wzmacniacz mocy do subwoofera.pdf

Elektroakustyka

8/2000

sków pomiarowych, oznaczonych na p³yt-

ce drukowanej liter¹ „V”, woltomierza na

2,00 V. Je¿eli kondensator wzorcowy ma

inn¹ pojemnoœæ nale¿y ustawiæ odpowie-

dnio do tego wskazania woltomierza. Na-

stêpnie potencjometrem P2 doprowadza

siê diodê D1 do granicy migania. Czyn-

noœæ t¹ powinno przeprowadzaæ siê po-

woli, aby dok³adnie uchwyciæ granicê

przy której dioda zacznie migaæ.

Podobnie mo¿na post¹piæ dla pozo-

sta³ych zakresów, co niestety mo¿e okazaæ

siê trudne, gdy¿ ciê¿ko bêdzie zdobyæ

kondensatory wzorcowe. Mo¿na pos³u¿yæ

siê kondensatorami zmierzonymi przy

pomocy innego miernika. Je¿eli nie ma-

my takiej mo¿liwoœci konieczne jest zmie-

rzenie wartoœci pr¹du p³yn¹cego przez

Ÿród³o pr¹dowe. W tym celu po skalibro-

waniu miernika na zakresie 2

potencjometrem P3 ustawia siê wartoœæ

p³yn¹cego pr¹du na 10 razy wiêksz¹ ni¿

na zakresie 2

Rezystory cd.

– 3,9 k

/0,125 W

– 10 k

/0,125 W

F. Je¿eli napiêcie wskazy-

wane przez woltomierz do³¹czony do za-

cisków V uleg³o zmianie trzeba je skory-

gowaæ przy pomocy P1 na 2,00 V i po-

nownie ustawiæ wartoœæ pr¹du. Podobnie

postêpuje siê na pozosta³ych zakresach.

Niestety taka sekwencyjna kalibracja

powoduje zwiêkszanie siê b³êdu na ka¿-

dym kolejnym zakresie. Mo¿na spodzie-

waæ siê ¿e pomiar na zakresie 2000

R3, R8

– 15 k

/0,125 W

– 30 k

/0,125 W

R10

– 470 k

/0,125 W

R11

– 820 k

/0,125 W

P4, P5

– 100

TVP 1232

– 1 k

TVP 1232

– 10 k

TVP 1232

– 10 k

-A PR185

Kondensatory

C2, C3,

C5, C7

bêdzie obarczony b³êdem ok.10%.

Je¿eli z jakichœ wzglêdów zakres regu-

lacji potencjometrów P2÷P5 oka¿e siê

niewystarczaj¹cy trzeba zmieniæ wartoœæ

odpowiedniego rezystora R3÷R6.

– 47 nF/50 V ceramiczny

C4, C6

– 1

F/50 V MKSE-20

– 220

F/16 V

Inne

W£1 – prze³¹cznik dŸwigienkowy

W£2 – MPS 1112 prze³¹cznik

obrotowy 12-pozycyjn.

p³ytka drukowana numer 544

Wykaz elementów

F koniecz-

ne jest przerwanie œcie¿ki dochodz¹cej do

emitera T1 (pomiêdzy œrodkowym wy-

prowadzeniem prze³¹cznika obrotowego

a emiterem T1). Pomiêdzy wyjœcie prze-

³¹cznika obrotowego a masê pod³¹cza siê

miliamperomierz i mierzy pr¹d p³yn¹cy

ze Ÿród³a (na zakresie 2

Pó³przewodniki

US1÷US3 – LM 555

T1, T2

– BC 547B

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-

niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama-

wiaæ w redakcji PE.

Cena: p³ytka numer 544 – 4,50 z³

+ koszty wysy³ki.

– LED

Rezystory

R6, R7

– 15 k

/0,125 W

A).

W tym czasie woltomierz do³¹czony do

zacisków V powinien pokazywaæ dok³a-

F ok. 100

– 150

/0,125 W

R12

– 820

/0,125 W

– 1,5 k

/0,125 W

à Józef Kusiak

Wzmacniacz mocy

do subwoofera

Uk³ad jak na nowoczesne rozwi¹za-

nie przysta³o posiada wszelkie mo¿liwe

zabezpieczenia. Producent okreœla je jako

SPiKe (

Self Peak Instantanous Temperature

Protection Circuitry

Opublikowany niedawno opis budowy subwoofera cieszy siê du-

¿ym zainteresowaniem. Opisany w PE 5/2000 uk³ad sk³ada siê

z regulowanych filtrów dolnoprzepustowych. Do kompletu braku-

je tylko wzmacniacza mocy. Niestety przez nieuwagê autor zapro-

ponowa³ uk³ad wzmacniacza, którego p³ytka zosta³a jakiœ czas te-

mu wycofana ze sprzeda¿y wysy³kowej. Teraz nadrabiamy zale-

g³oœci i przedstawiamy wzmacniacz, który mo¿na zastosowaæ

w aktywnym subwooferze.

