Типовая схема включения выглядит следующим образом:

[Здесь можно было бы вставить изображение схемы]

Основные особенности данной схемы:

• Двуполярное питание ±35В
• Выходная мощность до 100 Вт на нагрузку 8 Ом
• Встроенная защита от перегрева и короткого замыкания
• Низкий коэффициент нелинейных искажений

Схема усилителя на TDA2030

TDA2030 — недорогая микросхема для построения компактных усилителей малой мощности. Типовая схема включения:

[Здесь можно было бы вставить изображение схемы]

Особенности схемы на TDA2030:

• Однополярное питание 12-18В
• Выходная мощность до 18 Вт
• Простая обвязка из минимума компонентов
• Подходит для портативных устройств

Важные характеристики микросхем усилителей

При выборе микросхемы для усилителя звука необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

• Максимальная выходная мощность
• Коэффициент нелинейных искажений
• Напряжение питания
• Диапазон воспроизводимых частот
• Входное сопротивление
• Наличие встроенной защиты

Рассмотрим подробнее влияние этих характеристик на работу усилителя.

Выходная мощность

Выходная мощность определяет громкость звучания и способность усилителя работать с различными акустическими системами. Однако стоит помнить, что при максимальной мощности значительно возрастают искажения. Оптимальная рабочая мощность обычно составляет 50-70% от максимальной.

Коэффициент нелинейных искажений

Этот параметр характеризует степень искажения исходного сигнала усилителем. Чем ниже коэффициент, тем чище звук на выходе. Для качественного усилителя КНИ не должен превышать 0.1% на номинальной мощности.

Диапазон частот

Определяет способность усилителя воспроизводить низкие и высокие частоты. Для качественного звучания необходим диапазон как минимум 20 Гц — 20 кГц. Расширенный частотный диапазон позволяет получить более детальное звучание.

Рекомендации по сборке усилителя на микросхеме

При самостоятельной сборке усилителя на микросхеме следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. Использовать качественные компоненты обвязки — резисторы, конденсаторы
2. Обеспечить хороший теплоотвод для микросхемы
3. Экранировать входные цепи для уменьшения наводок
4. Развязывать по питанию каскады усилителя
5. Использовать короткие и толстые провода для силовых цепей

Соблюдение этих правил позволит получить качественно работающий усилитель с минимумом шумов и искажений.

Настройка и тестирование усилителя

После сборки усилитель необходимо настроить и протестировать. Основные этапы:

1. Проверка напряжений питания
2. Установка тока покоя выходного каскада
3. Проверка отсутствия самовозбуждения
4. Измерение коэффициента усиления
5. Проверка частотной характеристики
6. Измерение выходной мощности и КНИ

Для тестирования потребуется генератор сигналов, осциллограф и анализатор спектра. При отсутствии измерительного оборудования можно ограничиться проверкой на слух с использованием тестовых сигналов.

Популярные схемы усилителей на микросхемах

Рассмотрим несколько схем усилителей, пользующихся популярностью у радиолюбителей:

Стереоусилитель на TDA7294

Мощный Hi-Fi усилитель с выходной мощностью 2х100 Вт. Особенности:

• Высокое качество звучания
• Низкий уровень шумов
• Защита от перегрузки и КЗ
• Простота реализации

Усилитель для наушников на TPA6120

Компактный усилитель для качественных наушников. Преимущества:

• Низкий уровень искажений
• Широкий динамический диапазон
• Малые габариты
• Работа от батарейного питания

Сабвуферный усилитель на TDA7293

Мощный моноусилитель для сабвуфера домашнего кинотеатра:

• Выходная мощность до 100 Вт
• Встроенный фильтр НЧ
• Возможность мостового включения
• Термозащита

Заключение

Использование специализированных микросхем позволяет радиолюбителям собирать качественные усилители звука с минимальными затратами. При грамотном подходе к разработке схемы и сборке можно получить устройство, не уступающее по характеристикам промышленным образцам. Главное — правильно подобрать микросхему под конкретные требования и обеспечить качественную обвязку.

Двухканальный усилитель на микросхеме

   Микросхема TDA8560Q является мощным двухканальным усилителем низкой частоты, обеспечивает мощность до 40 ватт на нагрузку 2 ом. Это полный аналог знаменитой микросхемы TDA1557, единственное отличие — повышенная выходная мощность и работа на низкоомную нагрузку. Схема усилителя на этой микросхеме проста до безобразия — два пленочных конденсатора на входе и один резистор, справиться со схемой даже слепой. Взамен достаточно большая мощность отдаваемая в нагрузку и возможность использовать в автомобиле, ниже представлены параметры усилителя и принципиальная схема двухканального усилителя на микросхеме.

Напряжение питания — 6 -18 В, номинальное значение -14,4 В

Пиковый ток потребления — 7,5 А

Ток покоя 120 ма

Долговременная выходная мощность, при

Rн = 4 Ом, коэффициенте гармоник = 10%, F = 1 кГц — 25 Вт

Rн = 2 Ом, коэффициенте гармоник = 10%, F = 1 кГц — 40 Вт

Коэффициент усиления — 40 дБ.

Входное сопротивление — 31 кОм

Входная чувствительность: 90 мВ

Диапазон воспроизводимых частот: 18 – 20000 Гц

   Усилитель может одновременно питать 4 динамические головки с сопротивлением катушки в 4 ом, на каждый канал параллельно подключаются две головки, таким образом получаем нагрузку в 2 ом, усилитель в этом случае способен развивать все свои 40 ватт на канал, этим можем получить квадрофонический эффект от стереофонического усилителя. 

   Данный двухканальный усилитель можно собрать навесным монтажом, травить плату для трех компонентов попросту нет смысла, хотя любители аккуратных сборок со мной могут и не согласится. Готовый УНЧ укрепляется на теплоотвод, желательно заранее намазать на место крепежа термопасту, для лучшей теплоотдачи. В некоторых заводских автомагнитолах используют именно эту микросхему в качестве выходного усилителя. Усилитель также неплохой вариант для компактного и качественного домашнего аудиокомплекса. 

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Усилитель на микросхеме AN7141

 Если перед вами стоит задача по реализации усилителя для портативной техники, допустим для магнитофона или приемника, то микросхема производителя Panasonic прекрасно подойдет для этого. Сам производитель также активно применяет свою микросхему в мобильной технике, так ее можно встретить в магнитофоне Panasonic rx-m40 и других.
 Если вы наведете справки, то можете узнать, что этот магнитофон монофонический, то есть усилитель — микросхема также монофоническая. Можно сказать, что это самый простой вариант для монофонической портативной переносной аппаратуры.

Электрические и технические характеристики микросхемы AN7141 (Даташит, Datasheet)

 Микросхема выполнена в корпусе SIP9, это корпус с выводами с одной стороны. Всего на микросхеме 9 ножек. Номинальное напряжение питания микросхемы от 3,9 до 15 вольт. Хотя заявленное напряжение имеет довольно значительный диапозон, я бы не рекомендовал использовать эту микросхему для эксплуатации в автомобиле, так как там она будет работат «на грани». Так у меня в машине такая микросхема сгорела, пришлось искать другие альтернативы для звуковоспроизвдения в автомобиле.
 Макисмальная мощность выдаваемая микросхемой составляет 1 Вт. Надо замтетить, что видимо из-за брендового производителя, микросхема прекрасно звучит для своего 1 Ватта. Слышен породистый басс, свойственнй продукции комапнии Panasonic. Более подробные параметры, а также плату для монтажа микросхемы вы можете открыть, посмотреть и скачать  —  Datasheet AN7141.

Схема усилителя на микросхеме AN7141

Схемотехника усилителя проста и не требует наладки после его сборки, что станет прекрасным вариантом для начинающих радиолюбителей.

Применяемый динамик — 4 Ома.

Если вас интересует более серьезный усилитель, то лучше обратиться к материалу статьи «Усилитель на микросхеме TDA 1554q, 1555q, 1558q». Это микросхема — 4 канальный усилитель НЧ.

