Nízkofrekvenčný zosilňovač na TDA2030.

Zosilňovač na integrovanom obvode TDA2030, ako aj analógy tohto mikroobvodu A2030N, B165, ECG1376, ECG1378, ECG1380, TDA2006, TDA2030A, TDA2030, TDA2040, TDA2051. Umožňuje vám získať zvuk zosilňovačov v cenovej relácii do 100-150 $ bez akýchkoľvek špeciálnych investícií. Viac o schopnostiach čipu TDA2030 si môžete prečítať v tomto článku:.

Hlavné vlastnosti zosilňovača:
Napájacie napätia ................................. ±4,5 až ±25 V
Prúdový odber (Vin=0) ...................... 90 mA max.
Výstupný výkon .................................18 W typ. pri ±18 V, 4 ohmy a d = 10 %
................................................. ................... 14 W typ. pri ±18 V, 4 ohmy a d = 0,5 %
Menovitý frekvenčný rozsah..........20 - 80 000 Hz

Schéma zapojenia zosilňovača:

Mostový okruh:

Doska plošných spojov bola navrhnutá pre prepínanie stereo/mono, čo umožňuje bezproblémové použitie pre satelity aj kanály subwoofera. Veľmi dobre reprodukuje nízke frekvencie.

Požadované diely (na dosku):
- dva keramické kondenzátory po 4,7 mikrofaradu (najlepšie K73-17)
- šesť keramických kondenzátorov 0,1 mikrofaradu
- štyri elektrolytické kondenzátory 2200 mikrofaradov
- dva elektrolytické kondenzátory 22 mikrofaradov
- päť rezistorov 22 kΩ
- dva 680 ohmové odpory
- dva 2,2 ohmové odpory, výkon 5W
- dva žetóny

Celkové náklady na takýto zosilňovač sú asi 200 rubľov.

Zoznam rádiových prvkov

ST Microelectronics je medzi rádioamatérmi zaslúžene obľúbená. Má vysoké elektrické vlastnosti a nízke náklady, čo umožňuje minimálne náklady zbierajte na ňom kvalitné ULF s výkonom až 18 wattov. Nie každý však vie o jeho „skrytých výhodách“: ukazuje sa, že na tomto IC je možné zostaviť množstvo ďalších užitočných zariadení. Čip TDA2030A je 18W Hi-Fi výkonový zosilňovač triedy AB alebo VLF driver do 35W (s výkonnými externými tranzistormi). Poskytuje veľký výstupný prúd, nízke harmonické a intermodulačné skreslenie, veľkú šírku pásma zosilneného signálu, veľmi nízku úroveň vlastného šumu, vstavanú ochranu proti skratu na výstupe, automatický systém obmedzovania straty výkonu, ktorý udržuje prevádzkový bod výstupné tranzistory integrovaného obvodu v bezpečnej oblasti. Zabudovaná tepelná ochrana zaisťuje vypnutie IC pri zahriatí kryštálu nad 145°C. Mikroobvod je vyrobený v balení Pentawatt a má 5 pinov. Najprv sa pozrime na niekoľko schém. štandardná aplikácia IC - basové zosilňovače. Typický spínací obvod TDA2030A je znázornený na obr.

Mikroobvod je zapojený podľa schémy neinvertujúceho zosilňovača. Zisk je určený pomerom odporov rezistorov R2 a R3, ktoré tvoria obvod OOS. Vypočítava sa podľa vzorca Gv=1+R3/R2 a dá sa jednoducho zmeniť výberom odporu jedného z rezistorov. Zvyčajne sa to robí pomocou odporu R2. Ako je zrejmé zo vzorca, zníženie odporu tohto odporu spôsobí zvýšenie zisku (citlivosti) ULF. Kapacita kondenzátora C2 sa volí na základe skutočnosti, že jeho kapacita Xc=1/2?fC pri najnižšej prevádzkovej frekvencii je aspoň 5-krát menšia ako kapacita R2. V tomto prípade pri frekvencii 40 Hz, Xs 2 \u003d 1 / 6,28 * 40 * 47 * 10 -6 \u003d 85 Ohmov. Vstupný odpor je určený odporom R1. Ako VD1, VD2 môžete použiť akékoľvek kremíkové diódy s prúdom I PR 0,5 ... 1 A a U OBR viac ako 100 V, napríklad KD209, KD226, 1N4007. Obvod na zapnutie IO v prípade použitia unipolárneho zdroja je na obr.2.

Delič R1R2 a rezistor R3 tvoria obvod predpätia, aby sa na výstupe integrovaného obvodu (kolík 4) získalo napätie rovnajúce sa polovici napájacieho napätia. Je to potrebné pre symetrické zosilnenie oboch polvĺn vstupného signálu. Parametre tohto obvodu pri Vs = +36 V zodpovedajú parametrom obvodu znázornenému na obr.1 pri napájaní zo zdroja ± 18 V. Je znázornený príklad použitia mikroobvodu ako budiča pre ULF s výkonnými externými tranzistormi na obr.

Pri Vs = ± 18 V pri zaťažení 4 ohmy vyvinie zosilňovač výkon 35 wattov. Rezistory R3 a R4 sú zahrnuté v napájacom obvode IC, pričom úbytok napätia cez ktorý sa otvára pre tranzistory VT1 a VT2. Pri nízkom výstupnom výkone (vstupnom napätí) je prúd spotrebovaný integrovaným obvodom malý a pokles napätia na odporoch R3 a R4 nestačí na otvorenie tranzistorov VT1 a VT2. Vnútorné tranzistory mikroobvodu fungujú. Keď sa vstupné napätie zvyšuje, výstupný výkon a prúd spotrebovaný IC sa zvyšuje. Keď dosiahne hodnotu 0,3 ... 0,4 A, úbytok napätia na rezistoroch R3 a R4 bude 0,45 ... 0,6 V. Tranzistory VT1 a VT2 sa začnú otvárať, pričom budú paralelne zapojené s vnútornými tranzistormi IC. Prúd dodávaný do záťaže sa zvýši a výstupný výkon sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši. Ako VT1 a VT2 môžete použiť ľubovoľný pár komplementárnych tranzistorov príslušného výkonu, napríklad KT818, KT819. Mostíkový obvod na zapnutie IC je znázornený na obr.

Signál z výstupu IC DA1 je privádzaný cez delič R6R8 na invertujúci vstup DA2, ktorý zabezpečuje činnosť mikroobvodov v protifáze. V tomto prípade sa zvyšuje napätie na záťaži a v dôsledku toho sa zvyšuje výstupný výkon. Pri Vs=±16 V pri zaťažení 4 ohmy výstupný výkon dosahuje 32 wattov. Pre fanúšikov dvoj-, trojpásmového ULF je tento IC ideálnou voľbou, pretože je možné priamo naň zostaviť aktívne dolnopriepustné a hornopriepustné filtre. Schéma trojpásmového ULF je na obr.5.

Nízkofrekvenčný kanál (LF) je vyrobený podľa schémy s výkonnými výstupnými tranzistormi. Na vstupe IC DA1 je zahrnutý dolnopriepustný filter R3C4, R4C5 a prvý článok dolnopriepustného filtra R3C4 je zahrnutý v obvode zosilňovača. Takáto schéma umožňuje jednoduché prostriedky(bez zvýšenia počtu spojení), aby sa získal dostatočne vysoký sklon frekvenčnej odozvy filtra. Stredofrekvenčné (MF) a vysokofrekvenčné (HF) kanály zosilňovača sú zostavené podľa typického obvodu na integrovaných obvodoch DA2 a DA3. Na vstupe stredopásmového kanála je zahrnutý hornopriepustný filter C12R13, C13R14 a dolnopriepustný filter R11C14, R12C15, ktoré spolu poskytujú šírku pásma 300 ... 5000 Hz. RF kanálový filter je namontovaný na prvkoch C20R19, C21R20. Medzná frekvencia každého spojenia dolnopriepustného filtra alebo hornopriepustného filtra sa dá vypočítať podľa vzorca fCP \u003d 160 / RC, kde frekvencia f je vyjadrená v hertzoch, R - v kiloohmoch, C - v mikrofaradoch. Uvedené príklady nevyčerpávajú možnosti použitia IMC TDA2030A ako basových zosilňovačov. Takže napríklad namiesto bipolárneho napájacieho zdroja pre mikroobvod (obr. 3,4) môžete použiť unipolárny zdroj. Aby ste to dosiahli, mínus zdroja energie by mal byť uzemnený, na neinvertujúci (pin 1) vstup by sa malo použiť predpätie, ako je znázornené na obr. 2 (prvky R1-R3 a C2). Nakoniec, na výstupe IC medzi kolíkom 4 a záťažou, je potrebné zapnúť elektrolytický kondenzátor a vylúčiť blokovacie kondenzátory pozdĺž obvodu -Vs z obvodu.

Zvážte ďalšie možné využitie tohto čipu. TDA2030A IC nie je nič iné ako operačný zosilňovač s výkonným koncovým stupňom a veľmi dobrým výkonom. Na základe toho bolo navrhnutých a otestovaných niekoľko schém na jeho neštandardné zaradenie. Niektoré z obvodov boli testované „naživo“ na doske a niektoré boli simulované v programe Electronic Workbench.

