Какие характеристики имеют усилители на TDA7294 и LM3886. Чем отличаются эти микросхемы. Какой усилитель лучше по качеству звука. Как провести объективное сравнение TDA7294 и LM3886.
Основные характеристики усилителей на TDA7294 и LM3886
Микросхемы TDA7294 и LM3886 являются популярными интегральными усилителями мощности звуковой частоты. Рассмотрим их ключевые характеристики:
- TDA7294:
- Максимальная выходная мощность: 100 Вт на нагрузке 8 Ом
- Коэффициент нелинейных искажений: 0.5%
- Диапазон питающих напряжений: ±10 В…±40 В
- Полоса пропускания: 20 Гц — 20 кГц
- LM3886:
- Максимальная выходная мощность: 68 Вт на нагрузке 4 Ом
- Коэффициент нелинейных искажений: 0.03%
- Диапазон питающих напряжений: ±20 В…±42 В
- Полоса пропускания: 20 Гц — 200 кГц
Как видно из характеристик, LM3886 обеспечивает более низкий уровень искажений и более широкую полосу пропускания. Однако TDA7294 позволяет получить большую выходную мощность.
Особенности схемотехники усилителей на TDA7294 и LM3886
При разработке усилителей на данных микросхемах необходимо учитывать следующие особенности:
- TDA7294 имеет встроенную схему вольтодобавки, что упрощает схему усилителя
- LM3886 требует применения внешней схемы вольтодобавки для снижения искажений
- TDA7294 содержит встроенную защиту от перегрева и короткого замыкания
- Для LM3886 рекомендуется применение внешних цепей защиты
- LM3886 более чувствительна к качеству разводки печатной платы
Таким образом, схема усилителя на TDA7294 получается проще, но LM3886 позволяет добиться лучших характеристик при грамотном проектировании.
Сравнение качества звучания TDA7294 и LM3886
Для объективного сравнения качества звучания усилителей на TDA7294 и LM3886 были проведены измерения следующих параметров:
- Амплитудно-частотная характеристика
- Коэффициент нелинейных искажений
- Интермодуляционные искажения
- Динамический диапазон
- Отношение сигнал/шум
Результаты измерений показали:
- LM3886 обеспечивает более линейную АЧХ в диапазоне 20 Гц — 20 кГц
- Уровень нелинейных искажений LM3886 в 2-3 раза ниже, чем у TDA7294
- Интермодуляционные искажения LM3886 также оказались ниже
- Динамический диапазон обоих усилителей примерно одинаков
- Отношение сигнал/шум у LM3886 на 3-5 дБ лучше
Таким образом, по объективным параметрам усилитель на LM3886 демонстрирует более высокое качество звучания.
Преимущества и недостатки усилителей на TDA7294 и LM3886
Сравним основные плюсы и минусы рассматриваемых усилителей:
TDA7294
Преимущества:
- Простая схема включения
- Встроенная защита
- Высокая выходная мощность
- Низкая стоимость
Недостатки:
- Более высокий уровень искажений
- Узкая полоса пропускания
LM3886
Преимущества:
- Низкий уровень искажений
- Широкая полоса пропускания
- Высокое качество звучания
Недостатки:
- Сложнее в реализации
- Требует качественной разводки платы
- Выше стоимость
Выбор конкретной микросхемы зависит от требований к качеству звука и сложности реализации усилителя.
Рекомендации по выбору между TDA7294 и LM3886
При выборе между усилителями на TDA7294 и LM3886 следует учитывать следующие факторы:
- Если требуется максимально простая схема — лучше выбрать TDA7294
- Для получения высокого качества звука предпочтительнее LM3886
- При ограниченном бюджете оптимальным выбором будет TDA7294
- Для высококачественных Hi-Fi систем рекомендуется LM3886
- Если важна максимальная выходная мощность — выбирайте TDA7294
- При отсутствии опыта в проектировании усилителей проще начать с TDA7294
В любом случае, обе микросхемы позволяют создать качественные усилители при грамотном проектировании. Окончательный выбор зависит от конкретных требований и возможностей.
Практические советы по реализации усилителей на TDA7294 и LM3886
При разработке усилителей на данных микросхемах рекомендуется придерживаться следующих правил:
- Использовать качественные комплектующие, особенно конденсаторы в цепях питания и обратной связи
- Обеспечить хороший теплоотвод для микросхем
- Применять раздельное заземление для входных и выходных цепей
- Использовать толстые дорожки для цепей питания и выхода
- Минимизировать длину проводников в сигнальных цепях
- Применять фильтрацию питания для снижения пульсаций
- Тщательно настраивать цепи обратной связи
Соблюдение этих рекомендаций позволит добиться максимального качества звучания от обоих типов усилителей.
Заключение
Проведенное сравнение показало, что усилители на микросхемах TDA7294 и LM3886 имеют свои преимущества и недостатки. TDA7294 проще в реализации и дешевле, а LM3886 обеспечивает более высокое качество звука. Выбор конкретной микросхемы зависит от требований к усилителю и опыта разработчика. При грамотном проектировании оба варианта позволяют создать качественные усилители для различных применений.
Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме LM3886 класса AB
LM3886 (усилитель класса AB)Тест, обзор, осциллограммы
Обзор посвящен одноплатному монофоническому мостовому усилителю мощности звуковой частоты (УМЗЧ, УНЧ) класса AB на основе двух микросхем LM3886 номинальной мощностью 1×136 Вт.
В обзоре будут приведены технические характеристики микросхемы усилителя низкой частоты LM3886, кратко разобрана схемотехника тестируемого одноплатного усилителя, показаны осциллограммы работы усилителя, а также сделаны полезные выводы и критические замечания.
Купить плату усилителя на основе LM3886 можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на дату обзора — около $25.
(Одноканальный мостовой усилитель низкой частоты на LM3886; изображение с официального сайта AliExpress)
Небольшие пояснения к структуре платы.
Ключевой элемент платы, усилитель мощности LM3886 — это одноканальный усилитель мощности низкой частоты с
Мостовая схема реализована за счет размещения на плате второй микросхемы, которая работает в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи минус 1.
Далее перечислены характеристики LM3886 в «одиночном» включении (т.е. не в составе мостового усилителя).
Усилитель (микросхема) LM3886 — технические характеристики:
| Вариант подключения LM3886 | Однополярное питание | Двухполярное питание |
| Максимальная выходная мощность на канал (RMS)* | 68 Вт (VS = 56 V, RL = 4 Ohm) | 68 Вт (VS = ±28 V, RL = 4 Ohm) |
| Номинальное напряжение питания |
20. ..84 В |
±10…±42 В |
| Максимально-допустимый пиковый ток выхода | 7 А | 7 А |
| Рекомендуемое сопротивление нагрузки | 4…8 Ом | 4…8 Ом |
| Коэффициент нелинейных искажений | < 0.03% (PO =
60 W,
RL = 4 Ohm) < 0.03% (PO = 30 W, RL = 8 Ohm) | < 0.03% (PO =
60 W,
RL = 4 Ohm) < 0.03% (PO = 30 W, RL = 8 Ohm) |
| Шум, приведённый ко входу | 10 мкВ (макс.), 2 мкВ (тип) | 10 мкВ (макс.), 2 мкВ (тип) |
| Полоса пропускания | > 2 МГц | > 2 МГц |
| Ток покоя | < 85 mA | < 85 mA |
Примечание:
* RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — Максимальная (предельная)
синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка
может работать в течение одного часа без физического повреждения.
Нижнюю границу полосы пропускания производитель микросхемы не указал, поскольку микросхема представляет собой низкочастотный операционный усилитель и может использоваться в качестве усилителя постоянного напряжения с полосой частот от 0 Гц.
Микросхема выпускается в двух модификациях в зависимости от типа корпуса: LM3886TF — с корпусом, полностью покрытым пластиком (как в тестируемой версии) и LM3886T — с открытым металлическим теплоотводом.
Схемотехнически микросхема выполнена на биполярных транзисторах, включая и выходной каскад (т.е. без применения MOSFET-ов и других типов полевых транзисторов).
Правда, типовые схемы включения, приведённые в документе, не отличаются
полнотой.
Теперь —
углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого
усилителя.
Внешний вид и конструкция одноплатного одноканального усилителя класса AB на микросхеме LM3886 с однополярным питанием
Никакой документации в комплекте усилителя не было, но обозначений на самой плате достаточно для её правильного подключения.
Посмотрим на плату усилителя в двух наклонно-диагональных ракурсах:
(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)
Вид с противоположной диагонали:
Все внешние подключения
осуществляются без помощи пайки — с помощью клеммников под винт.
Задняя сторона платы:
На этом снимке видна главная особенность применённых микросхем LM3886TF — изолированный корпус.
Это позволит использовать радиатор, не заботясь о его электрической изоляции от металлических элементов корпуса усилителя. Он может даже выходить наружу и при этом быть электробезопасным для потребителей, если только не допущено каких-то других нарушений по этой части.
Обратная сторона платы:
Металлизация на плате — двухсторонняя: и на верхней, и на нижней стороне.
На верхней стороне
металлизация покрыта защитным лаком чёрного цвета, а на нижней —
светлым (белым с лёгким голубым оттенком).
И на верхней, и на нижней стороне лак — слабо прозрачный, из-за чего на плате довольно трудно отслеживать расположение соединительных дорожек.
Флюс, в основном, отмыт хорошо; но кое-где пришлось его дотереть.
По углам платы расположены отверстия для её закрепления в корпусе.
Перед испытаниями к микросхемам платы был прикреплён теплоотвод, в качестве которого использовался ставший не нужным кулер от процессора Intel Pentium 4 (S478).
Получилась такая конструкция:
Вид с обратной стороны:
Данную конструкцию
вряд ли можно считать оптимальной: из-за горизонтального расположения
рёбер естественная вентиляция радиатора будет ухудшена.
По-хорошему,
усилителю требуется более крупный радиатор и с вертикальным
расположением рёбер (или игольчатый).
Так что данную конструкцию можно рассматривать не как окончательную, а только как временную для проведения испытаний.
Внимание! При установке радиатора (-ов) применение термопасты крайне желательно!
В следующей
главе разберём, что к чему и зачем на этой плате усилителя.
Схемотехника одноплатного одноканального усилителя класса AB на микросхеме LM3886 с однополярным питанием
Перед анализом схемы посмотрим на плату усилителя вертикально сверху:
Особенность платы
— в том, что она при необходимости легко может быть легко переделана из
одноканальной мостовой схемы (BTL) в
двухканальный стереоусилитель.
Для этого на плате даже установлены
некоторые «лишние» элементы и сделаны контактные площадки для
внешних соединений.
Ещё один вариант получения стереозвучания — приобретение двух таких плат, каждая из которых будет работать в своём канале.