Усилитель на микросхеме TDA2052 • Начинающим

Усилитель на микросхеме TDA2052 есть много усилителей низкой частоты как говорится на разные случаи жизни. Но и старенькие микросхемы такие как TDA2052 до сих пор используются. Из всех усилителей семейства TDA202X … TDA205X этот обладает наибольшей выходной мощностью и является единственным, оснащенным системой электронного отключения звука (MUTE) и (STAND-BY). Дополнительным преимуществом является его доступность и разумная цена, что при вполне достойных параметрах является не плохим фактором. Принципиальная схема усилителя показана на рисунке.

Это классическое включение микросхемы TDA2052, содержащее не только усилитель, но и блок питания. Микросхема может питаться двухполярным напряжением в диапазоне ± 6 … ± 25 В, то есть взаимодействующий сетевой трансформатор должен давать постоянное переменное напряжение не более 2 x 18,5 В. Усилитель на микросхеме TDA2052 имеет внутренние цепи защиты от короткого замыкания, а также тепловой защиты. Напряжение на выводе 3 (измеренное по отношению к отрицательной шине питания) определяет состояние микросхемы, когда оно меньше 1,7 В, усилитель находится в режиме ожидания (потребление тока ниже 3 мА), когда оно меньше 3 В, система отключается (MUTE), когда оно превышает 3 В, усилитель работает нормально.

Следует отметить, что эффект отключения звука (MUTE) реализован особым образом. А именно два входа. Один из них является входом рабочего сигнала (ножка 7), другой – заземлением (ножка 5). Если RC-цепи, связанные с этими двумя входами, одинаковы (R2C2 и R3C3), то при переключении не будет никаких щелчков. Переключение управляет внутренней цепью, соединенной ножкой 3 и цепью R6C5.

Цепь R6C5 определяет время задержки включения усилителя и на практике емкость конденсатора C5, которая может быть увеличена по мере необходимости. Цепь R5C4 предотвращает самовозбуждение. Коэффициент усиления определяется отношением сопротивления R4 к R1 и составляет около 33 (30 дБ). Усиление можно слегка изменить (в диапазоне 15 … 50), изменив значение резистора R4, но это не рекомендуется. Конденсатор С1 фильтрует возможные составляющие постоянного тока в цепи обратной связи.

Благодаря этому коэффициент усиления для постоянных напряжений составляет 1, а не 33. Постоянное напряжение на этом конденсаторе составляет не более нескольких десятков милливольт. Постоянная времени R1C1 также определяет нижнюю частоту среза. В принципе, конденсатор С1 не нужен и может быть заменен перемычкой. Однако тогда входное напряжение дисбаланса (до ± 20 мВ) будет усилено в 33 раза, что даст выходное постоянное напряжение до ± 0,66 В. Это, в свою очередь, вызовет ненужный постоянный ток, протекающий через динамик, и увеличит потребление энергии в состоянии покоя.

Согласно технической документации, пиковая полезная выходная мощность составляет 60 Вт. Естественно, что в реальных условиях такая мощность не может быть «принудительно» поднята от усилителя непрерывно, и, кроме того, 10% искажение недопустимо. Реально предположить, что с источником питания ± 22 В и приемлемым уровнем искажений вы можете достичь на нагрузке 8 Ом при постоянной мощности 25 и нагрузки 4 Ом при ± 18 В блок питания около 30 Вт. Как и для всех усилителей мощности, проблема заключается не только в значении напряжения питания, но также в теплоотводе.

В любом случае постоянная мощность около 30 Вт и пиковая мощность до 40 … 50 Вт также несомненно заслуживают внимания. Усилитель на микросхеме TDA2052 может быть смонтирован на печатной плате, показанной на рисунке.

Монтаж классический, он не вызывает каких-либо сложностей. На плате установлено четыре больших фильтрующих конденсатора (C6, C7, C9, C10). На практике достаточно емкости 2x 4700 мкФ / 25 В или 4x 2200 мкФ / 25 В. Важно правильно выбрать радиатор. Если вентиляция плохая, радиатор значительно большего размера не предотвратит срабатывание тепловой защиты. Всем спасибо.

ПРОСТОЙ УСИЛИТЕЛЬ НА МИКРОСХЕМЕ

   Как-то раз ко мне заехали друзья и попросили собрать усилитель на большую мощность. Со всех мною осмотренных усилителей, у меня самым мощным был на 10 ватт. Что довольно-таки мало для
салона автомобиля. Для авто лучше собрать усилитель ватт так на 40. Пришлось посидеть немного в интернете, чтоб найти качественную, но простую в повторении принципиальную схему УМЗЧ.

   Схема вполне лёгкая в сборке, не нуждается в настройке, собрана на дешёвых деталях, которые можно купить в любом радиомагазине, либо выковырять в старой радиоелектронной техники. Усилитель собран на микросхеме TDA1557Q, можно заменить на TDA1558. Микросхему заказывал по интернету. Пришла через 2 дня и сразу же начал собирать устройство.

   Этот УНЧ рассчитан на 2-х омную нагрузку, но прекрасно работает и на 4-х омную, выдавая при этом 40 ватт на канал. На 4 омные динамики мощность будет около 25 ватт. Чтобы получить 40 ватт, нужно подключать к усилителю по две пары 4 омных динамика = 2 ома. В автомобиле много динамиков, поэтому сумарная мощность будет около 80 ватт. Питается схема от 16 вольт максимум, ток потребления в покое = 110 — 180 mA. Все правильно спаянное работает. Ни когда не путайте плюс и минус, иначе микросхема сгорит тот час же. Установите её на радиатор, он должен быть чем больше — тем лучше. Вот спаянная схема:

   Также есть печатная плата. У меня она вышла не очень хорошо, но усилитель действительно рабочий. Фото готовой печатки:

   Покупал 2 микросхемы, одну себе, вторую друзьям. Корпус взял от старой колонки, выходы на динамики с задней панели. 

   Работает УНЧ через трансформатор на 12 в. Сейчас стоит около компьютера — работой очень доволен. Ещё лучше будет на вход поставить электронный темброблок. А друзья используют и так, без копруса:) С вами был max, всем успехов в повторении усилителя!

Originally posted 2019-02-15 15:48:14. Republished by Blog Post Promoter

Усилитель звука 200 ватт на микросхеме STK4050

Усилитель звука 200 ватт — на микросхеме STK4050

Усилитель звука 200 ватт — предлагаю для повторения схему усилителя с отличным качеством звучания, минимальным уровнем шумов. Аппарат выполнен с использованием интегральной, гибридного свойства микросхемы STK4050 японской компании Sanyo. Чтобы иметь хорошее качество звука и наивысшее его усиление, усилителю необходим блок питания по мощности соответствующий данной схеме. А также выпрямитель с достаточной суммарной емкостью конденсаторов, которые создают необходимые условия для эффективной работы нагрузки.

Данная модель усилителя отлично подходит для работы в составе домашнего кинотеатра либо персонального компьютера, а также в комплекте других аудио систем. Например такой усилитель звука прекрасно подойдет для работы с сабвуфером. Микросхема STK4050 обладает защитой, которая препятствует возникновению щелчков при подачи питания либо его отключения. Имеется также высокоэффективная защита от короткого замыкания в нагрузке и от превышения температурной составляющей.

Универсальная схема

Схема данного аппарата универсальна тем, что при неизменяемости самой схемы, а всего лишь установки микросхем выбранных из перечня предложенного ниже. Тем самым появляется возможность модулировать необходимую вам мощность на выходе УМЗЧ в диапазоне от 6 Вт до 200 Вт. (Все картинки увеличиваются кликом)

На рисунке показана относительное размещение электронных элементов на печатке:

Хорошо известно, что гибридные микросхемы предлагаемой здесь серии, гарантируют солидную выходную мощность и незначительный КНИ. Тем самым дается возможность извлечь из усилителя звуковую картину с наиболее высоким качеством воспроизведения.

Питающее напряжение аппарата выполнено в двуполярном варианте, которое составляет от 20v до 95v и определяется в зависимости от устанавливаемой микросхемы (то-есть согласно маркировке STK указанной в таблице). Подключаемая к усилителю акустика должна быть с сопротивлением 4 Ом; наилучший вариант — 8 Ом. Сопротивление на выходе УМЗЧ имеет 55 кОм. Ток в состоянии покоя находится в пределах 120 мА. Ток на выходе достигает 15А, опять же в зависимости от установленной STK, согласно представленной на рисунке таблицы. Для надежной работы гибридной интегральной микросхемы STK4050 необходим теплоотвод с площадью охлаждения 400 см2. Чтобы обеспечить эффективно действующие рассеивание тепла, микросхему крепят к радиатору через теплопроводящую пасту КПТ-8.