). To kompleksowe za-

bezpieczenie chroni wzmacniacz przed

przepiêciami, przeci¹¿eniami, zwarciami

wyjœcia do masy i do napiêæ zasilania,

oraz przed przekroczeniem temperatury

maksymalnej z³¹cza. Dodatkowo kontro-

lowany jest obszar bezpiecznej pracy

(SOAR) koñcowych tranzystorów mocy.

Uk³ad posiada funkcjê wyciszania

(MUTE). Zwarcie nó¿ki 8 uk³adu przez

rezystor do ujemnego napiêcia zasilania

wy³¹cza t¹ funkcjê. W zale¿noœci od

pr¹du wyp³ywaj¹cego z nó¿ki 8 mo¿na

ustaliæ ró¿ny poziom wyciszenia od

100 dB do 0 dB.

Inn¹ zalet¹ LM 3876 jest uk³ad p³yn-

nego w³¹czania i wy³¹czania. Wewnêtrz-

ne uk³ady ustalaj¹ napiêcie wyjœciowe na

poziomie masy do czasu a¿ napiêcie zasi-

laj¹ce przekroczy odpowiedni próg.

Podobnie dzieje siê przy wy³¹czeniu zasi-

Proponowany wzmacniacza mocy

oparto na monolitycznym uk³adzie scalo-

nym LM 3876 produkcji Natoinal Semi-

conductor. Dziœ praktycznie wszystkie

wzmacniacze mocy konstruowane s¹

w oparciu o uk³ady scalone hybrydowe

lub monolityczne. W tych pierwszych

przoduje japoñska firma Sanyo z bardzo

du¿¹ rodzin¹ uk³adów STK. Zaœ w mono-

litycznych uk³adach nie ma tak zdecydo-

wanego lidera. Mo¿na wymieniæ tu firmy

Philips, SGS Thomson i National Semi-

conductor. Poniewa¿ uk³ady pierwszych

dwóch firm ju¿ przedstawialiœmy na ³a-

mach pisma kolej przysz³a na NS.

Wzmacniacz LM 3876 jest klasy

Hi-Fi, a tym co go wyró¿nia od innych

wzmacniaczy monolitycznych to bardzo

wysokie dopuszczalne napiêcie zasilania

±42 V. Dziêki temu wzmacniacz bez naj-

mniejszego problemu jest wstanie oddaæ

na obci¹¿enie 8

dnie 2,00 V. Po zmianie zakresu na 20

prawdê du¿¹ moc jest w stanie oddaæ tyl-

ko przy impedancji obci¹¿enia 4

moc 56 W. Jest to wy-

nik naprawdê imponuj¹cy. Wiêkszoœæ

monolitycznych wzmacniaczy mocy na-

0 8/2000

Wzmacniacz do subwoofera

Tabela 1 – Parametry uk³adu LM 3876

kim jest podawanie maksymalnej mocy

wyjœciowej przy zniekszta³ceniach 10%.

Schemat ideowy wzmacniacza zamie-

szczono na rysunku 3. Uk³ad LM 3876 zasi-

lany jest napiêciem symetrycznym z pro-

stownika z filtrem. W zasilaczu mo¿na zasto-

sowaæ zwyk³y transformator TS 90/10 lub

transformator toroidalny TS100/014 oba

daj¹ w przybli¿eniu napiêcie zmienne

2×23 V, przy pr¹dzie ok. 2 A. Zatem napiê-

cie wyjœciowe bêdzie wynosi³o ok. ±35 V.

Sam wzmacniacz pracuje w typowym

uk³adzie aplikacyjnym. Wzmocnienie napiê-

ciowe ustalaj¹ rezystory R3 i R4 na poziomie

26 dB, co jest typow¹ wartoœci¹ dla wzmac-

niaczy mocy. Zatem nie powinno byæ pro-

blemów z wysterowaniem wzmacniacza.