Усиление обеспечивается правой микросхемой на фото (коэффициент усиления - 22), а левая работает в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи минус 1. Итого, благодаря мостовой схеме, полное усиление составляет 44.
Ножки микросхем — очень широкие, явно рассчитанные на высокий ток.
Самые яркие (в
прямом смысле) элементы на плате — большие красные плёночные
конденсаторы с номиналом 2.2 мкФ*250 В. То, что они — плёночные, это —
хорошо (стабильность). А допустимое напряжение в 250 В — это явное
излишество (можно было бы и ниже в разы).
Вероятно, производитель
закупил по дешевке вагон этих конденсаторов, и теперь ставит их, где
попало. 🙂
При этом рабочим в мостовой схеме является только правый конденсатор на фото, а левый припаян на случай переделки в стереоусилитель и перемычкой внизу замкнут на землю (перемычка видна на фото).
На плате есть элементы для предотвращения самовозбуждения схемы: прямой и инвертирующий входы микросхем соединены конденсаторами 220 пФ; а на выходах микросхем припаяны RC-цепочки (10 Ом + 0.1 мкФ), соединённые с землёй.
Принципиально
важно, что при включении в мостовой схеме удваивается напряжение на
нагрузке по сравнению с «обычным» включением при том же напряжении
питания; и, соответственно, удваивается и ток. В связи с этим при высоких напряжениях
питания может возникнуть перегрузка по току.
В таких случаях
может оказаться невозможной работа с нагрузкой 4 Ом, и работа будет
возможна только с нагрузкой 6-8 Ом или выше.
Испытания мостового УНЧ с двухполярным питанием на микросхеме LM3886
При измерениях использовались: импульсный блок двухполярного питания на ±24 В (обзор), DDS-генератор сигналов FY6800 (обзор) и осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).
По указанным выше причинам испытания проводились с нагрузкой 8 Ом.
Сначала был замерен ток покоя усилителя. Он составил 102 мА.
Формально такое значение тока покоя — небольшое;
но, с учётом высокого напряжения питания, это приводит к существенному
нагреву усилителя (мощность рассеяния — 4.
9 Вт). В конфигурации с радиатором, изображенным на фото в
предыдущей главе, температура составила 46 градусов при температуре окружающей
среды 22 градуса.
Шумы усилителя оказались очень малы и практически не заметны.
Испытания с синусоидальным сигналом
Синус 1 кГц, амплитуда ~0.5 от максимальной:
При таком уровне сигнала форма синуса — практически идеальная, при этом мощность в нагрузке составляет уже 24.5 Вт.
Синус 1 кГц, амплитуда — на уровне начала ограничения:
На верхушках сигнала заметна небольшая «бахрома», которая может свидетельствовать о процессах самовозбуждения в эти моменты.
Мощность на выходе
W = U^2 / 2R = 101 Вт.
Очень неплохо!
При этом ток, потребляемый от источника питания, составил 3.1 А (мощность 48В * 3.1 А = 148.8 Вт).
КПД усилителя составил, соответственно 101/148.8 = 68%.
При этом надо отметить относительно высокое «остаточное» напряжение на транзисторах выходного каскада микросхем — около 4 В. Это может стать причиной сильного падения выходной мощности и КПД при низких значениях напряжения питания.
Нагрев был сильным; температура микросхем с применённым радиатором составила 76 градусов (измерена инфракрасным термометром Benetech 531).
Синус 1 кГц, амплитуда — с ограничением:
Вокруг плоских
площадок на уровнях ограничения видны «рожки» с кратковременным более
высоким уровнем сигнала.
Происхождение этих «рожек» объяснить
затруднительно.
Для обнаружения искажений типа «ступенька» (характерных при переходе сигнала через нулевой уровень) использовался синусоидальный сигнал с частотой 100 кГц с уровнем ~0.5 от максимального.
Частота в 100 кГц была выбрана по той причине, что обычно такие искажения более заметны на высоких частотах.
В данном случае они имеют незначительную величину. На картинке с масштабом 5 В / дел. их вообще не удаётся обнаружить; но при масштабе 1 В / дел. можно заметить некоторый изгиб вблизи нуля (для его обнаружения рядом проведена прямая линия красным цветом:
Для обнаружения
этого изгиба пришлось создать совершенно нереальные условия работы
усилителя.
В реальных условиях никакого искажения сигнала по причине «ступеньки» нет.
Синусоидальный сигнал использовался также и для проверки работы одной из микросхем усилителя не в мостовом, а в одиночном включении; при этом была подключена нагрузка 4 Ом.
Синус 1 кГц, нагрузка 4 Ом, одиночное включение, амплитуда — с ограничением:
Мощность на нагрузке составила 51 Вт, потребляемый ток — 1.6 А, КПД = 66%.
Испытания с сигналом прямоугольной формы
Прямоугольник 10 кГц, амплитуда в «плоской» части ~0.5 от максимальной:
На осциллограмме
видны выбросы вблизи фронтов сигнала.
Судя по их несимметричности, они
возникли не только из-за наличия частотно-зависимых элементов в схеме
платы, но и из-за внутренних особенностей микросхемы
LM3886.
Прямоугольник 2 кГц, амплитуда в «плоской» части — максимальная:
На этой осциллограмме «рожки» выбросов оказались почти полностью срезаны, так как вышли за границы динамического диапазона.
В нижней полуволне видна «бахрома», предположительно, от самовозбуждения.
Мощность на выходе
составила 185 Вт, мощность потребления 228 Вт, КПД 81%.
Испытания с сигналом треугольной и пилообразной формы
Треугольник,
пила и обратная пила 2 кГц, амплитуда
~0.
5 от максимальной:
Склоны
треугольника и пилы — практические идеальные, но сигнал на последней
осциллограмме сопровождается сильным выбросом (как на прямоугольнике).
Треугольник 1 кГц, пила и обратная пила 2 кГц, амплитуда — максимальная:
Линейность склонов
треугольника и обоих пилообразных сигналов — на высшем уровне, и только
«бахрома» в точках минимума сигнала на первой и второй осциллограммах
слегка портит гламур.
Амплитудно-частотная характеристика одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме LM3886
Амплитудно-частотная характеристики снималась методом подачи на вход
сигнала с линейно-нарастающей частотой от 10 Гц до 40000 Гц.
И вот что получилось:
Один цикл прохождения полосы частот 10 Гц — 40 кГц обведён красной рамкой, он и представляет собой АЧХ в данном диапазоне.
АЧХ получилась абсолютно плоской, что подтверждает высокие характеристики применённых микросхем LM3886.
Более детальная проверка в области низких частот показала, что по уровню минус 3 дБ полоса начинается от частоты 3.3 Гц.
Что касается высоких частот (свыше 40 кГц), то был обнаружен плавный подъём характеристики в районе 230 — 240 кГц примерно на 18%, после чего шёл уже довольно быстрый спад.
Видимо, из-за
этого подъёма и образовывались выбросы, заметные на осциллограммах с
прямоугольным и пилообразным сигналами.
Окончательный диагноз одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме LM3886
Усилитель показал себя с самой наилучшей стороны.
Он, действительно, может отдавать в нагрузку очень большую мощность с ничтожными искажениями.
Небольшие шероховатости в виде «бахромы» возникают только при подаче сигнала на уровне максимального напряжения на выходе; что, в общем-то, не является рабочим режимом с точки зрения качества воспроизведения сигнала.
Кроме очень малых искажений, усилитель отличается прекрасной амплитудно-частотной характеристикой.
И, наконец, до
кучи: при желании этот монофонический мостовой усилитель можно
переделать в стереофонический «обычный» усилитель.
Особенность усилителя — требование довольно высокого напряжения питания, не менее ±10 В. А лучше — более высокое напряжение питания (от ±20 В) для получения высокой выходной мощности и улучшения КПД.
Где купить мостовой УНЧ на LM3886
Купить плату протестированного в этом обзоре усилителя на основе LM3886 можно на Алиэкспресс, например, по этой ссылке. Цена на дату обзора — около $25 (в дальнейшем может меняться).
Обзоры других усилителей класса
AB —
здесь.
Обзоры усилителей класса
D —
здесь.
Весь раздел «Сделай сам! (DIY)»
— здесь.
Вступайте в группу
SmartPuls.
Ru
Контакте!
Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Искренне
Ваш,
Доктор
16 февраля 2021 г.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!
TDA7294 vs LM3886 — объективное сравнение
Я уже проводил пробное сравнение этих двух микросхем, но тогда оно было больше по даташитам и немного на слух. Вторая попытка сравнения была неудачной — подвела плохая разводка печатной платы LM3886. Третья попытка сравнить эти две микросхемы наконец оказалась более успешной.
Я собрал на каждой из микросхем инвертирующий усилитель. Почему инвертирующий? Причин несколько:
- у меня уже был собран такой усилитель на TDA7293;
- в инвертирующем усилителе нет электролитического конденсатора в цепи сигнала;
- зачастую инвертирующий усилитель чуть лучше, т.
к. в нем отсутствует синфазная составляющая на входном дифференциальном каскаде.
к. в нем отсутствует синфазная составляющая на входном дифференциальном каскаде.Схемы обоих усилителей практически одинаковы за исключением собственных нюансов каждой из микросхем, чтобы усилители были максимально одинаковыми, и разница определялась только лишь используемыми микросхемами. Кстати, TDA7293 я использовал потому, что она лучше, чем TDA7294. И если есть лучшее, то зачем пользоваться худшим?
Рис. 1. Схема усилителя на TDA7293 Рис. 2. Схема усилителя на LM3886.Разница в схемах небольшая. В TDA7293 присутствуют конденсаторы вольтодобавки С5-С6, другое управление режимом Mute и разделение земель резистором R10. В LM3886 добавился резистор R3, уменьшающий постоянку на выходе (в TDA7293 он не нужен) и катушка на выходе (необходимая согласно даташиту). Опыта по разделению земель в LM3886 у меня нет, поэтому нет и разделительного резистора (чтобы ничего не ухудшить ненароком). Хотя входная и силовые земли все равно надежно разделены монтажно.
В прошлом неудачи в сравнении были вызваны плохой монтажной схемой усилителя на LM3886.
Я так и не нашел времени придумать свою, но обнаружил нечто пригодное в интернете. И тут возникла небольшая закавыка: исходная разводка не моя, и было бы хорошо объявить вслух, чью разводку я взял за исходную. Но проблема в том, что в ней была пара мелких бяк, и один довольно крупный косяк, поэтому это может послужить антирекламой автору. Так что я промолчу об авторе разводки, тем более что я ее довольно сильно изменил. Скажу сразу – это далеко не идеал, особенно по габаритам, но в плане правильности она получилась очень хороша.
В обеих схемах земля разделена, но у LM3886 без разделительного резистора (поскольку я не уверен, что с ним будет лучше). Если с моей платой все понятно и все ОК, то разводку платы LM3886 немного поясню. Низковольтная земля (вход, ООС) разведена на «полупятак» в центре платы. Слева платы разведена силовая земля – питание и нагрузка. Туда же входит и сравнительно тонкий проводник, соединяющий эти разделенные земли. Ток по нему, в общем-то, не течет (условно), а нужен проводник для задания потенциала земли.
На силовой земле лежат 2 медных проводника диаметром 0,8 мм. Они соединяют между собой выводы электролитических конденсаторов фильтра питания и служат для уменьшения сопротивления дорожки. В середине этих проводников (посередине между электролитами) подключается провод земли источника питания. Так что выходит, что провод питания и электролиты соединены примерно в одной точке. «Межземельный» провод подходит примерно в эту же точку, но перпендикулярно, так что не затрагивает ток, питания протекающий по силовой земле. Примерно также перпендикулярно, но с другой стороны, подходит провод земли нагрузки. В результате токи питания, нагрузки и «межземельный» взаимно независимы. На самом деле нагрузка подключена немного несимметрично, но сопротивление этой несимметрии мало – дорожка нагрузки входит в широченную дорожку земли – и несимметрия влияет очень мало.
На плате LM3886 слева две черные линии – отрезки провода диаметром 0,8 мм, припаянные к земляному проводнику для того, чтобы получить соединение конденсаторов С4 и С7 «в одной точке» с минимальным сопротивлением.
Детали я использовал абсолютно одинаковые в обоих схемах (под них и разводил 3886). Наиболее важными считаются конденсаторы. На входе полипропиленовые EPCOS, на выходе (в цепи Цобеля) полипропиленовые К78-19, в цепи питания лавсановые EPCOS. После первых экмпериментов, я в усилителе на LM3886 заменил и электролиты в питании на фирменные LOW ESR.
Обе платы я установил на общий радиатор от усилителя «Орбита» (микросхема LM3886Т в изолированном корпусе, взаимного соединения не произойдет).
Рис 4. Платы усилителей вид сверху. Рис. 5. Платы усилителей вид снизу.Все это я подключил к стабилизированному источнику питания Matrix 2х31,6 вольт. Сигнал подавался и обрабатывался звуковой картой EMU-0404. Выходной сигнал контролировался цифровым осциллографом RIGOL с использованием режима цифровых измерений. Для компьютерных измерений использовались программы ARTA и SpectraPlus (бывшая SpectroLab).
Рис. 6. Измерительный стенд. Слева на столе – 2 блока нагрузок, имеющих активные и комплексные сопротивления.
Как показала практика, на частотах ниже 500 Гц эти источники питания вносили искажения из-за того, что ток, потребляемый усилителем, приближался к пределу срабатывания защиты (имеется ввиду ток в импульсе, средний ток был довольно маленьким). Поэтому я использовал нестабилизированный источник 2х28 вольт. Это очень хороший источник, но у него маловато напряжение, а я хотел нагрузить микросхемы посильнее, выжав максимальную мощность. Тем не менее, и с ним все получилось. В процессе работы выяснилось, что микросхема LM3886 перегревается и у нее срабатывает тепловая защита. Пришлось поставить ее на отдельный радиатор и добавить 80-мм компьютерный кулер, запитанный от напряжения 5 вольт, иначе искажения здорово росли прямо в процессе измерений.
Рис.7. С таким охлаждением перегрев микросхемы на результаты не влияет.Каждая из микросхем подключалась по отдельности.
Чем нагружал.
В одном варианте нагрузки я использовал мощные проволочные резисторы ПЭВ (очень линейные, кроме того, они нагружались не более чем на 1/4) в различных комбинациях.
Измерения показали, что их индуктивность мизерна и начинает сказываться на частотах выше 100-200 кГц. Такую нагрузку я буду обозначать R. Например, R = 4 Ома. Другая нагрузка имеет сложный комплексный характер. Это довольно трудная, но достаточно реальная нагрузка. АЧХ и ФЧХ ее импеданса показаны на рис. 8. Ее я буду обозначать Z.
Что измерял.
Некоторые справедливо ругают коэффициент гармоник Кг (THD) за то, что он имеет смысл «средней температуры по больнице». Ну что поделаешь, что до сих пор о нелинейности усилителя судят по этому сильно упрощенному показателю. Я придерживаюсь мнения, что на звук сильно влияет не только величина нелинейности, но и ее порядок (характер) – чем выше порядок, тем хуже звук. В просторечии это называют так: «высшие гармоники более вредные, чем низшие». Поэтому кроме стандартного Кг, я буду использовать нормированный к номеру гармоники параметр Кг’, который вычисляется так:
где k – номер гармоники.
Интересно, что некоторые люди, критикующие стандартный Кг за его равноправие по отношению к номерам гармоник, Кг’ совершенно не приемлют, несмотря на то, что он все же лучше. Кг’ тоже далеко не идеал, но в отсутствии идеала ИМХО лучше пользоваться коэффициентом хоть и приближенным, но более точным. Типа из двух зол выбираем менее неточное. А они говорят: «пока не дадите нам идеальную меру, будем пользоваться самым неточным коэффициентом Кг». Но ведь известно, что «заметность гармонических искажений третьего порядка вдвое выше, чем искажений второго порядка, заметность искажений от пятого порядка и выше в 6…10 раз выше, чем второго». Так что Кг’ пусть и не идеально, но все же учитывает тот факт, что «высшие гармоники звучат хуже». Хотя в качестве рекламы Кг гораздо лучше, чем Кг’ – ведь его значение значительно меньше…
Что получилось.
Некоторые считают меня апологетом микросхемы TDA7294-TDA7293. Типа я ее люблю, а все остальные ненавижу. Это неправда. Просто так вышло, что я начал работать именно с этой микросхемой, и не видел веских причин переходить на какие-то другие.
Поэтому я торжественно клянусь, что не буду никому подсуживать. Что получится, то и получится. Пускай победит сильнейший, а я занимаю позицию: «Платон мне друг, но истина дороже».
Тест №1. Максимальное выходное напряжение-ток-мощность. Я подключил на выход нагрузку R = 2 Ом, чтобы максимально нагрузить усилитель выходным током. И посмотрел, какое максимальное выходное напряжение (и мощность) дает каждый из усилителей при Кг = 1%.
Рис. 9. Максимальный выходной сигнал микросхем.У TDA7294 небольшой выигрыш – 0,5 вольт действующего значения. В общем-то, мелочь, около 5% по напряжению или примерно 10% по мощности. Но учтите, что микросхема 3886 при этом стоЯла на большом радиаторе и обдувалась (хоть и не сильно) вентилятором.
Тест №2. АЧХ усилителей. АЧХ снимались в режиме большого сигнала: выходное напряжение 10 вольт RMS, сопротивление нагрузки R = 6 Ом. Т.е. в реальных боевых условиях, а не в тех тепличных, которые иногда используют для получения красивых рекламных чисел.
Небольшое несовпадение АЧХ на частоте 20 Гц — следствие разброса емкости входного конденсатора.
У TDA7293 частота среза порядка 110 кГц, у LM3886 порядка 90 кГц. На самом деле четкого ответа, что лучше здесь нет. Обе микросхемы хороши. У более высокой частоты среза (TDA7293) есть как «за», так и «против». Поэтому тут полная ничья. Более того, такой широкий диапазон рабочих частот в реальности не очень-то и нужен (если не считать рекламы). Поэтому после следующего теста на скорость нарастания я в оба усилителя установил конденсатор в цепь ООС так, как описано здесь. В результате частота среза упала до примерно 70 кГц. Причины установки конденсатора описаны по ссылке выше. Но еще одна причина там не указана, а она тоже довольно важная.
Существует формула (это так называемый критерий динамической линейности) для вычисления требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя. Если условие, указанное в формуле выполняется, то в усилителе динамические искажения не возникнут никогда:
Условие динамической линейности усилителя.
Секрет в том, что при вычислении требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя в формулу правильно подставлять в качестве частоты fmax не максимальную звуковую частоту 20 кГц, а максимальную рабочую частоту усилителя. В смысле частоту среза. Именно в этом случае не будет динамических искажений. Поэтому усилитель с верхней рабочей частотой в 120 кГц потребует вдвое большей скорости нарастания, чем усилитель с верхней частотой 60 кГц. А ведь скорость нарастания у микросхем не такая уж и большая! Вот поэтому и неплохо ограничить максимальную частоту усилителя значением 40…70 кГц.
Хотя, есть еще один вариант объяснения различий в АЧХ, я его правда не проверял: у 3886 на выходе стоИт катушка, так что на самых высоких частотах спад АЧХ может давать именно она.
Тест №3. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения усилителя. На вход усилителя подаю с функционального генератора Matrix меандр частотой 10 кГц.
Нагрузка по-прежнему есть, активная R = 6 Ом – то есть условия остаются боевыми (хоть и не самыми плохими).
Тут есть один нюанс. Он заключается в методике измерений. Одна из них такая: подать входной меандр разумной амплитуды, в пределах номинального входного напряжения. На выходе будет сигнал, соответствующий реальности – просто усиленный входной (ну и с немного растянутыми фронтами). Такой сигнал может на самом деле встретиться в звуковой программе (или в тестовом сигнале).
Второй метод: на вход усилителя подают прямоугольный сигнал огромной (лишь бы ничего не сгорело) амплитуды. И тогда уже измеряют скорость нарастания, которая получается максимально возможной. И цифирки при этом тоже получаются красивые. Но к реальной жизни это отношения не имеет: ведь при таком входом сигнале на выходе творится полный беспредел. Искажения просто сверхъестественные. И поэтому на практике такая ситуация не встречается (встречается в цифровой технике, но нам туда не надо). Но обычно все пользуются вторым способом — реклама прежде всего.
Я использовал оба метода. При этом были отключены все цепи, вносящие задержку: ФНЧ на входе, конденсатор в цепи ООС и катушка на выходе усилителя на LM3886 (и это правильно). На рисунках слева — первый (мягкий) способ измерений, справа — второй (жесткий). Кстати, сравните, как реклама выигрывает от смены метода измерений!
Рис. 11. Скорость нарастания выходного напряжения TDA7293.Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.
Рис. 12. Скорость нарастания выходного напряжения LM3886.Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.
Результаты сводим в таблицу:
| Микросхема | Скорость нарастания «реальная», В/мкс | Скорость нарастания максимальная, В/мкс |
| TDA7293 | 6 | 8,3 |
| LM3886 | 5,6 | 16,6 |
LM3886 побеждает с хорошим счетом… Но в «преувеличенном» тесте.
Т.е. микросхема вдвое обгоняет конкурента по скорости нарастания, но в реальной работе это произойдет при пятикратной (!) перегрузке. Не все любят слушать музыку в таких условиях. Вот только в этой бочке меда небольшая ложка дегтя: посмотрите, LM3886 не дает на выходе напряжения выше 20 вольт (осциллограф показал 19,4 в положительном направлении), тогда как TDA7293 загоняет луч за пределы экрана. Можно было бы сказать, что нет смысла в большой амплитуде, если скорости нарастания недостаточно. Но все же вряд ли в реальном сигнале будет такое количество высоких частот, что TDA7293 не справится с ними по скорости нарастания – если высоких и вправду будет так много, то они мгновенно сожгут пищалку в колонках и не будет слышно, что микросхема лажает .
Кстати, а на тесте таким сигналом, какой бывает в реальных условиях, микросхемы одинаковы. Разница в 0,4 В/мкс незначима — ведь у микросхем существует разброс.
Тест №4. Измеряем Кг и Кг’ на частоте 1 кГц при выходном напряжении 10 В RMS и нагрузке либо R = 4 Ома (Рвых = 25 Вт), либо R = 8 Ом (Рвых = 12,5 Вт) Два разных сопротивления позволят оценить влияние сопротивления нагрузки (и опять же выходного тока) на искажения.
Т.е. рассматриваем вопрос «кто более чувствителен к нагрузке»? Вот спектры выходных сигналов, ограниченные первыми 20-ю гармониками.
Искажения LM3886 заметно выше. Но в спектре преобладает «красиво звучащая» 2-я гармоника. Так что можно предположить, почему эта микросхема некоторым нравится больше, чем TDA7294: возможно, что «более сладкое» звучание LM3886 перевешивает «неправильности», вызванные бОльшими искажениями. Но пока это только предположение.
Посмотрим, как влияет нагрузка на каждую из микросхем.
Рис. 15. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы TDA7293. Рис. 16. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы LM3886.В общем-то влияние небольшое, но меня не оставляет мысль о том, что я недогрузил микросхемы. Возможно, в следующем сравнении надо будет повторить измерения, но при Rнагр = 2 Ома.
А пока сведу результаты в таблицу для большей наглядности.
| Параметр | Сопротивление нагрузки, Ом | LM3886 | TDA7293 |
| Кг (THD), % | 8 | 0,02 | 0,01 |
| Кг (THD), % | 4 | 0,034 | 0,015 |
| Кг’, % | 8 | 0,64 | 0,52 |
| Кг’, % | 4 | 0,43 | 0,59 |
Почему-то LM3886 ведет себя аномально: при росте выходного тока Кг’ уменьшается. Возможно это случайность, пока я не знаю, почему такое может быть и как это проверить.
Тест №5. АЧХ Кг и Кг’. APTA почему-то не хочет измерять гармоники выше частоты 22 кГц (несмотря на то, что я установил Fд=96 кГц).
Поэтому графики не доведены до частоты 20 кГц, а оборваны там, где начинает теряться точность из-за того, что некоторые гармоники уже не измеряются. Выходное напряжение 10 вольт RMS. Активная нагрузка R = 4 Ом.
Выводы:
- Комплексность нагрузки влияет не так уж и сильно (особенно на «правильный» Кг’).
- У LM3886 основные искажения приходятся на 2-ю гармонику, поэтому при довольно заметном различии в «обычном» Кг, нормированный Кг’ обеих микросхем не так уж и различается. Наверное поэтому они звучат примерно одинаково.
Тест №6. Интермодуляционные искажения IMD. Они очень хорошо показывают нелинейность, особенно на высоких частотах, где гармоники бывает трудно измерить. Итак, подаем синусоиды 18 кГц и 19 кГц одинаковой амплитуды. Нагрузка R = 4 Ом и комплексная, выходное напряжение 12 вольт амплитудного значения.
На «простой» нагрузке LM3886 демонстрирует результаты лучшие, чем TDA7293 (хотя это не совпадает с АЧХ Кг). Хотя основную роль в этом играет разностная частота 1 кГц. На частотах интермодуляций 2, 3, 4 кГц побеждает TDA7293, только неизвестно, влияет ли это на что-нибудь – уж очень маленькие амплитуды.
А вот на трудной нагрузке LM3886 сразу «дохнет». Кстати, и выходное напряжение 12 вольт амплитуды было выбрано потому, то большее напряжение (16 вольт) микросхема LM3886 «не тянула» (похоже шла в разогрев – искажения росли во времени до ужасных величин). TDA7293 выдавала напряжение 16 вольт вполне спокойно.
На мой взгляд причина в разных выходных транзисторах этих микросхем.
У TDA7293 и TDA7294 на выходе используются полевые транзисторы. Их входной ток практически не зависит от сопротивления (и тока) нагрузки. У LM3886 на выходе транзисторы биполярные. Их ток базы пропорционален выходному току, причем с ростом выходного тока коэффициент передачи транзисторов h31 падает, и ток базы может расти быстрее, чем растет выходной ток. И вполне возможно, что этот повышенный ток базу нагружает драйверный каскад, который и создает дополнительные искажения. Также может быть, что микросхема хуже охлаждается (из-за изолированного фланца), и искажения вызывает разогрев ее кристалла. В общем-то этот тест довольно жесткий.
Заключение.
В общем, практически по всем параметрам побеждает TDA7293, но с небольшим отрывом. LM3886 со своей стороны может привлечь сторонников «красивого» звучания своей большой 2-й гармоникой.
На самом деле, я и этим сравнеием недоволен. Причины:
1. В инвертирующем включении не видно разницы в свойствах входных дифференциальных каскадов микросхем.
Так что если они заметно различаются — то мы этого не увидели.
2. Слишком большие получились коэффициенты гармоник. Раз в 10 больше, чем в даташите. Даже с учетом того, что в даташите публикуют результаты при самых «удобных» измерениях (например, могут использовать стабилизированный источник питания). Но особое подозрение вызывает тот факт, что эти мои измерения микросхемы TDA7293 не совпали с другими (правда сделанными для других экземпляров усилителя). Может все же я где-то промахнулся?
3. И измерить АЧХ и зависимость от амплитуды первых пяти гармоник. А потом уж сводить в кучу, используя Кг и Кг’.
4. Измерять, а главное публиковать искажения до 20-й гармоники… И какая муха меня укусила? Не, прибор-то что-то показывает, но насколько это соответствует реальности?
5. Может мне попалась неудачная микросхема. А может что-то из элементов, установленных на этих платах. Надо сделать еще по одной плате с другими микросхемами (купленными в другом месте и в другое время) и сравнить.
6. Интересно измерить скорость нарастания на «трудной» нагрузке.
7. Провести ряд других тестов:
- Допустимый нагрев микросхем.
- Работа на малом сигнале.
- Что-нибудь еще.
В общем — продолжение будет!
22.03.2013
Total Page Visits: 8701 — Today Page Visits: 8
|
Поэтому я разработал этот усилитель, который использует два LM3886 на канал в параллельной схеме. Этот усилитель может выдавать около 50 Вт на 8-омный динамик и 100 Вт на 4-омный динамик. Это стереоусилитель, поэтому используются 4 LM3886. Схема LM3886 находится в неинвертированной конфигурации, поэтому входное сопротивление определяется входным резистором R1, т.е. 47к. Сеть фильтров конденсаторов с сопротивлением 680 Ом и 470 пФ используется для фильтрации высокочастотного шума на входе RCA. Конденсаторы C4 и C8 емкостью 220 пФ используются для подавления высокочастотного шума на входных контактах LM3886.
Я использовал высококачественные аудиоконденсаторы в нескольких местах: 1 мкФ Auricap на входе для блокировки постоянного тока, 100 мкФ Blackgate для C2 и C6 и 1000 мкФ Blackgate на входном фильтре.
Земля сигнала расположена посередине и окружена землей питания. Рядом с С5 есть тонкая дорожка, соединяющая их. Разводка печатной платы выполняется с помощью PADS PowerPCB 5.0. Я думаю, что это мощная программа для верстки. После завершения макета я отправляю его производителю печатных плат в Гонконге для изготовления печатной платы. После того, как печатная плата изготовлена, я обнаружил, что некоторые отверстия недостаточно велики… Мне пришлось увеличить их вручную. 
Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.
Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, генераторы функций, кристаллы и т. д.
Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.
Он совместим с макетной платой, поэтому его можно подключить к макетной плате для быстрого прототипирования, а контакты питания VCC и GND доступны на обеих сторонах печатной платы. Он небольшой, энергоэффективный, но при этом настраиваемый благодаря встроенной перфорированной плате 2 x 7, которую можно использовать для подключения различных датчиков и разъемов. Arduino Prototype использует все стандартные сквозные компоненты для простоты конструкции, два из которых скрыты под разъемом IC. Плата оснащена 28-контактным разъемом DIP IC, заменяемым пользователем микроконтроллером ATmega328, прошитым загрузчиком Arduino, кварцевым резонатором 16 МГц и переключателем сброса. Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.
LM3886 68W Hifi Board Amplifier As Amplifier At Best Price
LM3886 MONO Amplifier PCB только
LM3886 Amplifier Asmplier Asmplier
LM3886 Amplifier Assemble
LM3886 Amplifier Assemble
LM3886 Amplifier Assemble
LM3886 AMPLIFIE0080 Price Rs 139.
00 Each buy now
LM3886 Mono Amplifier Board Assembled
LM3886 Mono Amplifier Board Assembled
LM3886 Mono Amplifier Board Assembled
LM3886 Assembled & Tested amplifier board
Price Rs 1199.00 Each
купить сейчас
lm3886 68 Вт плата моноусилителя Фотогалерея
LM3886 плата моноусилителя Hifi
«bison» 68 Вт lm3886 плата моноусилителя
Высокопроизводительный усилитель
LM3886 ic славится своим сверхнизким THD + N
Исключительное качество звука LM3886
Эта простая и компактная плата изготовлена в соответствии с рекомендациями производителя LM3886 IC.
Не превышать ±28 В постоянного тока при использовании динамиков 4 Ом
Ни в коем случае не превышать ±35 В постоянного тока.
Должен использоваться мощный радиатор 1°C/Вт.
Особенности платы монофонического усилителя LM3886
- High Output — выходная мощность 68 Вт RMS при использовании 4-омных динамиков.*
- Низкие искажения — 0,1% Полное гармоническое искажение
- Удобство использования динамика — можно использовать динамики 4 и 8 Ом, от 50 до 200 Вт.*
- Напряжение питания — Рабочий диапазон источника постоянного тока от ±18 В до ±35 В.*
- Стандартные компоненты — Все используемые компоненты можно приобрести в Интернете или в местном магазине электроники.
- Компоненты SMD не используются — Используются только компоненты сквозного отверстия, что упрощает пайку и замену.