Каталог микросхем указанных в таблице был бы не совсем полным, если не назвать еще пару маркировок этой серии, гарантирующих мощность на выходе готового усилителя не менее 200 Вт. Это вот такие гибриды STK4050II — STK4050V. Эти микросхемы STK работают на напряжениях питания; минимальное — 66v; максимальное — 95v

Готовый усилитель звука 200 ватт на микросхеме STK4050

Скачать datasheet для STK4050II

Усилитель на микросхеме TA8201AK. Схема, характеристики и даташит.

Характеристики, типовая схема включения, даташит

Микросхема TA8201AK – это одноканальный мостовой усилитель звуковой частоты (BTL) с однополярным питанием. Микросхема изготовлена по биполярной технологии, имеет 7-ми выводной корпус HSIP7-P-2,54B.

Основные сведения.

Параметр	Величина	Ед. изм.
Рабочее напряжение питания, VCC (opr)	18	V
Диапазон рабочего напряжения питания, VCC	9…18	V
Выходная мощность POUT1 (при VCC = 14.4V, f = 1kHz, RL = 4Ω, THD = 10%)	17	W
Выходная мощность POUT2 (при VCC = 13.2V, f = 1kHz, RL = 4Ω, THD = 10%)	10…14	W
Коэффициент гармонических искажений, THD (при POUT = 1W)	0,05…0,4	%
Ток покоя, ICCQ	60…95	μA

На базе данной микросхемы можно собрать простой монофонический усилитель небольшой мощности, например, для озвучивания комнаты. Прекрасно подойдёт в качестве усилителя для сборки телевизора из старого ЖК-монитора и DVB-T2 приставки.

Давайте изучим данную микросхему на практике – соберём тестовый усилитель на макетке, а в процессе изучения будем опираться на данные из даташита.

Типовая схема усилителя на микросхеме TA8201AK, приведённая в даташите, выглядит следующим образом.

Усилитель можно быстро собрать на «хлебной доске», благо обвязки много не потребуется.

Так как под рукой был герметичный свинцово-кислотный аккумулятор на 12V, то запитать собранное устройство решил от него.

Электролитические конденсаторы C1, C2, C3 и C5 необходимо подбирать с рабочим напряжением в зависимости от подводимого к усилителю напряжения питания V_CC. Так, если планируется питать усилитель напряжением 18V, то рабочее напряжение всех перечисленных конденсаторов должно быть 25V.

Если в качестве источника питания будет использоваться 12-ти вольтовый аккумулятор, то конденсаторы можно использовать на 16V. В любом случае, электролитические конденсаторы должны быть с запасом по рабочему напряжению.

Если вместо сетевого источника питания (например, адаптера на 12V или самодельного блока питания) планируется использовать аккумулятор, то ёмкость конденсатора C5 может быть меньше (330…470 мкФ), так как в таком случае нет необходимости в фильтрации пульсаций напряжения.

Конденсатор C1 – блокировочный по постоянному току.

Если вы ещё застали советские кинескопные телевизоры (типа «Фотон – 234»), то, возможно, помните, какой специфический булькающий «хлопок» раздавался из динамика телевизора при его включении. Это так называемый «Pop-Noise«. Меня это всегда раздражало, так как казалось, что с телевизором что-то не так.

В микросхеме TA8201AK реализована схема подавления хлопка и завязана она на работу предусилителя (Pre-Amp), а конденсатор C3 участвует в этом. Поэтому раздражающего хлопка при включении/выключении усилителя вы не услышите.

При сборке данной схемы у начинающих электронщиков частенько возникает вопрос, куда же подключать минус питания, ведь на схеме явно указан только положительный вывод (6, V_CC).

Дело в том, что на схеме отрицательная шина питания (так называемый «общий провод») указан специальным условным обозначением (GND, Ground – «Земля»). Выглядит это так.

Если мысленно соединить все эти обозначения на принципиальной схеме одной линией, то можно убедиться в том, что получившийся проводник действительно будет общим для всей схемы.

Более подробно про чтение принципиальных схем я рассказывал здесь.

Таким образом, чтобы схема заработала, необходимо соединить вывод 4 (GND) с минусовыми выводами конденсаторов C2, C3, C5, а также со свободными выводами конденсаторов C4 (их здесь два одинаковых). К этому общему проводу и нужно подключить провод от минусовой клеммы источника питания или аккумулятора.

Также этот провод подключается к общему контакту входного разъёма 3,5-jack, через который мы будем подавать звуковой сигнал на вход усилителя IN.

Усилитель рассчитан на работу с динамической головкой или акустической системой сопротивлением 4 Ома (Ω). На схеме нагрузка, которой может быть громкоговоритель или акустическая колонка, изображена в виде прямоугольника с надписью R_L и подключается к 5 и 7 выводу микросхемы.

Можно использовать динамики и на 2 Ома, но тогда микросхема будет сильно перегреваться и скорее всего при длительной эксплуатации сгорит. Об этом можно судить по графику «P_D — P_OUT«. На нём кривая (R_L = 2Ω) на выходной мощности около 8W выходит за пределы максимальной мощности рассеивания (P_{D (MAX)}), которая равна 15W. Безопаснее всего эксплуатировать микросхему с нагрузкой 3…4 Ома.

В процессе работы микросхема усилителя ощутимо нагревается даже при небольших нагрузках, поэтому её обязательно устанавливаем на охлаждающий радиатор. Для уменьшения теплового сопротивления между микросхемой и радиатором следует применить теплопроводную пасту КПТ-8 или аналогичную.

Низкоомные резисторы R и конденсаторы C4 необходимы для предотвращения самовозбуждения усилителя. Их установка обязательна. Такую цепь из последовательно включенного резистора и конденсатора также называют цепочкой Буше-Цобеля (Boucherot cell или Zobel network).

Сопротивление резисторов R может быть 2…2,2 Ома, а ёмкость конденсаторов C4 может несколько отличаться. В тестовой схеме я устанавливал конденсаторы на 0,1 мкФ. На работу усилителя это не повлияло. Но, в даташите указано, что при ёмкости С4 менее 0,15 мкФ схема станет более подвержена самовозбуждению. Также рекомендуется использовать конденсаторы из полиэфирной плёнки, которые более термостабильны.

Естественно, для сборки схемы подойдут и широко распространённые металлоплёночные конденсаторы (например, полипропиленовые). Я же взял конденсаторы с платы импортного кинескопного телевизора, который отслужил своё и был разобран на детали.

Далее на видео показана работа тестового усилителя на TA8201AK, собранного по схеме из даташита.

В типовую схему усилителя можно внести несколько изменений и дополнений.

Усилитель можно дополнить регулятором громкости. Для этого подойдёт переменный резистор на 50 кОм. Желательно, чтобы он был с показательной (обратно-логарифмической) функциональной характеристикой (импортные имеют букву А в маркировке, а отечественные B). Тему, почему надо делать именно так, я кратко затрагивал в материале про параметры переменных резисторов.

Переменный резистор подключаем согласно схеме.

Чтобы усилитель «не гудел» от прикосновения пальцев к металлической ручке регулятора громкости, защитную крышку переменного резистора надо «заземлить» – подключить её к общему проводу схемы. Так, наведённая помеха с вашего тела уйдёт на «землю» и не попадёт в усилительный тракт.

Сделать это можно с помощью небольшой перемычки из провода.

Отмечу, что левый контакт переменного резистора нужно подключать к общему проводу, а правый к разъёму, на который будет подаваться аудиосигнал. Так регулировка громкости будет осуществляться поворотом ручки регулятора слева направо по часовой стрелке. Если сделать всё наоборот, то прибавлять громкость придётся неестественным образом справа налево против часовой стрелки.

В качестве источника сигнала может применяться портативный MP3-плеер или смартфон, оснащённый 3,5 мм. аудио гнездом для подключения наушников. В таком случае, в качестве входного разъёма необходимо применить штекер TRS 3,5 mm. (он же mini-jack 3,5 mm.).

Видео работы усилителя с пассивным регулятором громкости и индикатором подачи питания на светодиоде.