W³¹cznik W£1 s³u¿y do wyciszania. Przy roz-

wartym wy³¹czniku w³¹czone jest wycisza-

nie. Je¿eli ta funkcja bêdzie zbêdna mo¿na

w miejsce wy³¹cznika wmontowaæ zworkê.

Mimo wielu wewnêtrznych zabezpie-

czeñ uk³ad „doposa¿ono” w elementy

ograniczaj¹ce pasmo i eliminuj¹ce mo¿li-

woœæ wzbudzeñ. Kondensator C2 ograni-

cza pasmo i eliminuje równoczeœnie za-

k³ócenia impulsowe jakie mog¹ dostaæ siê

na wejœcie wzmacniacza. Rezystor R3

wraz z kondensatorem C7 zmniejszaj¹

wzmocnienie wzmacniacza dla czêstotli-

woœci ponadakustycznych.

Elementy R6 i C8 spotykane w prawie

wszystkich wzmacniaczach chroni¹ stopieñ

wyjœciowy przed zmian¹ charakteru obci¹-

¿enia z indukcyjnego na pojemnoœciowy,

zapobiegaj¹ tym samym niestabilnoœciom.

Zmiana charakteru obci¹¿enia jest typowa

dla kolumn g³oœnikowych z rozbudowany-

mi filtrami i zwrotnicami. Cewka L1 i rezy-

stor R7 chroni¹ wzmacniacz przed obci¹¿e-

niem o charakterze pojemnoœciowym na

wy¿szych czêstotliwoœciach. Dla niskich

Symbol

Parametr

Warunki pomiaru

Typ Limit Jedn.

V+/V–

Napiêcie zasilania

V (min)

V (max)

A M

Wyciszanie

Nó¿ka 8 otwarta

120

P o

Moc wyjœciowa

THD+N=0,1%,

f=1kHz, f=20kHz

PP o

Moc szczytowa

100

THD+N zniekszta³cenia + szumy

40 W, 20Hz<20kHz,

A v =26dB

0,06

Czas narostu

V IN =1,2V, f=10kHz

I+

Pr¹d spoczynkowy

V o =0, I o =0, I 8 =0

V OS

Nap.

niezrównowa¿enia

V CM =0, I o =0

I OS

Pr¹d

niezrównowa¿enia

V CM =0, I o =0

0,01 0,2

I B

Pr¹d polaryzacji wejœcia

V CM =0, I o =0

0,2

I o

Ograniczenie pr¹dowe

V=±12V

t ON =10ms, V o =0V

PSRR

T³umienie têtnieñ

zasilania

V+=40÷20V,

V–=–40V, I o =0V

120

A VOL Wzmocnienie napiêciowe

V=±40V,

R L =2k

120

GBWP

Pasmo

V=±40V, f o =100kHz

MHz

SNR

Stosunek sygna³ szum

P o =1W,

P o =40W,

P o =100W,

114

122

IMD

Zniekszta³cenia

intermodulacyjne

60Hz, 7kHz, 4:1

60Hz, 7kHz, 1:1

0,004

0,006

Rth JC

Rezystancja termiczna

z³¹cze obudowa

°C/W

Rth JA

Rezystancja termiczna

z³¹cze otoczenie

°C/W

Maksymalna temperatura

z³¹cza

150

°C

lania. Dziêki temu wyeliminowano nie-

przyjemne stuki w g³oœnikach towarzysz¹-

ce stanom nieustalonym.

W Tabeli 1 zestawiono podstawowe

parametry uk³adu.

Na rysunku 1 zamieszczono wykres

zniekszta³ceñ nieliniowych w funkcji mo-

cy wyjœciowej dla dwóch czêstotliwoœci.

Natomiast rysunek 2 przedstawia znie-

kszta³cenia nieliniowe w funkcji czêstotli-

woœci przy sta³ej mocy wyjœciowej. Jak

widaæ z obu rysunków zawartoœæ znie-

kszta³ceñ jest naprawdê niewielka. Produ-

cent nie stosuje tu tricku reklamowego ja-

fo=1, 20kHz

RL=8 W

Vcc=±35V

BW<80kHz

Po=40W

RL=8 W

Vcc=±35V

BW<80kHz

0,1

0,010

20 kHz

0,010

1 kHz

0,001

100

10k

100k

[Hz]

0,001

0,01

0,1

100

[W]

Rys. 1 Zniekszta³cenia nieliniowe w funkcji mocy wyjœciowej

Rys. 2 Zniekszta³cenia nieliniowe w funkcji czêstotliwoœci

Wzmacniacz do subwoofera

8/2000

o wysokoœci 8 cm. Pomiêdzy uk³ad a radia-

tor nale¿y w³o¿yæ podk³adkê izolacyjn¹,

gdy¿ metalowa obudowa uk³adu po³¹czo-

na jest elektrycznie z ujemnym napiêciem

zasilania. Miejsce po³¹czenia obowi¹zkowo

nale¿y posmarowaæ smarem silikonowym,

który poprawia przewodnoœæ ciepln¹.