Výkonný opakovač signálu:

Signál na výstupe zariadenia na obr.6 zopakuje vstupný signál v tvare a amplitúde, ale má vyšší výkon, t.j. obvod môže pracovať pri nízkoodporovej záťaži. Opakovač je možné použiť napríklad na zosilnenie napájacích zdrojov, zvýšenie výstupného výkonu nízkofrekvenčných generátorov (aby bolo možné priamo testovať reproduktorové hlavy alebo akustické systémy). Prevádzkové frekvenčné pásmo opakovača je lineárne od jednosmerného prúdu do 0,5 ... 1 MHz, čo je viac ako dosť pre nízkofrekvenčný generátor.

Zosilnenie napájania:

Mikroobvod je zahrnutý ako opakovač signálu, výstupné napätie (pin 4) sa rovná vstupu (pin 1) a výstupný prúd môže dosiahnuť 3,5 A. Vďaka vstavanej ochrane sa obvod nebojískraty v záťaži. Stabilita výstupného napätia je určená stabilitou referencie, t.j. zenerova dióda VD1 obr.7 a integrálny stabilizátor DA1 obr.8. Prirodzene, podľa schém znázornených na obr. 7 a obr. 8 je možné zostaviť stabilizátory pre iné napätie, len je potrebné vziať do úvahy, že celkový (celkový) výkon rozptýlený mikroobvodom by nemal presiahnuť 20 wattov. . Napríklad musíte postaviť stabilizátor pre 12 V a prúd 3 A. Existuje hotový zdroj energie (transformátor, usmerňovač a filtračný kondenzátor), ktorý poskytuje U IP \u003d 22 V pri požadovanom zaťažovacom prúde. Potom dôjde k poklesu napätia na mikroobvode U IC \u003d U IP - U OUT \u003d 22 V -12 V \u003d 10V a pri zaťažovacom prúde 3 A dosiahne rozptýlený výkon hodnotu P PAC \u003d U IC * I H \u003d 10V * 3A \u003d 30 W, čo presahuje maximálnu povolenú hodnotu pre TDA2030A. Maximálny povolený pokles napätia na IC možno vypočítať podľa vzorca: U IC = P RAS.MAX / I H.

V našom príklade je U IC = 20 W / 3 A = 6,6 V, preto by maximálne napätie usmerňovača malo byť U IP = U OUT + U IC = 12V + 6,6 V = 18,6 V. V transformátore by mal byť počet otáčky sekundárneho vinutia sa budú musieť znížiť. Odpor predradného odporu R1 v obvode znázornenom na obr. 7 možno vypočítať podľa vzorca: R1 \u003d (U IP - U ST) / I ST, kde U ST a I ST sú stabilizačné napätie a prúd zenerova dióda, resp. Limity stabilizačného prúdu nájdete v referenčnej knihe, v praxi sa pre nízkoenergetické zenerové diódy volí v rozmedzí 7 ... 15 mA (zvyčajne 10 mA). Ak je prúd vo vyššie uvedenom vzorci vyjadrený v miliampéroch, potom sa hodnota odporu získa v kiloohmoch.

Jednoduché laboratórne napájanie:

Elektrický obvod napájacieho zdroja je na obr.9. Zmenou napätia na vstupe IO pomocou potenciometra R1 sa získa plynule nastaviteľné výstupné napätie. Maximálny prúd daný mikroobvodom závisí od výstupného napätia a je obmedzený rovnakým maximálnym stratovým výkonom na IC. Dá sa vypočítať pomocou vzorca:

I MAX \u003d P RAS.MAX / U IC

Napríklad, ak je výstupné napätie nastavené na U OUT = 6 V, dôjde k poklesu napätia na mikroobvode U IC = U IP - U OUT = 36 V - 6 V = 30 V, preto, maximálny prúd bude I MAX \u003d 20 W / 30 V \u003d 0,66 A. Pri U OUT \u003d 30 V môže maximálny prúd dosiahnuť maximálne 3,5 A, pretože pokles napätia na IC je zanedbateľný (6 V).

Stabilizovaný laboratórny zdroj:

Elektrický obvod napájacieho zdroja je znázornený na obr.10. Zdroj stabilizovaného referenčného napätia - čip DA1 - je napájaný 15 V parametrickým stabilizátorom namontovaným na zenerovej dióde VD1 a rezistore R1. Ak je IC DA1 napájaný priamo zo zdroja +36 V, môže zlyhať (maximálne vstupné napätie pre IC 7805 je 35 V). DA2 IC je zapojený podľa neinvertujúceho obvodu zosilňovača, ktorého zosilnenie je definované ako 1 + R4 / R2 a rovné 6. Preto výstupné napätie pri nastavení potenciometrom R3 môže nadobudnúť hodnotu takmer od nuly. na 5 V * 6 = 30 V. Pokiaľ ide o maximálny výstupný prúd , pre túto schému platí všetko vyššie uvedené pre jednoduchú laboratórny blok výživy (obr. 9). Ak sa predpokladá nižšie regulované výstupné napätie (napríklad od 0 do 20 V pri U IP = 24 V), prvky VD1, C1 je možné z obvodu vylúčiť a namiesto R1 je možné nainštalovať prepojku. V prípade potreby je možné zmeniť maximálne výstupné napätie výberom odporu rezistora R2 alebo R4.

Nastaviteľný zdroj prúdu:

Elektrický obvod stabilizátora je na obr.11. Na invertujúcom vstupe IC DA2 (pin 2) sa vďaka prítomnosti OOS cez odpor záťaže udržiava napätie U BX. Pod vplyvom tohto napätia preteká prúd záťažou I H \u003d U BX / R4. Ako je zrejmé zo vzorca, záťažový prúd nezávisí od odporu záťaže (samozrejme do určitých limitov, kvôli konečnému napájaciemu napätiu IO). Preto zmenou U BX z nuly na 5 V pomocou potenciometra R1, s pevnou hodnotou odporu R4 = 10 Ohm, môžete nastaviť prúd cez záťaž v rozmedzí 0 ... 0,5 A. Toto zariadenie je možné použiť na nabíjanie batérií a galvanické články. Nabíjací prúd je stabilný počas celého nabíjacieho cyklu a nezávisí od stupňa vybitia akumulátora ani od nestability siete. Maximálny nabíjací prúd, nastavený pomocou potenciometra R1, je možné meniť zvýšením alebo znížením odporu rezistora R4. Napríklad pri R4=20 Ohm má hodnotu 250 mA a pri R4=2 Ohm dosahuje 2,5 A (pozri vzorec vyššie). Pre tento obvod platia obmedzenia maximálneho výstupného prúdu ako pre obvody stabilizátora napätia. Ďalšou aplikáciou výkonného stabilizátora prúdu je meranie nízkych odporov voltmetrom na lineárnej stupnici. Skutočne, ak nastavíte aktuálnu hodnotu, napríklad 1 A, potom pripojením odporu s odporom 3 ohmy k obvodu podľa Ohmovho zákona dostaneme pokles napätia na ňom U = l * R = l A * 3 ohmy = 3 V a pripojením povedzme rezistora s odporom 7,5 ohmu dostaneme úbytok napätia 7,5 V. Samozrejme, pri tomto prúde možno merať len výkonné nízkoodporové odpory (3 V na 1 A je 3 W, 7,5 V * 1 A \u003d 7,5 W), môžete však znížiť nameraný prúd a použiť voltmeter s nižším limitom merania.

Výkonný generátor štvorcových vĺn:

Schémy výkonného generátora pravouhlých impulzov sú na obr. 12 (s bipolárnym napájaním) a obr. 13 (s unipolárnym napájaním). Obvody je možné použiť napríklad v zariadeniach EZS. Mikroobvod je zahrnutý ako Schmitt trigger a celý obvod je klasický relaxačný RC oscilátor. Zvážte činnosť obvodu znázorneného na obr. 12. Predpokladajme, že v momente zapnutia výstupný signál IC prejde na úroveň kladnej saturácie (U OUT = + U IP). Kondenzátor C1 sa začne nabíjať cez odpor R3 s časovou konštantou Cl R3. Keď napätie na C1 dosiahne polovicu napätia kladného zdroja energie (+U IP /2), IC DA1 sa prepne na zápornú saturáciu (U OUT = -U IP). Kondenzátor C1 sa začne vybíjať cez odpor R3 s rovnakou časovou konštantou Cl R3 na napätie (-U IP / 2), keď sa IC prepne späť do kladnej saturácie. Cyklus sa bude opakovať s periódou 2,2C1R3, bez ohľadu na napätie napájacieho zdroja. Frekvenciu opakovania pulzu možno vypočítať podľa vzorca:

f = 1/2,2 x R3CI.

Ak je odpor vyjadrený v kiloohmoch a kapacita v mikrofaradoch, potom dostaneme frekvenciu v kilohertzoch.

Výkonný nízkofrekvenčný generátor sínusových vĺn:

Elektrický obvod výkonného nízkofrekvenčného generátora sínusových kmitov je na obr.14. Generátor je zostavený podľa schémy Wienského mostíka, tvorený prvkami DA1 a C1, R2, C2, R4, zabezpečujúcimi potrebný fázový posun v obvode POS. Napäťové zosilnenie IO pri rovnakých hodnotách Cl, C2 a R2, R4 sa musí presne rovnať 3. Pri menšej hodnote Ku tlmia oscilácie, pri väčšej skreslenie výstupného signálu. sa prudko zvyšuje. Napäťové zosilnenie je určené odporom vlákien žiaroviek ELI, EL2 a rezistorov Rl, R3 a rovná sa Ky = R3 / Rl + R EL1.2. Svietidlá ELI, EL2 pracujú ako prvky s premenlivým odporom v obvode OOS. So zvýšením výstupného napätia sa odpor vlákien žiaroviek v dôsledku zahrievania zvyšuje, čo spôsobuje zníženie zosilnenia DA1. Amplitúda výstupného signálu generátora je tak stabilizovaná a skreslenie sínusového tvaru vlny je minimalizované. Minimálne skreslenie pri maximálnej možnej amplitúde výstupného signálu sa dosiahne použitím ladiaceho odporu R1. Pre elimináciu vplyvu záťaže na frekvenciu a amplitúdu výstupného signálu je na výstupe generátora zapnutý obvod R5C3 Frekvencia generovaných kmitov môže byť určená vzorcom:

f=1/2piRC.

Generátor je možné použiť napríklad pri opravách a testovaní reproduktorových hláv alebo akustických systémov.

Na záver treba poznamenať, že mikroobvod musí byť inštalovaný na radiátore s chladeným povrchom najmenej 200 cm2. Pri zapájaní dosky plošných spojov pre nízkofrekvenčné zosilňovače je potrebné zabezpečiť, aby „zemné“ zbernice pre vstupný signál, ako aj napájanie a výstupný signál boli pripojené z rôznych strán (vodiče k týmto svorkám by mali byť nie sú pokračovaním jeden druhého, ale sú navzájom spojené vo forme „hviezdy“). Je to potrebné na minimalizáciu brumu striedavého prúdu a elimináciu možného samobudenia zosilňovača pri výstupnom výkone blízkom maximu.

Na základe materiálov z časopisu "Rádioamátor"

Obvod veľmi jednoduchého a kvalitného nízkofrekvenčného zosilňovača na TDA2030 s výstupným výkonom 100 wattov

Ako som sľúbil, poviem vám, ako na to TDA2030 vyrába ULF s výkonom 100 wattov.
Schéma si netvrdí, že je originálna, po internete chodí už dlho.
Opakoval som to mnohokrát a v rôznych verziách:

R1, R2 a R3 - 100 kOhm
R4 - 3,3 kOhm
R5 - 30 kOhm
R6, R7 - 1,5 ohm, 2 W
R8 - 1 ohm
C1 - 1 mikrofarad
C2, C7 - 2200 mikrofaradov
C3 - 10 mikrofarád
C4, C5, C6 - 0,22 mikrofaradov
D1, D2 - KD209, KD226
Je potrebné povedať podrobnejšie tranzistory.

Rezistory R6 a R7 sú zahrnuté v napájacom obvode mikroobvodov, ktorých pokles napätia je otvorený pre tranzistory VT1 a VT2.
Pri nízkom výstupnom výkone nestačí pokles napätia na odporoch R6 a R7 na otvorenie tranzistorov VT1 a VT2. Vnútorné tranzistory mikroobvodu fungujú. Keď sa výstupný výkon a spotreba prúdu zvýšia, pokles napätia na rezistoroch R6 a R7 dosiahne hodnotu otvorenia tranzistorov VT1 a VT2, pričom budú zapojené paralelne s vnútornými tranzistormi mikroobvodu. Prúd dodávaný do záťaže sa zvýši a výstupný výkon sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši.
Ako VT1 a VT2 som použil KT818GM a KT819GM ​​​​v kovu:
Mikroobvod musí byť použitý TDA2030A - s písmenom „A“, pretože tento mikroobvod je navrhnutý na napájanie ± 22 voltov, v našom prípade + 44 voltov unipolárneho napätia.
Pri zaťažení 2 ohmy je výstupný výkon asi 100 wattov.
Napájací zdroj nie je stabilizovaný, je schopný dodať záťaži prúd 5 ampérov. Pri slabšom napájaní sa v objemových špičkách pozoruje pískanie a skreslenie. Výkonový filtračný kondenzátor - najmenej 5000 mikrofaradov.
S uv. Beshenyi.