Конструкция микросхемы позволяет уменьшить коэффициент усиления по напряжению G_V со стандартных 54 децибел (dB) до 40 dB. Это уменьшит чувствительность усилителя и шумы (V_no), но в даташите рекомендуется подходить к этому обдуманно, так как это может привести к самовозбуждению усилителя.

Доработка производится добавлением резистора R_f сопротивлением 560 Ом, как показано на схеме – между 2 выводом микросхемы и положительной обкладкой конденсатора C2 (C_NF). Кроме этого потребуется установка конденсаторов C1, C2 меньшей ёмкости: С1 (C_NF) – 3,3 мкФ, С2 (C_NF) – 33 мкФ.

Также по желанию усилитель можно оснастить выключателем и индикатором подачи питания на светодиоде.

Усилитель нельзя назвать мощным, хотя в документации указана выходная мощность 14…17W при напряжении питания от 13,2 до 14,4V и типовой нагрузке в 4 Ома.

Дело в том, что уровень выходной мощности указан при коэффициенте гармонических искажений (THD) в 10%, что довольно много. Воспроизводимый звук на слух будет ощущаться как довольно неприятный, хриповатый с посторонними призвуками.

И хотя реальную мощность усилителей звуковой частоты считают при уровне THD в 10%, но на практике вы вряд ли будете в восторге от такого звуковоспроизведения, хотя сам усилитель сможет выдавать заявленную мощность длительное время без ущерба для своей работоспособности. Можно сказать, что это максимальная мощность усилителя.

Судя по графику «THD — P_OUT» наиболее «чистый» звук от микросхемы TA8201AK можно получить лишь при выходной мощности 1…2W. При её увеличении искажения будут ощутимо нарастать, что видно по кривым графика.

Надо отметить, что график имеет три кривые для разных частот (100Hz, 1kHz и 10kHz). Обычно THD указывается для стандартной частоты в 1000 Гц (1kHz). Здесь же за счёт дополнительных кривых показано, что на высоких частотах уровень гармонических искажений заметно выше. Для частоты 10000 Гц (10kHz) уровень THD находится в районе 0,4%.

Чтобы уменьшить гармонические искажения нужно поднять питающее напряжение. Следующий график из даташита это наглядно показывает. При минимальном напряжении питания V_CC = 9V уровень THD составит 0,1% уже при выходной мощности 1W, тогда как при напряжении 16V и выходной мощности 10W всего лишь 0,2%.

Если верить умным книжкам, то искажения становятся заметны на слух при уровне 3…5%, тогда наш усилитель можно смело эксплуатировать на мощности вплоть до 10W (V_CC = 13.2V, R_L = 4Ω).

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Усилитель низкой частоты на микросхеме TDA7294

Собранный модуль УНЧ на микросхеме TDA7294

В комплекте поставки — два модуля. Для стерео усилителя. По описанию товара обещают 85 Вт при двухполярном питании 30 В.

Модули весьма компактного размера:

Мои фото модулей:

На этой фотке видно, что прокладки из комплекта годятся для мощных транзисторов, а не для этой микросхемы:

Аккуратно все собрано, флюс отмыт:

Фото микросхемы:

Электролиты Noname на 50 В, 22 мкФ и 10 мкФ;


Микросхема TDA7294 — мощный УНЧ класса АВ на полевых транзисторах. Есть защита от перегрева, от короткого замыкания выхода. Есть режим Stand by, Mute — тут в этом наборе все это отключено. Весьма популярная микросхема. Микросхема может выдать 100 Ватт при двухполярном питанием 40 В на нагрузку 8 Ом. Обычно на микросхему подают двухполярку в 35-37 В — микросхема может взорваться, если напряжение будет больше 40 В. Для нагрузки в 4 Ома — двухполярное питание в 27 В. Иначе микросхема не успевает отдавать тепло на радиатор, перегревается и срабатывает защита от перегрева. На радиатор устанавливать микросхему нужно обязательно.

На странице товара зачем-то привели мостовую схему включения этой микросхемы. Тут обычное включение. Вот схема — восстановил по плате. Могут быть ошибки:

В микросхеме есть возможность раздельного питания сигнального каскада и силовых транзисторов УНЧ. Тут судя по схеме эта возможность не используется. Цепей Буше и Зобеля тоже нет.

Для тестов использовал двухполярное питание +26/-26 вольт.

Трансформатор 250 ВА, переменка 18 В, диодный мост и две батареи из конденсаторов 18800 мкФ на шину.
После подключения питания проверим постоянку на выходе (тестер одним щупом на выход и вторым — на землю)

Тесты на нагрузку 4 Ом:

Pmax=70.56 Ватт Prms=35.3 Ватт. На входе — напряжение 1.1 В между мин и макс сигнала.
Если подать больше — начинается клиппинг:

Прямоугольник:

Пила:

Нагрузка 8 Ом:

Pmax=50 Ватт Prms=25 Ватт. На входе — напряжение 1.3 В между мин и макс сигнала.

Прямоугольник:

Пила:

Замеры в программе RMAA (8 Ом нагрузка, Pmax=30 Ватт )

Выводы по УНЧ на этой микросхеме:
Как видно по измерениям — очень качественный УНЧ. Послушал на колонках — играет хорошо, чисто. Фона нет, высокие немного цикают. Барабан (например, в композиции Amon Amarth — First Kill (Jomsviking)) звучит как-то не жестко, ватно немного. НЧ-СЧ-ВЧ достаточно сбалансированны. Слушал пару усилителей на конкуренте — LM3886 — там середина выделялась — не комфортно слушать было. Тут все ок.

Вывод — TDA7294 мне понравилась.
На плате есть место для замены конденсаторов-фильтров по питанию на емкость в 220 мкФ.

Компактный размер. Набор из подобных микросхем можно включать параллельно и в мост. Если использовать 6 таких комплектов (по три параллельно и в мост) — то можно получить при соотв. питании мощность под 300 ВТ — УНЧ АB класса.

Хотя знатоки говорят, что древние оригиналы TDA7294 звучали лучше, чем современные китайские.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Техническое описание

OPT209 — Фотодиод со встроенным усилителем

AN8481SB : CD. Пакет =. Это высокопроизводительная ИС, подходящая для привода шпиндельного двигателя оптического диска, такого как CD-ROM, PD, DVD, CD-R, CD-RW и т. Д. Использование трехфазной двухполупериодной системы мягкого переключения с импульсным регулятором функция управления С пусковым и стопорным штырьками Обратное размыкание напряжением EC / ECR С штырем смещения Холла Небольшой корпус для поверхностного монтажа Высокоскоростной привод CD-ROM PD, DVD ,.

BB178LX : УВЧ диод с переменной емкостью BB178LX — это планарный диод с переменной емкостью в сверхмалом безвыводном пластиковом SMD корпусе SOD882T.Превосходные характеристики согласования достигаются за счет скользящего согласования и процедуры прямого согласования (DMA).

501753-0004 : компактный адаптер SC. ВВЕДЕНИЕ Новый адаптер SC от Molex обеспечивает экономию места на 30% по сравнению с предыдущими стандартными версиями. Этот новый адаптер Compact SC предлагает самую низкую высоту профиля (14,80 мм) в отрасли. Он включает в себя металлические пружинные зажимы для крепления на панели, которые обеспечивают более компактное штабелирование. Прочная цельная конструкция более долговечна, чем конкурирующие двухкомпонентные версии.

DUG14A4 : 14,22 мм (0,56) ЧЕТЫРЕХзначный цифровой дисплей. ЦИФРОВАЯ ВЫСОТА 0,56 ДЮЙМА. РАБОТА НА НИЗКОМ ТОКЕ. ОТЛИЧНЫЙ ВНЕШНИЙ ВИД ХАРАКТЕРА. ЛЕГКАЯ УСТАНОВКА НА ПК. ДОСКИ ИЛИ РОЗЕТКИ. IC. СОВМЕСТИМЫЙ. ЗАЩИТА МЕХАНИЧЕСКИ. СТАНДАРТ: СЕРЫЙ ЛИЦО, БЕЛАЯ ЧАСТЬ. Соответствует RoHS. Примечания: 1. Все размеры указаны в миллиметрах (дюймах). 2. Допуск 0,25 (0,01 дюйма), если не указано иное. 3. Возможны изменения.

TDA4453BG : Telefunk Electronic Creative Technologien U2200b-fp.

CDBM220 : SMD-выпрямители с барьером Шоттки.

KSZ9021RN-EVAL : Программаторы для тестовых и демонстрационных плат и комплектов, система разработки; ОЦЕНКА ПЛАТЫ KSZ9021RN. s: Основное назначение: интерфейс, контроллер Ethernet (PHY и MAC); Основные атрибуты: -; Вторичные атрибуты: -; В комплекте: доска; Используемая микросхема / деталь: KSZ9021RN; Встроенный: Нет; Статус без свинца: без свинца; Статус RoHS: Соответствует RoHS.

NC12MC0272JBB : Термисторы — NTC 0805 2.7Ком 5% NCNR. s: Производитель: AVX; Категория продукта: Термисторы — NTC; RoHS: подробности; Сопротивление: 2,7 кОм; Допуск: 5%; Тип завершения: SMD / SMT; Диапазон рабочих температур: от — 55 ° C до + 150 ° C; Упаковка / коробка: 0805; Размеры: 1,25 мм Ш x 2 мм Д x 1,3 мм В; Упаковка: Катушка; Номинальная мощность: 0,12 Вт; Серии:.

IDCP1813ER5R6M : Катушки постоянной индуктивности, катушки, дроссель 5,6H 1,6A 0,177 дюйма x 0,157 дюйма x 0,126 дюйма (4,50 мм x 4,00 мм x 3,20 мм) с ферритовым сердечником; ИНДУКТОРНОЕ ПИТАНИЕ 5.6UH 1.6A SMD. s: Индуктивность: 5,6H; Допуск: 20%; Упаковка / ящик: 0,177 дюйма x 0,157 дюйма x 0,126 дюйма (4,50 мм x 4,00 мм x 3,20 мм); Упаковка: лента и катушка (TR); Тип: ферритовый сердечник; Ток: 1,6 А; Тип установки: поверхность.

2063-10-01-P2 : Прямоугольное отверстие со сквозным отверстием под золото — разъемы, розетки, гнездовые разъемы, соединительные розетки; CONN RCPT 2MM VERT SGL ROW 10POS. s: Цвет: черный; Тип разъема: розетка; Контактная отделка: золото; : -; Тип установки: Сквозное отверстие; Количество загруженных позиций: все; Количество рядов: 1; Шаг: 0.079 дюймов (2,00 мм); Расстояние между рядами: -; Упаковка:

FQB9N50TM : Полевой транзистор — отдельный дискретный полупроводниковый прибор 9 А, 500 В, 3,13 Вт, поверхностный монтаж; МОП-транзистор N-CH 500V 9A D2PAK. s: Тип установки: поверхностный монтаж; Тип полевого транзистора: МОП-транзистор с N-каналом, оксид металла; Напряжение стока в источник (Vdss): 500 В; Ток — непрерывный сток (Id) при 25 ° C: 9A; Rds On (макс.) При Id, Vgs: 730 мОм при 4,5 А, 10 В; Входная емкость (Ciss) @ Vds: 1450 пФ @ 25 В; Власть.

0526960022 : Клеммная колодка — Аксессуар — Разъемы с маркировочными полосками, Этикетка соединения, Защелкивающаяся вставка; DEKAFIX GW 6 MARKED 22 50 / CD.s: Цвет: белый; Для использования с / сопутствующими продуктами: серии SAK, W и Z; Легенда: числа, 22; Шаг: 0,236 дюйма (6,00 мм); Тип: Этикетка, Защелкивающаяся вставка; Упаковка: 50 на карту; Бессвинцовый статус: Бессвинцовый; Статус RoHS: Соответствует RoHS.

2SB772G-E-T60-K : 3000 мА, 30 В, PNP, Si, МАЛЫЙ СИГНАЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР, TO-126. s: Полярность: PNP; Тип упаковки: БЕЗ ГАЛОГЕНОВ ПАКЕТ-3.

843020AY-01 : 680 МГц, ДРУГОЙ ГЕНЕРАТОР ЧАСОВ, PQFP32. s: Тип устройства: Генератор часов; Тип упаковки: поверхностное крепление, 7 х 7 мм, 1.ВЫСОТА 40 ММ, MO-026BBA, LQFP-32; Напряжение питания: от 3,14 до 3,46 вольт; Частота: 32 МГц; Рабочая температура: от 0,0 до 70 ° C (от 32 до 158 F).

OPT202P OPT202 P Фотодиод со встроенным усилителем

Стоимость доставки почтой первого класса:

Минимальная сумма заказа	Сумма заказа Максимум	Стоимость доставки первого класса в США
00,01 долл. США	25,00 $	$ 5.85
25,01 долл. США	35,00 $	$ 6,85
35,01 долл. США	$ 45.00	$ 8,85
45,01 долл. США	$ 55,00	$ 9,85
55,01 долл. США	75,01 долл. США	$ 11,85
75,01 долл. США	100 долларов.00	$ 12,85
100,01 долл. США	200,00 $	$ 14,85
200,01 долл. США	300,00 $	$ 15,85
300,01 долл. США	$ 500.00	$ 17,85
500,01 долл. США	+	$ 18,85

Стоимость доставки приоритетной почтой:

Минимальная сумма заказа	Сумма заказа Максимум	Тарифы на доставку приоритетной почтой в США
00 руб.01	25,00 $	10,50 долл. США
25,01 долл. США	35,00 $	$ 11,50
35,01 долл. США	$ 45.00	$ 12,50
45,01 долл. США	$ 55,00	$ 13,50
55,01 долл. США	75,01 долл. США	$ 14.50
75,01 долл. США	100,00	$ 16,50
100,01 долл. США	200,00 $	18,50 $
200,01 долл. США	300,00 $	21,50 $
300,01 долл. США	$ 500.00	$ 24,50
500,01 долл. США	+	25 долларов.50

Canada First Class International (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа	Сумма заказа Максимум	Канада Международный первый класс
00,01 долл. США	$ 45.00	$ 15.95
45,01 долл. США	$ 90,00	$ 29.95
90 $.01	$ 150,00	$ 49.95
150,01 долл. США	300,00 $	$ 59.95
300,01 долл. США	700,00	$ 79.95
700,01 долл. США	$ 2000,00	$ 99.95

Canada Priority Mail (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа	Сумма заказа Максимум	Приоритетная почта Канады
00 руб.01	$ 45.00	$ 29.95
45,01 долл. США	$ 90,00	$ 39.95
90,01 долл. США	$ 150,00	$ 59.95
150,01 долл. США	300,00 $	$ 79.95
300,01 долл. США	700,00	99 долларов.95
700,01 долл. США	$ 2000,00	$ 109.95

Международный — за пределами США / Канады (исключения см. На странице доставки)

Минимальная сумма заказа	Сумма заказа Максимум	Международный — за пределами США / Калифорнии
100,00 долл. США	$ 150,00	79 долларов.95
150,01 долл. США	300,00 $	$ 99.95
300,01 долл. США	$ 500.00	$ 139.95
500,01 долл. США	$ 1000.00	$ 169.95

Встроенный распределенный усилитель

и антенные системы в SiGe BiCMOS для трансиверов со сверхбольшой полосой пропускания

В этом документе представлен обзор исследовательской работы, выполняемой в настоящее время в рамках проекта DAAB и его преемника DAAB-TX в направлении интеграции сверхширокополосные трансиверы, работающие на миллиметровых частотах и ​​обеспечивающие скорость передачи данных до 100 Гбит-1.Рассматриваются две основные системные архитектуры: интеграция широкополосной антенны с распределенным усилителем и интеграция антенн, центрированных на соседних частотах, с широкополосными активными сумматорами или делителями. В статье подробно обсуждается конструкция таких систем и их компонентов, от распределенных усилителей и сумматоров до широкополосных кремниевых антенн и их однокристальной интеграции. Все компоненты разработаны для изготовления по коммерчески доступной технологии SiGe: C BiCMOS.Представленные результаты отражают состояние дел в соответствующих областях: 170 ГГц — это самая высокая заявленная полоса пропускания для распределенных усилителей, интегрированных в Silicon; 89 ГГц — это самая широкая заявленная полоса пропускания для антенн интегрированной системы; смоделированные характеристики интегрированного приемника с двумя антеннами охватывают диапазон 105 ГГц с центром на частоте 148 ГГц, что, если будет подтверждено измерениями, улучшит уровень техники более чем в 4 раза даже по сравнению с реализациями III-V.

Ссылки

[1] [Online].Доступно: http://www.wireless100gb.de/index.html Поиск в Google Scholar

[2] [Online]. Доступно: http://www.wireless100gb.de/project_5.html Поиск в Google Scholar

[3] Laskin E., Tang KW, Yau KHK, Chevalier P., Chantre A., Sautreuil B., and Voinigescu SP, «Приемопередатчик 170 ГГц со встроенными антеннами в технологии SiGe», на симпозиуме 2008 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium , июнь 2008 г., стр. 637–640. Искать в Google Scholar

[4] Gunnarsson S.Э., Вадефальк Н., Сведин Дж., Чередниченко С., Ангелов И., Зират Х., Каллфасс И. и Лойтер А., «Однокристальная MMIC приемника 220 ГГц со встроенной антенной», IEEE Microwave Wireless Компон. Lett ., Vol. 18, нет. 4, pp. 284–286, апрель 2008 г. Поиск в Google Scholar

[5] Ellinger F., Radio Frequency Integrated Circuits and Technologies , 2nd ed. Springer, 2008. Поиск в Google Scholar

[6] [Online]. Доступно: https://www.ihp-microelectronics.com/en/ services / mpw-prototyping / sigec-bicmos-technologies.html Поиск в Google Scholar

[7] Testa PV, Belfiore G., Paulo R., Carta C., and Ellinger F., «SiGe-BiCMOS 170 GHz Распределенный усилитель с компенсацией потерь», IEEE J. Solid-State Схемы , т. 50, нет. 10, pp. 2228–2238, октябрь 2015 г. Поиск в Google Scholar

[8] Testa PV, Carta C., and Ellinger F., «Широкополосный распределенный сумматор активной мощности 220 ГГц», в 2015 Asia-Pacific Microwave Конференция (APMC) , т. 2, декабрь 2015 г., стр. 1–3. Искать в Google Scholar

[9] Testa P.В., Пауло Р., Карта К. и Эллингер Ф., «250 ГГц SiGe-BiCMOS каскадный распределенный усилитель», на симпозиуме 2015 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS) , октябрь 2015 г., стр. 1–4. Ищите в Google Scholar

[10] Сафариан А., Чжоу Л. и Хейдари П., «Распределенные сумматоры и делители активной мощности для многоантенных СШП трансиверов», в , 2006 г., Труды 32-й Европейской конференции по твердотельным схемам. , сентябрь 2006 г., стр. 138–141. Искать в Google Scholar

[11] Majidi-Ahy R., Nishimoto C., Russell J., Ou W., Bandy S., Zdasiuk G., Shih C., Pao YC и Yuen C., «Распределенный активный объединитель MMIC 4-40 ГГц с усилением 3 дБ», Electron. . Lett ., Vol. 28, вып. 8, pp. 739–741, Apr. 1992. Поиск в Google Scholar

[12] Schmalz K., Borngraber J., Debski W., Elkhouly M., Wang R., Neumaier P., and Hubers HW, “ Матрица передатчиков SiGe с частотой 245 ГГц для спектроскопии газов », на симпозиуме 2014 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS) , октябрь.2014. С. 1–4. Ищите в Google Scholar

[13] [Online]. Доступно: http://www.ansys.com/Products/Electronics/ANSYS-HFSS Поиск в Google Scholar

[14] Плеттемайер Д., Дженнинг М. и Лян Т.Дж., «Многослойная антенна Вивальди для приложений 60 ГГц», in Proceedings of the Four European Conference on Antennas and Propagation , Apr. 2010, pp. 1–5. Ищите в Google Scholar

[15] Кляйн Б., Ханель Р., Зайлер П., Дженнинг М. и Плеттемайер Д., «Установка измерения диаграммы направленности антенны на кристалле в диапазоне от 140 до 220 ГГц», в 2015 IEEE Международная конференция по повсеместной беспроводной широкополосной связи (ICUWB) , октябрь.2015, с. 1–5. Искать в Google Scholar

[16] Кернс Д., «Обзоры и рефераты — Матричная теория рассеяния плоских волн для антенн и взаимодействия антенн», IEEE Antennas Propag. Soc. Информационный бюллетень ., Т. 21, нет. 1, стр. 11–11, февраль 1979 г. Поиск в Google Scholar

[17] Кляйн Б., Зайлер П., Плеттемайер Д., «Фрактальная антенна-бабочка на кристалле для частот от 185 до 200 ГГц», in 2015 Международный симпозиум IEEE по антеннам и распространению радиоволн USNC / URSI National Radio Science Meeting , Jul.2015. С. 1452–1453. Ищите в Google Scholar

[18] Деферм Н. и Рейнарт П., «Полностью интегрированный беспроводной передатчик Star-QAM малого радиуса действия с частотой 120 ГГц со скоростью 10 Гбит / с со встроенной проводной антенной в КМОП-матрице с низким энергопотреблением 45 нм», IEEE J. Solid-State Circuits , vol. 49, нет. 7, pp. 1606–1616, Jul. 2014. Поиск в Google Scholar

[19] Аббаси М., Гуннарссон С.Е., Вадефальк Н., Кожухаров Р., Сведин Ю., Чередниченко С., Ангелов И., Каллфасс И. ., Лютер А. и Зират Х., «Однокристальные активные гетеродинные МИС приемника и передатчика 220 ГГц со встроенной антенной», IEEE Trans.Теория микроволнового излучения Tech ., Vol. 59, нет. 2, pp. 466–478, февраль 2011 г. Поиск в Google Scholar

[20] Бредендик К., Поль Н., Яешке Т., Ауфингер К. и Билджик А., «Однокристальный радар с частотой 240 ГГц. приемопередатчик на биполярной технологии SiGe со встроенными антеннами и сверхшироким диапазоном настройки », в 2013 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC) , июнь 2013 г., стр. 309–312. Искать в Google Scholar

[21] Шнайдер К., Дриад Р., Макон Р. Э. и Вейманн Г., «MMIC распределенного усилителя с усилением 21 дБ и полосой пропускания 90 ГГц с использованием DHBT на основе InP», на симпозиуме 2007 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuits Symposium , октябрь 2007 г., стр. 1–4. Искать в Google Scholar

[22] Agarwal B., A. Schmitz E., J. Brown J., M. Matloubian, M. Case G., M. Le, M. Lui, and Rodwell MJW, «112- Усилители бегущей волны InP HEMT ГГц, 157 ГГц и 180 ГГц », IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , vol. 46, нет. 12. С. 2553–2559, декабрь.1998. Поиск в Google Scholar

[23] Зех К., Диболд С., Вагнер С., Шлехтвег М., Лойтер А., Амбахер О. и Каллфасс И., «Сверхширокополосный бесшумный путешествующий- волновой усилитель на основе 50-нм технологии ingaas mhemt », 2012 7-я Немецкая микроволновая конференция , март 2012, стр. 1–4. Поиск в Google Scholar

[24] Чен Дж. И Никнеджад AM, «Масштабируемый распределенный усилитель мощности с полосой пропускания 110 ГГц и пиковой выходной мощностью 17,5 дБм», в 2010 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium , май 2010 г., стр. .347–350. Искать в Google Scholar

[25] Тан А., Чахат Н., Чжао Ю., Вирбила Г., Ли К., Сяо Ф., Ду Л., Куан Ю.-К., Чанг М.-К. Ф., Чаттопадхьяй Г. и Мехди И., «Передающая матрица КМОП 65 нм, 140 ГГц, 27,3 дБм, EIRP с мембранной антенной для высокомасштабируемых многочиповых фазовых решеток», в , 2014 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS2014) , Июнь 2014 г., стр. 1–3. Искать в Google Scholar

[26] Гинзбург Б. П., Рамасвами С. М., Рентала В., Сеок Э., Шанкаран С., и Харун Б., «Импульсный радиолокационный приемопередатчик на 160 ГГц в КМОП 65 нм», IEEE J. Solid-State Circuits , vol. 49, нет. 4, pp. 984–995, апрель 2014 г. Поиск в Google Scholar

[27] Гттель Б., Сит Ю.Л., Гулан Х., Паули М. и Цвик Т., «Применения линз с диафрагмой 215–240 ГГц , ”В 2014 Азиатско-Тихоокеанская конференция по СВЧ , ноябрь 2014 г., стр. 363–365. Ищите в Google Scholar

[28] Пан С. и Каполино Ф., «Проектирование КМОП-антенны на чипе слота с чрезвычайно плоским резонатором на частоте 140 ГГц», Антенны IEEE Wireless Propag.Lett ., Vol. 10, pp. 827–830, 2011. Поиск в Google Scholar

[29] Hahnel R., Klein B., Hammerschmidt C., Plettemeier D., Testa PV, Carta C., and Ellinger F., «Распространено на -чиповые антенны для увеличения пропускной способности системы на частоте 180 ГГц », 2016 German Microwave Conference (GeMiC) , март 2016, стр. 161–164. Искать в Google Scholar

Широкополосный усилитель света на фотонном чипе

При четырехволновом смешивании два фотона на длине волны накачки преобразуются в два новых фотона, один на длине волны сигнала, а другой на длине волны, равной удвоенной длине волны накачки за вычетом длины волны сигнала.Новые сигнальные фотоны объединяются с оригиналами для создания усиленного сигнала. Холостые фотоны являются копией сигнала на новой длине волны, поэтому систему можно использовать для преобразования сигнала из одного канала связи в другой. Предоставлено: Gaeta Group / Корнельский университет.

Исследователи Корнельского университета создали широкополосный усилитель света на кремниевом чипе, что стало большим прорывом в поисках фотонных микрочипов. В таких микрочипах лучи света, проходящие через микроскопические волноводы, заменят электрические токи, проходящие через микроскопические провода.

Команда исследователей, работающая с Александром Гаэтой, профессором прикладной и инженерной физики Корнелла, и Михалом Липсоном, доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники, использовала для создания устройств Cornell NanoScale Facility. Они сообщили о своих результатах в номере журнала Nature от 22 июня.

В усилителе используется явление, известное как четырехволновое смешение, при котором усиливаемый сигнал «накачивается» другим источником света внутри очень узкого волновода.Волновод представляет собой канал шириной всего 300 x 550 нанометров, что меньше длины волны проходящего через него инфракрасного света. Фотоны света в пучке накачки и сигнальном пучке плотно ограничены, что позволяет передавать энергию между двумя пучками.

Преимущество этой схемы по сравнению с предыдущими методами усиления света состоит в том, что она работает в довольно широком диапазоне длин волн. Ожидается, что фотонные схемы найдут свое первое применение в качестве повторителей и маршрутизаторов для оптоволоконной связи, где по одному волокну одновременно передаются несколько разных длин волн.Новое широкополосное устройство позволяет одновременно усиливать мультиплексированный трафик.

Процесс также создает дублированный сигнал на другой длине волны, поэтому устройства можно использовать для преобразования сигнала с одной длины волны на другую.

Хотя четырехволновые усилители смешения были сделаны из оптических волокон, такие устройства имеют длину десятки метров. Исследователи работают над созданием фотонных схем на кремнии, потому что кремниевые устройства можно производить дешево, а фотонику на кремнии можно легко комбинировать с электроникой на одном кристалле.

«Ряд групп пытаются разработать кремниевые оптические усилители», — сказал Гаэта. «Одна из причин нашего успеха заключается в том, что группа Михала Липсона имеет большой опыт в создании фотонных устройств на кремнии».

Этот опыт, а также производственные инструменты, доступные на предприятии Cornell NanoScale, позволили создать волноводы с точными необходимыми размерами. Волноводы представляют собой кремниевые каналы, окруженные диоксидом кремния.

Компьютерное моделирование, проведенное командой Корнелла, предсказало, что волновод с поперечным сечением 300 x 600 нм будет поддерживать четырехволновое смешение, в то время как ни немного меньший — 200 x 400 нм, ни более крупный — 1000 x 1500. нм — бы.Когда компания Lipson Cornell Nanophotonics Group создала устройства, эти цифры подтвердились, и наилучшие результаты были получены с размером канала 300 x 550 нм.

Устройства были протестированы с использованием инфракрасного света с длиной волны около 1555 нм, который используется в большинстве оптоволоконных коммуникаций. Усиление происходило в диапазоне длин волн шириной 28 нм, от 1512 до 1535 нм. Более длинные волноводы давали большее усиление в диапазоне от 1525 до 1540 нм. Исследователи предсказывают, что улучшив процесс, можно добиться еще большей производительности.

Они также предсказывают, что другие применения четырехволнового смешения, уже продемонстрированные в оптических волокнах, теперь будут возможны в кремнии, включая полностью оптическое переключение, регенерацию оптического сигнала и оптические источники для квантовых вычислений.

Источник: Корнельский университет.

---

Усовершенствованная технология изготовления открывает путь к улучшенным квантовым устройствам

---

Ссылка : Усилитель широкополосного света на фотонном чипе (6 июля 2006 г.) получено 23 сентября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2006-07-широкополосный-усилитель-photonic-chip.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

A монолитный многослойный усилитель мощности InP HBT U-диапазона с активным смещением на кристалле | 2018-09-15

Монолитный многослойный усилитель мощности (PA) на гетеропереходных транзисторах InP с гетеропереходом U-диапазона демонстрирует насыщенную выходную мощность 26 дБмВт, компактный размер микросхемы 0.88 мм × 0,67 мм и максимальный КПД добавленной мощности (PAE) 28,7% на частоте 52 ГГц. Его удельная мощность на выходе 670,1 мВт / мм2 выше, чем у других известных PA U-Band HBT. Топология активного смещения используется для улучшения PAE и линейности.

PA играют важную роль в беспроводных системах не только потому, что они являются основными драйверами производительности системы, они также потребляют большое количество первичной энергии, генерируя тепло и создавая шум и помехи. ^1-3 Высокоэффективные PA особенно важны для портативных устройств из-за ограниченной емкости батарей.

Твердотельный полупроводниковый компонент III-V HBT использует свойства материала для высокоэффективных применений PA; однако его низкое напряжение пробоя коллектор-эмиттер (BV _CEO ) является серьезным недостатком. Предлагаемые методы для преодоления этого включают:

• Пакетная топология: высокоскоростное устройство для общего эмиттера (CE) и устройство с высоким пробоем для общей базы (CB) для создания высокого усиления и высокой выходной мощности. ⁴
• Топология выключателя ^5-6 для увеличения размаха напряжения для получения высокой выходной мощности, поскольку напряжение пробоя коллектор-база выше, чем напряжение пробоя коллектор-эмиттер.
• Пассивная компенсация сети ⁷ для увеличения эффективного напряжения пробоя коллектор-эмиттер.

Рисунок 1 Stacked HBT PA с двумя транзисторами.

В этой статье мы описываем полностью согласованную многослойную MMIC PA с активной схемой смещения, использующей только высокоскоростные HBT. Он небольшой по размеру, демонстрирует плотность выходной мощности 670,1 мВт / мм ² и 28,7% PAE. Насколько нам известно, это самая высокая удельная мощность, продемонстрированная InP HBT PA.

СТАКАННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ InP HBT

Пакетная структура, состоящая из CE с высокоскоростными HBT и CB с высоким напряжением пробоя HBT, обычно используется, потому что напряжение пробоя коллектор-база выше, чем напряжение пробоя коллектор-эмиттер. . Как правило, пиковая плотность тока для высокоскоростного HBT в 2-10 раз больше, чем у высоковольтных устройств. Поскольку ток коллектора обоих HBT должен быть одинаковым, площадь эмиттера высоковольтных HBT в несколько раз больше, чем у высокоскоростных HBT.

В таблице 1 показаны характеристики высокоскоростного и высоковольтного HBT для процесса HBT InP 0,5 мкм. Высоковольтный HBT BV _CEO с напряжением 8 В полезен для получения высокой выходной мощности, но пиковая плотность тока в 5 раз меньше, чем у высокоскоростного HBT, что требует в 5 раз большей площади эмиттера. Таким образом, выходная мощность, PAE и плотность выходной мощности высокоскоростного HBT выше, чем у высоковольтного HBT с той же площадью эмиттера. В этой работе мы используем только высокоскоростные HBT для конфигурации каскода, чтобы уменьшить размер MMIC и одновременно максимизировать PAE и выходную мощность.

Многослойный PA с U-диапазоном разработан с использованием промышленного процесса 0,5 мкм InP HBT. Схема двухъярусного PA показана на Рисунок 1 .
На рисунке 2 показана эквивалентная схема малосигнала транзисторов Q ₁ и Q ₂ в многослойной конфигурации на рисунке 1. Выходное сопротивление, смотрящее на коллектор Q ₁ , равно

.

Рисунок 2 Эквивалентная схема слабого сигнала для транзисторов Q1 и Q2 в многослойной конфигурации.

, а входное сопротивление, смотрящее на эмиттер Q ₂ , составляет

.

Коэффициент усиления по напряжению для первой ступени равен

.

Общее выходное сопротивление каскодной структуры равно

.

Поскольку g _m2 r _o1 >> β ₂ и β ₂ >> 1, уравнение 4 можно упростить до

Общая крутизна многослойной конструкции дается b

Из уравнений 5 и 6 общий коэффициент усиления по напряжению A _v для каскодной структуры может быть выражен как

С помощью уравнения 7 можно показать, что максимально доступное усиление по напряжению для пакетной пары выше в β ₂ раз, чем для случая одиночного транзистора.Кроме того, многослойная конфигурация помогает минимизировать эффект Миллера и улучшает изоляцию между входом и выходом усилителя.

Комбинированный инструментальный усилитель бросает вызов однокристальному устройству по полосе пропускания, смещению и шуму

Хотя преобладающий набор чисел в электронике является двоичным, при взаимодействии человека с машиной используется набор десятичных чисел. По этой причине конструкции часто требуют использования усилителей с программируемым коэффициентом усиления до 10.В настоящее время монолитный инструментальный усилитель AD8253 компании Analog Devices программируется цифровым способом с коэффициентом усиления по напряжению, равным единице, 10, 100 и 1000 (, ссылка 1 ). Эта ИС имеет широкую полосу пропускания при меньшем усилении, но вы неизбежно жертвуете этой полосой пропускания, когда усилитель имеет усиление 1000. Если требования вашего приложения к полосе пропускания достигают мегагерцового диапазона при усилении 1000 и если смещение и шумовые характеристики преобладают над сложностью схемы, тогда композитный усилитель может заполнить счет (рис. 1).

Рисунок 1 Несмотря на то, что этот инструментальный усилитель с цифровым программируемым усилением и состоит из пяти корпусов ИС, он имеет типичную полосу пропускания 1,9 МГц при усилении 1000 и, таким образом, покрывает мегагерцовый диапазон при любом из программируемых коэффициентов усиления 1, 10, 100 и 1000.

Составной усилитель представляет собой каскад из трех усилителей AD8250 компании Analog Devices с цифровым программированием усиления: IC ₁ , IC ₂ и IC ₃ ( Ссылка 2 ).AD8250 может быть запрограммирован на усиление по напряжению, равное одному, двум, пяти и 10. Поскольку в данном случае интерес представляют только коэффициенты усиления, равные единице и 10, 2-битные слова, соответствующие этим двум значениям усиления, равны нулю и три в двоичном коде, и два логических вывода каждой из этих трех микросхем подключаются. AD8250 имеет типичную полосу пропускания 3,8 МГц и гарантированную полосу пропускания 3 МГц при коэффициенте усиления 10. В конечном итоге ширина полосы усилителя составляет 1,9 МГц при коэффициенте усиления 1000, что более чем в шесть раз больше, чем у усилителя. однокристальный AD8253.Низкочастотный шум составляет менее 40% от шума однокристального устройства.

Ссылки

«AD8253, 10 МГц, 20 В / мкс, G = 1, 10, 100, 1000 iCMOS инструментальный усилитель с программируемым усилением», Analog Devices, 2007. «AD8250, 10 МГц, 20 В / мкс, G = 1, 2, 5, 10 iCMOS инструментальный усилитель с программируемым усилением», Analog Devices, 2007.

1964: Представлена ​​первая широко используемая аналоговая интегральная схема | Кремниевый двигатель

Аналоговые, также называемые линейными, схемы усиливают и кондиционируют сигналы от постоянно меняющихся явлений, таких как звук, температура и радиоволны.Из-за почти бесконечного разрешения, необходимого для обработки этих сигналов, аналоговые схемы требуют высокой точности при проектировании и производстве. Аналоговые ламповые операционные усилители (ОУ) разрабатывались в соответствии с концепциями, разработанными исследователем из Колумбийского университета Лёбе Джули. Первый операционный усилитель на германиевых транзисторах появился в 1958 году, а кремниевые версии — в 1960 году. Nexus Research Labs предложила первые предварительно сконфигурированные модули операционного усилителя в 1962 году, а вскоре и Burr-Brown and Philbrick Researches.

Компании Amelco, Fairchild, RCA, TI и Westinghouse разработали первые аналоговые ИС. Х.С. Лин из Westinghouse в 1963 году применил согласование компонентов на кристалле и свой боковой патент PNP на специальный операционный усилитель для ракеты Autonetics Minuteman II. Но операционный усилитель Fairchild µA702, созданный в 1964 году командой технолога Дэйва Талберта и конструктора Роберта. Видлар был первым широко используемым коммерческим продуктом. Их преемник 1965 года, µA709, создал массовый рынок аналоговых ИС. Талберт и Видлар переехали в Molectro (позже приобретенную National) в конце 1965 года, где они построили линейную династию, начавшуюся с LM101.Затем в 1968 году Дэйв Фуллагар из Fairchild усовершенствовал LM101, добавив внутренний компенсирующий конденсатор, чтобы создать µA741, самый популярный операционный усилитель всех времен.

Производители специализированных аналоговых ИС разработали обширные каталоги усилителей, компараторов, преобразователей данных, устройств управления питанием и многочисленные специальные схемы для автомобильных, бытовых и коммуникационных приложений. Аналоговые устройства обычно имеют гораздо более длительный срок службы, чем цифровые I / C. Примеры разработок 40-летней давности, которые до сих пор широко используются, включают операционный усилитель Fullagar µA741 и таймер 555, созданный Гансом Камензиндом для Signetics.

• Лин, Хунг Чанг, «Дополнительная транзисторная структура», Патент США 3,197,710 (подана 31 мая 1963 г., выдана 27 июля 1965 г.).
• Лин, Хунг Чанг, «Метод создания дополнительной транзисторной структуры», Патент США 3 412 460 (подана 31 мая 1963 г., выдана 26 ноября 1968 г.).
• Widlar, R.J. «Монолитный операционный усилитель», Fairchild Semiconductor Application Bulletin APP-105/4 (апрель 1966 г.).
• Giles, James, N. ed. Справочник по применению линейных интегральных схем Fairchild Semiconductor . (Маунтин-Вью, Калифорния: Fairchild Semiconductor 1967) стр. 33-72.
• Гилберт, Барри. «Точный четырехквадрантный умножитель с субнаносекундным откликом», Журнал твердотельных схем IEEE Vol. 3, No. 4 (1968) pp. 365-373.
• Аугартен, Стан. «Бестселлер полупроводников — µA709», Современное состояние: фотографическая история интегральной схемы .(Нью-Хейвен и Нью-Йорк: Тикнор и Филдс, 1983), стр. 18.
• Камензинд, Х. «Перепроектирование старого 555», IEEE Spectrum , vol. 34, No. 9, (сентябрь 1997 г.), стр. 80-85.
• Лекюер, Кристоф. Создание Кремниевой долины: инновации и рост высоких технологий 1930-1970 гг. . (Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 2006) стр. 248.
• Jung, Walter G. ed. Руководство по применению операционных усилителей . (Reed / Elsevier, 2006) стр. Xv-xvi и глава 8.
• Lojek, Bo. История полупроводниковой техники (Springer, 2006). С. 247-290.
• Ли, Томас Х. «Сказки о континууме: история аналоговых схем по частям», Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE (октябрь 2007 г.).
• Янг, Ян. «История постоянно инновационных аналоговых интегральных схем», Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE (октябрь 2007 г.