Uk³ad LM 3876 mo¿na zast¹piæ

podobnym do niego uk³adem LM 3886,

który posiada identyczny schemat i wy-

prowadzenia. Ró¿nica polega na mocy

wyjœciowej. Wed³ug danych katalogo-

wych uk³ad jest wstanie dostarczyæ moc

68 W na obci¹¿eniu 4

10 m F

100n

0,7 m H

US1

R1 1k

10k

10 W /2W

LM3876

100p

8 W

2,7 W

56W

100 m F

20k

100n

20k

W£1

MUTE

100n

51p

–

przy zasilaniu

napiêciem ±28 V i 50 W na obci¹¿eniu

TR1

TS90/10

10 m F

przy zasilaniu napiêciem ±35 V. Przy

tych mocach zniekszta³cenia nie przekra-

czaj¹ 0,1% dla czêstotliwoœci z przedzia³u

20 Hz do 20 kHz. Maksymalne napiêcie

zasilania nie mo¿e przekraczaæ ±42 V,

a pr¹d wyjœciowy ograniczony jest do

11,5 A (7 A). Moc oddawana w impulsie

osi¹ga 135 W. Rezystancja termiczna z³¹-

cze obudowa Rth ja wynosi 1°C/W

Poprawnie zmontowany uk³ad nie

wymaga ¿adnego uruchamiania. Przed

w³¹czeniem zasilania nale¿y bardzo do-

k³adnie sprawdziæ poprawnoœæ monta¿u.

Drobne nawet zwarcie mo¿e byæ przyczy-

n¹ nieodwracalnego uszkodzenia uk³adu.

TST100/014

+35V

~23V

PR1

6A/400V

4700 m F

/50V

~220V

C10

~23V

4700 m F

/50V

–35V

Rys. 3 Schemat ideowy wzmacniacza mocy

czêstotliwoœci cewka bocznikuje rezystor

R7, tak ¿e nie ma on wp³ywu na ogranicze-

nie mocy. Je¿eli wzmacniacz bêdzie wyko-

rzystywany do subwoofera, gdzie nie wy-

stêpuj¹ ¿adne zwrotnice cewkê L1 i rezy-

stor R7 mo¿na zast¹piæ zwor¹.

Uk³ad zmontowano na p³ytce druko-

wanej (rys. 4), gdzie znajduj¹ siê tak¿e

elementy prostownika. Cewkê L1 mo¿na

wykonaæ z drutu nawojowego DNE 1 mm

nawijaj¹c 14 zwojów na wiertle o œredni-

cy 7 mm. Zwoje powinny byæ nawiniête

obok siebie bez przerw.

Uk³ad musi byæ wyposa¿ony w radia-

tor. Rezystancja termiczna z³¹cze obudowa

jest stosunkowo ma³a, zatem radiator nie

musi byæ bardzo du¿y. W zupe³noœci wy-

starczy profil jednostronnie ¿ebrowany

Wykaz elementów

Pó³przewodniki

US1

– LM 3876

PR1

– 6 A/400 V

Rezystory

– 2,7

/1 W

– 10

/2 W

R1, R4

– 1 k W /0,125 W

R3, R5

– 20 k W /0,125 W

– 47 k W /0,125 W

Kondensatory

C7 – 51 pF/50 V ceramiczny

C2 – 100 pF/50 V ceramiczny

C3, C4, C8 – 100 nF/50 V MKSE-20

C1, C6

– 10

F/25 V

– 100

F/50 V

C9, C10

– 4700

F/50 V

Inne

L1 – patrz opis

TS1 – TS 90/10, TST 100/014

p³ytka drukowana numer 545

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-

niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama-

wiaæ w redakcji PE.

Cena: p³ytka numer 545 – 4,80 z³

+ koszty wysy³ki.

Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

à Tomasz Musielak

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: