Scalnow wzmacniacze akustyczne.pdf

wybór konstruktora

Scalone wzmacniacze

Prędzej czy później każdy elektronik motywowany różnymi

powodami konstruuje wzmacniacz małej częstotliwości. Dawniej

wiadomo było, że takie urządzenie musi być zbudowane

z elementów dyskretnych, z lampową lub tranzystorową końcówką

mocy. Pojawienie się układów scalonych znacznie uprościło

konstrukcję wzmacniacza, ale jednocześnie ogromny wybór może

przyprawić o zawrót głowy. Współcześnie w torze audio używane

są nawet mikroprocesory. Dlatego też zdecydowaliśmy się podjąć

ten temat i przybliżyć rozwiązania dostępne na rynku. Cykl składa

się z dwóch części. W części pierwszej opisujemy układy wysokiej

jakości scalonych wzmacniaczy klasy AB, natomiast w części drugiej

zajmiemy się wzmacniaczami klasy D, T i słuchawkowymi.

nia harmoniczne sygnału, ale ma najmniejszą

sprawność energetyczną (do 20%). W klasie B

elementy czynne nie przewodzą prądu przy

braku sygnału wejściowego. Po pojawieniu się

sygnału przewodzą one na przemian dodat-

nią i ujemna jego połówkę. Klasa B pozwala

uzyskać dużą sprawność (do 60% przy mak-

symalnej mocy wyjściowej), ale dla małych

sygnałów wprowadzane są stosunkowo duże

zniekształcenia, dlatego polaryzacja elementu

czynnego w klasie AB jest tak dobrana, że dla

małych sygnałów wejściowych wzmacniacz

pracuje w klasie A, a dla większych w klasie

B, łącząc w ten sposób zalety obu klas.

Rozwój technologii układów scalonych

umożliwił stosunkowo prostą implementację

wzmacniaczy w klasie D. W takt analogowego

sygnału wejściowego jest sterowany wyjścio-

wy sygnał mocy PWM o stosunkowo dużej

(w porównaniu z sygnałem akustycznym) czę-

stotliwości. Pasywny, dolnoprzepustowy iltr

LC na wyjściu wzmacniacza przekształca sy-

gnał PWM w sygnał analogowy. Nowoczesne

wzmacniacze klasy D mają tak dobre parame-

try, że ich wykorzystanie rozważają nawet au-

dioile. Podstawową zaletą tych wzmacniaczy

jest bardzo duża sprawność (do 95%). Dlatego

są one chętnie stosowane w sprzęcie z zasi-

laniem bateryjnym oraz w wielokanałowych

końcówkach mocy kina domowego. Klasa D

doczekała się różnie nazywanych odmian.

Przykładem jest klasa T nazwana tak przez

nieistniejąca już irmę Tripath.

Dla zwiększenia mocy wyjściowej

wzmacniacze klasy AB i klasy D można łą-

czyć mostkowo. Takie połączenie jest nazy-

wane BTL ( Bridge Tied Load ).

Klasa H została zaprojektowana do

wzmacniaczy, które mają ograniczenia na-

pięcia zasilania, na przykład zasilane są z in-

stalacji samochodowej. Dla mniejszych mocy

wzmacniacz pracuje w klasie AB. Przy więk-

szych wysterowaniach napięcie zasilania

jest dynamicznie podnoszone – wzmacniacz

zasilany jest przez układ przypominającego

diodowo-pojemnościowy powielacz napię-

cia. Oprócz podwyższonej mocy wyjściowej,

klasę H wzmacniaczy charakteryzuje rów-

nież podwyższona sprawność.

Wzmacniacze akustyczne, nazywane

też wzmacniaczami małej częstotliwości,

są układami, z którymi zetknął się prawie

każdy. Początkowo stosowane były głównie

w kinach i odbiornikach radiowych. Rewolu-

cja w muzyce rozrywkowej w latach 50-tych

ubiegłego wieku wymusiła rozwój wzmac-

niaczy gitarowych, a potem wzmacniaczy

do instrumentów klawiszowych. Jako kon-

sekwencja powstawał rynek wymagających

odbiorców chcących słuchać dobrej jakości

nagrań muzycznych. Dodatkowym czynni-

kiem było wynalezienie i wdrożenie stereo-

fonii oraz wysokiej jakości nośnika – słynne-

go „czarnego krążka” tj. płyty Long Play .

Obecnie wzmacniacze akustyczne sto-

sowane są w wielu urządzeniach, od odtwa-

rzaczy MP3 do wielokanałowych systemów

kina domowego, od prostych głośników

„komputerowych” do bajecznie drogich, wy-

rainowanych, zaawansowanych, stereofo-

nicznych wzmacniaczy dla koneserów. Tak

szeroki obszar zastosowań wymusza różne

rozwiązania konstrukcyjne.

Konstruktor dobierając układ scalonego

wzmacniacza mocy musi rozważyć co naj-

mniej kilka kryteriów:

– parametry techniczne: moc wyjściową,

charakter obciążenia, dopuszczalne

zniekształcenia, pasmo przenoszonych

częstotliwości itd.;

– sposób realizacji: układ scalony, tranzy-

story, lampy;

– rodzaj zasilania: bateryjne, sieciowe;

– wymagana sprawność wzmacniacza;

– wielkość i ciężar układu;

– cena lub stosunek cena/jakość.

Dla wzmacniaczy z segmentu audioil-

skiego pierwszorzędne znaczenie mają bar-

dzo dobre parametry techniczne i ewentu-

alnie sposób realizacji w technice lampowej

lub dyskretnej, tranzystorowej. W tym seg-

mencie wielkość, ciężar oraz cena, są zazwy-

czaj kryteriami drugorzędnymi.

Oczywiście, w stereofonicznych i wie-

lokanałowych wzmacniaczach powszech-

nego użytku dąży się do uzyskania dobrych

parametrów, ale bardzo ważny jest stosunek

cena/jakość, ponieważ te urządzenia są pro-

dukowane masowo i muszą znajdować się

w zasięgu przeciętnych konsumentów, a ce-

nie i parametrami odpowiadać ich gustom.

W ostatnim czasie bardzo się rozwinął

segment urządzeń zasilanych bateryjnie,

których elementami składowymi są między

innymi wzmacniacze małej częstotliwości.

Są to przede wszystkim telefony komórkowe

oraz odtwarzacze MP3 i MP4. Tu wymaga

się uzyskania dużej sprawności przy niskim

napięciu zasilania oraz tego, aby urządzenie

było małe i lekkie.

Do wyżej wymienionych można dodać

jeszcze kilka mniej lub bardziej specyicz-

nych zastosowań, na przykład wzmacniacze

do sprzętu car audio . Wymaga się od nich

sporej mocy wyjściowej przy stosunkowo ni-

skim napięciu zasilania.

Właściwości klas wzmacniaczy

Wzmacniacze akustyczne mogą być wy-

konywane w różnej technologii i topologii

(klasach). Do niedawna najbardziej popularną

klasą wzmacniaczy była klasa AB, lecz dziś

trudno powiedzieć, czy nie jest nią klasa D.

W klasie A elementy czynne (lampy, tranzy-

story) przewodzą prąd przez cały czas, nie-

zależnie od wartości sygnału wejściowego.

Klasa A zapewnia najmniejsze zniekształce-

Lampowy, tranzystorowy czy

scalony?

Ujmując rzecz historycznie, pierwsze

wzmacniacze lampowe, mimo sporego szu-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2009

akustyczne (1)

Scalone wzmacniacze akustyczne

rys. 1. schemat aplikacji układu LM3886

Kolumny dla audioi lów są często zbudowa-

ne z użyciem takich głośników, a przebieg

impedancji w funkcji częstotliwości pozo-

stawia wiele do życzenia. Na rynku można

znaleźć wiele zestawów głośnikowych okre-

ślanych jako trudne do wysterowania, ale po

zastosowaniu odpowiedniego wzmacniacza

jakość uzyskiwanego brzmienia jest bardzo

dobra.

Przy dzisiejszym stanie techniki wy-

twarzania układów scalonych wykonanie

wzmacniacza o mocy 100 W i bardzo do-

brych parametrach elektrycznych nie stano-

wi większego problemu. Jednak to nie wy-

starczy w światku audioi lów. Tam potrzeba

czegoś więcej niż parametrów – potrzeba

legendy.

W Polsce bardzo dobrze znane są dwa

scalone wzmacniacze mające opinie kon-

strukcji nadających się do zbudowania

wzmacniacza bardzo wysokiej klasy. Są to

TDA7294 i rmy ST oraz układy z rodziny

Overture i rmy National Semiconductor

( tab. 1 ).

TDA7294 dobrą opinię zawdzięcza mie-

szanej technologii. Tranzystory końcowe

są wykonane w technologii MOS, a reszta

obwodów w technologii bipolarnej. Niektó-

rzy uważają, że tranzystory MOS w stopniu

końcowym powodują, że wzmacniacz brzmi

„bardziej lampowo” i pewnie stąd ogromna

popularność tego układu. Oczywiście jego

parametry są bardzo dobre, jednak przy-

puszczalnie u innych producentów można

by było znaleźć podobny układ, ale nie tak

„legendarny”.

Popularność układów z rodziny Overtu-

re to klasyczny przykład kreowania audioi l-

skiej legendy. Grupa ludzi skupiona wokół

audioi lskich, internetowych grup dysku-

syjnych stworzyła konstrukcję nazywaną

Gainclone . W dużej ogólności polegała ona

na zastosowaniu dobrego, scalonego wzmac-

niacza mocy i zaaplikowaniu go z wykorzy-

staniem bardzo drogich biernych elementów

zewnętrznych. Wzmacniacz był budowany

metodą montażu przestrzennego (jak w ukła-

dach lampowych) lub montowany na płyt-

kach ze złoconymi punktami lutowniczymi.

Oczywiście, całość musiała być lutowana

cyną z dodatkiem srebra. Zbudowany zgod-

nie z tymi i im podobnymi zasadami Gainc-

mu medialnego, są stosowane marginalnie

i głównie przez entuzjastów. Największa ich

zaleta tzw. lampowe brzmienie nie jest w sta-

nie zrekompensować wielu wad: małej mocy

wyjściowej, kosztownej budowy i bardzo

małej sprawności energetycznej, wynikającej

z konieczności żarzenia lamp. Wzmacniacze

te są również kłopotliwe w eksploatacji. De-

likatne i mocno nagrzane lampy wymagają

od użytkownika większej uwagi niż w przy-

padku konstrukcji opartych na półprzewod-

nikach.

Wzmacniacze tranzystorowe są stoso-

wane szeroko głównie w sprzęcie powszech-

nego użytku wysokiej i średniej klasy oraz

w sprzęcie estradowym. Ich zaletami są

możliwość uzyskania bardzo dobrych para-

metrów i wysokiej mocy. Jako elementy wyj-

ściowe stosowane są tranzystory bipolarne,

tranzystory unipolarne MOS lub tranzystory

IGBT. Wzmacniacze te budowane są głównie

w klasie AB.

Wzmacniacz akustyczny jest elementem,

który daje się stosunkowo łatwo umieszczać

w strukturze układu scalonego. Scalone

wzmacniacze mocy są bardzo łatwe w apli-

kacji, mają bardzo dobre parametry i dlatego

chętnie są szeroko stosowane

Na rys. 1 przedstawiono aplikację

wzmacniacza klasy AB typu LM3886. Żeby

zbudować dobry wzmacniacz o mocy ciągłej

ok. 60 W potrzeba tylko kilku elementów

zewnętrznych! Układ ma wbudowane za-

bezpieczenia chroniące wzmacniacz przed

zwarciem na wyjściu, przed przepięciami

i przegrzaniem.

Do niedawna scalone wzmacniacze

mocy były produkowane niemal wyłącznie

w klasie AB, ale obecnie widać coraz więk-

szą ekspansję wzmacniaczy impulsowych

klasy D.

Układy scalone do wzmacniaczy

audioﬁ lskich

Prezentację scalonych wzmacniaczy aku-

stycznych rozpoczniemy od układów preten-

dujących do miana konstrukcji audioi lskich.

Taki wzmacniacz musi się charakteryzować

bardzo dobrymi parametrami elektrycznymi:

duża mocą i niewielkimi zniekształceniami.

Duża moc jest niezbędna do wysterowania

kolumn z głośnikami o małej efektywności.

Tab. 1. Wzmacniacze z rodziny Overture oferowane przez National Semiconductor

Typ

Moc wyj.

(R L =8 V ,

THD=1%)

[W]

Moc wyj.

(R L =4 V ,

THD=10%)

[W]

Moc wyj.

(R L =8 V ,

THD=10%)

[W]

THD

[%]

PSRR

[dB]

SNR

[dB]

Liczba

kanałów

LM3886 63 87 78 0,03 1

LM3876 45 56 0,06 98 1

LM4780 55 0,03 120 114 2

LM3875 56 56 70 0,06 1

LM4766 26 53 37 0,06 100 2

LM4781 25 0,02 125 17 3

LM4782 25 40 30 0,2 115 98 3

LM1876 20 29 26 0,08

LM4765 30 30 40 0,08

LM1875 25

30 0,022 95

Fot. 2. Przykład budowy wzmacniacza

Gainclone

LM2876 45

50 0,06 125 98 1

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2009

wybór konstruktora

Tab. 2. Wybrane parametry elektryczne układów TDA 7294 i LM3886

Parametr

TDA7294

LM3886

z STK4044II. Na fot. 5 pokazano wzmacniacz

z układem STK032.

O ile stosowanie scalonych wzmac-

niaczy mocy do sterowania kolumn głośni-

kowych w segmencie audioi lskim może

budzić mieszane uczucia wśród ortodoksyj-

nych audioi lów, to scalone wzmacniacze

słuchawkowe mają już zasłużenie bardzo

dobre opinie. Kiedyś słuchawki były stero-

wane przez wzmacniacz mocy za pomocą

osobnego gniazda podłączonego do tego

samego wyjścia wzmacniacza co kolumny

głośnikowe jedynie przez rezystory zabez-

pieczające. Najczęściej słuchawki podłącza-

ne były poprzez gniazdo jack . Było to zwykle

gniazdo z wyłącznikiem, więc po włożeniu

wtyku kolumny głośnikowe były odłączane,

a dźwięk był słyszany tylko przez słuchawki.

Od jakiegoś czasu dla słuchawek stosuje się

oddzielne wzmacniacze o różnej konstrukcji:

lampowe, tranzystorowe i z układami scalo-

nymi.

Sterowanie słuchawkami jest z jednej

strony łatwiejsze bo ich moc jest zdecy-

dowanie mniejsza niż zestawów głośniko-

wych. Jednak wysoka jakość przetworników

słuchawek z wyższych półek i to że prze-

tworniki są bardzo blisko uszu powoduje,

że sygnał ze wzmacniacza musi być wolny

od szumów i przydźwięków oraz jakich-

kolwiek innych zniekształceń. Impedancja

słuchawek wysokiej klasy jest różna, zależ-

nie od producenta. Na przykład bardzo do-

bre słuchawki AKG K-701 mają impedancję

ok. 60 V, a porównywalne jakością Beyer-

dynamic DT880Pro 250 V, czy Sennheiser

HD600 300 V. Na rynku można też znaleźć

dobre słuchawki o impedancji 600 V. Tak

szeroki zakres impedancji obciążenia może

sprawiać wzmacniaczowi pewne problemy,

ale dobre konstrukcje znakomicie radzą so-

bie z tym problemem.

Dobry wzmacniacz słuchawkowy moż-

na zbudować w oparciu o wspomniane

wcześniej scalone wzmacniacze mocy. Pro-

ducenci oferują tez specjalizowane układy

przeznaczone do tego celu. Szczególnie god-

ny uwagi jest TPA6120 ( tab. 4 ) – specjalizo-

wany wzmacniacz słuchawkowy wysokiej

klasy i rmy Texas Instruments, który powstał

na bazie układu drivera ADSL THS6012. Na

bazie tego układu wielu elektroników bu-

Napięcie zasilania

Min. ±10 V

maks. ±40 V

Min. ±10 V

maks. ±42 V

Moc wyjściowa,

ciągła

dla f=1 kHz

THD+N ≤ 0,5%

U ZAS =±27 V, R L =4 V , P WY =70 W

U ZAS =±35 V, R L =8 V , P WY =70 W

Dla THD+N ≤ 0,1%

U ZAS =±28 V, R L =4 V , P WY =60 W

U ZAS =±28 V, R L =8 V , P WY =30 W

P WY =68 W, R L =4 V

P WY =34 W, R L =8 V

f=20 Hz...20 kHz

THD ≤ 0,03%

Zniekształcenia

THD+N

P WY =5 W, f=1 kHz, THD+N ≤ 0,005%

P WY =0,1 W...50 W, f=20 Hz...20 kHz,

THD+N ≤ 0,1%

Prędkość narastania

sygnału SR

10 V/µs

19 V/µs

SVR

F=100 Hz V ripple =0,5 V rms

75 dB

Brak danych

PSSR

Brak danych

105 dB

CMMR

Brak danych

110 dB

SNR

A-ważony

92,5 dB

Fot. 5. wzmacniacz z historycznymi już

dziś układami stk032

Fot. 3. wzmacniacz z układem tDa7294

lone miał oferować dźwięk porównywalny

z dużo droższymi wzmacniaczami budowa-

nymi z elementów dyskretnych. Pojawiały

się konstrukcje różnych wzmacniaczy, za-

leżnie od żądanej mocy wyjściowej. Na fot. 2

pokazano przykładowo konstrukcję takiego

wzmacniacza wykonanego przez Petera Da-

niela.

W tab. 2 porównano parametry układów

TDA7294 i LM3886 z rodziny Overture. Wy-

pada ono lekko na korzyść układu LM3886,

jednak różnice są niewielki i raczej ktoś

o przeciętnym słuchu nie będzie w stanie roz-

różnić brzmienia obu wzmacniaczy. Osobną

sprawą jest subiektywna ocena brzmienia

wzmacniaczy zbudowanych w oparciu o te

układy. Każdy z nich ma tylu swoich zago-

rzałych zwolenników, co i przeciwników.

Osobiście zbudowałem i użytkuję wzmac-

niacze z układami TDA7294 i LM1876

( fot. 3 i fot. 4 ). Jest to wzmacniacz Overture

o mniejszej mocy, ale o bardzo pozostałych

parametrach podobnych do LM3886. Przy

takim samych źródle sygnału i kolumnach,

różnice przy normalnym słuchaniu muzyki

są prawie niezauważalne. Jednak gdybym

miał wybierać, to subiektywnie wybrałbym

LM1876.

Oprócz scalonych wzmacniaczy

w sprzęcie audio wyższej jakości chętnie

są stosowane wzmacniacze hybrydowe. Są

to klasyczne układy zbudowane z elemen-

tów dyskretnych na płytkach drukowanych

zamkniętych w obudowach z wyprowadze-

niami w jednym rzędzie. Elementy bierne

są najczęściej wykonane w technice SMD.

Tranzystory wyjściowe mogą być pozbawio-

ne własnej obudowy, a ich struktura jest bez-

pośrednio przyklejona do metalowej części

obudowy przykręcanej do radiatora. Obecnie

głównym producentem układów hybrydo-

wych jest i rma Sanyo. Kiedyś na jej licencji

były produkowane w Polsce układy GML025

i GML026 stosowane w krajowym sprzęcie,

między innymi w amplitunerach Elisabeth,

Merkury i Amator. Hybrydowe wzmacniacze

Sanyo typu STK4042 lub STK4044 były sto-

sowane w ostatnich wzmacniaczach Diory

WS504 i WS704.

Firma Sanyo do dziś produkuje wzmac-

niacze hybrydowe. Przykładem może być

wzmacniacz STK404-230E o mocy wyjścio-

wej 150 W i parametrach porównywalnych

Tab. 3. Podstawowe parametry wzmac-

niacza STK4044II

Parametr

STK4044II

Napięcie zasi-

lania

±51 V

Moc wyjściowa

THD=0,4%,

f=20 Hz...20 kHz

R WY =100 W przy R L =8 V

P WY =1 W

20 Hz...50 kHz dla spadku

–3 dB

Pasmo przeno-

szenia

Fot. 4. wzmacniacz z układem LM1876

THD

P WY =1 W, f=1 kHz

THD ≤ 0,3%

Fot. 6. wzmacniacz słuchawkowy

z wykorzystaniem układu tPa6120a2

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2009

Scalone wzmacniacze akustyczne

Tab. 4. Wybrane parametry układu TPA6120A2

Parametr

Warunki pomiaru

Typ. Jedn.

THD+N

Zawartość harmonicz-

nych + szum

P WY =100 mW, R L =32 V , f=1 kHz,

V CC =±15 V

P WY =100 mW, R L =600 V , f=1 kHz,

V CC =±15 V

0,0006

0,000065

Tłumienie zakłóceń

trybu wspólnego

CMRR

V CC =±15 V

100 dB

SR Czas narostu

V CC =±15 V, ku=5 V/V

1300 Ms

Stosunek mocy sygnału

do mocy szumu

f=1 kHz, R L =32...64 V , f=1 kHz,

V CC =±12...15 V

SNR

104 dB

Tab. 5. Wybrane parametry układu LT1210

Parametr

Warunki pomiaru

LT1210

Jedn.

Min. Typ. Maks.

CMRR Tłumienie zakłóceń

trybu wspólnego

V S =±15 V, V CM =±12 V

V S =±5 V, V CM =±2

PSRR Tłumienie zakłóceń

zasilania

SR Czas narostu

T A =25°C, A V =2, R L =400 V

T A =25°C, A V =2, R L =10 V

400

900

V/µs

Wzmocnienie

różnicowe

V S =±15 V, R F =750 V ,

R G =750 V , R L =15 V

0,3

V S =±15 V, R F =750 V ,

R G =750 V , R L =15 V

Faza różnicowa

0,1

A V =2, V S =±15 V,

R F =R G =680 V , R L =100 V

A V =2, V S =±15 V,

R F =R G =680 V , R L =10 V

Pasmo przeno-

szenia

MHz

rys. 8. typowa aplikacja układu an7190

ﬁ rmy Panasonic

Tab. 6. Wybrane parametry układu OPA552

Parametr

Warunki pomiaru

OPA552UA, PA, FA

Jedn.

duje doskonałe wzmacniacze słuchawkowe.

Przy konstruowaniu wzmacniacza aby unik-

nąć problemu jego wzbudzania się należy

przestrzegać kilku zasad podanych w nocie

katalogowej producenta. O wzmacniaczach

słuchawkowych więcej napiszemy w drugiej

części artykułu.

Na fot. 6 pokazano przykład słuchawko-

wego wzmacniacza mocy DIY zbudowanego

z użyciem TPA6120A2. Ma on bardzo dobre

parametry, a został zbudowany przez jed-

nego z użytkowników forum dyskusyjnego

portalu www.audiostereo.pl . Układ TPA6120

był tez wykorzystany w opisywanym w EP

wzmacniaczu słuchawkowym z wejściem

USB (AVT5170).

Dużą popularnością cieszą się wzmacnia-

cze zbudowane na bazie układów scalonych

pierwotnie przeznaczonych do innych zasto-

sowań. Przykładem może być LT1210 i rmy

Linear Technology, który jest przeznaczony

do wzmacniania mocy szerokopasmowych

sygnałów na przykład wizyjnych, ADSL

itp. Podstawowe parametry układu podano

w tab. 5 . Ponieważ nie jest to układ przezna-

czony do zastosowań w torze audio, to pro-

ducent nie podaje wielu istotnych parame-

trów, ale wzmacniacze zbudowane w oparciu

o niego oferują również dźwięk niezwykle

wysokiej jakości. Do budowy wzmacniaczy

słuchawkowych wysokiej klasy stosuje się

też wzmacniacze operacyjne z wysokoprądo-

wym wyjściem i bufory audio.

Wzmacniacz operacyjny OPA552 ( tab. 6 )

produkowany przez Texas Instruments może

być zasilany napięciem ±30 V , a ciągły prąd

wyjściowy to 200 mA. Taki element dosko-

nale nadaje się do budowy wzmacniacza słu-

chawkowego wysokiej klasy.

Min. Typ. Maks.

e n

Zakłócenia (gęstość

napięcia szumów,

f=1 kHz)

nV/ √ Hz

GBW Pasmo przenoszenia

MHz

SR Czas narostu

G=5

±24

Czas do ustalenia

0,1%

0,01%

G=5,C L =100 pF, skokowo

10 V

2,2

3,0

µs

THD+N

Zawartość harmonicz-

nych + szum

f=1 kHz, VO=15 V RMS ,

RL=3 k V , G=5

VO=15 V RMS , RL=300 V ,

G=5

0,0005

CMRR

Tłumienie zakłóceń

trybu wspólnego

–27,5 V<V CM <+27,5 92 102

rys. 7. wzmacniacz 4×28w z układem tDa7854

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2009

wybór konstruktora

Przykładem bufora audio doskona-

le nadającego się do zbudowania stopnia

mocy wzmacniacza słuchawkowego jest

układ LME49600 produkowany przez i rmę

National Semiconductor. Do zbudowania

kompletnego wzmacniacza niezbędny jest

dodatkowy napięciowy stopień wzmacnia-

jący. Na fot. 10 pokazano płytkę drukowaną

wzmacniacza słuchawkowego z układem

LME49600 zbudowanego przez jednego

z użytkowników portalu www.audiostereo.pl

Wzmacniacze mocy do

odtwarzaczy samochodowych

We wzmacniaczach mocy stosowanych

w odtwarzaczach samochodowych moc wyj-

ściowa nie może być dowolnie duża ze wzglę-

du na ograniczenie napięcia zasilającego.

Kiedy pracuje silnik samochodu, to napięcie

w instalacji ma wartość ok. 14,4 V. Klasyczny

wzmacniacz w klasie AB może przy tym na-

pięciu zasilania oddać do obciążenia szacun-

kową, maksymalną moc według zależności:

Dla napięcia U ZAS =14,4 V i R OBC =8 V

maksymalna mocy wyjściowa P MAKS .=6,48 W.

Żeby uzyskać większą moc można zasto-

sować do zasilania przetwornicę napięcia,

głośniki o mniejszej impedancji lub wzmac-

niacza o innej topologii. Np. dla najbardziej

popularnych we wzmacniaczach samocho-

dowych układach mostkowych BTL moc

wyjściowa wzmacniacza rośnie dwukrotnie.

Wynika to z faktu, że każdą połówkę sygnału

wzmacnia osobny wzmacniacz.

Dla wzmacniaczy BTL pracujących

w klasie AB i obciążenia 4 V maksymalna

moc wzmacniacza zasilanego z instalacji sa-

mochodowej to 25 W, która a przy obciąże-

niu 2 V rośnie do 50 W.

Oprócz połączenia BTL w klasie AB w celu

zwiększenia mocy stosuje się przetwornice

podwyższające napięcie zasilania klasycznych

wzmacniaczy AB, wzmacniacze w kasie H lub

w klasie D. Przykład samochodowej instalacji

car audio przedstawiono na fot. 6 .

rys. 9. wzmacniacz klasy H z układem tDa1562

stosowany do sterowania mikrokontroler, to

takie rozwiązanie znacznie podnosi walory

użytkowe sprzętu.

Scalone wzmacniacze mocy stosowane

nie wymagają wielu elementów zewnętrz-

nych. Na rys. 7 pokazano schemat czteroka-

nałowego wzmacniacza o mocy 4×28 W dla

obciążenia 4 V z układem TDA7854 produ-

kowanym przez i rmę STM.

Jednym z czołowych producentów sca-

lonych wzmacniaczy mocy do nagłośnienia

wnętrz samochodów jest i rma NXP (daw-

niej Philips). W tab. 8 zestawiono przykła-

dy wzmacniaczy pracujących w klasie AB

i połączonych mostkowo (BTL). Moc podana

w tej tabeli jest mocą sygnału użytecznego

dla zniekształceń THD=10% i napięcia za-

silania +14,4 V. Część wzmacniaczy może

pracować z napięciem wyższym na przykład

+18 V i wtedy moc jest oczywiście większa

Drugim znanym producentem wzmac-

niaczy samochodowych jest Firma STM

(dawniej Thomson). Oferta tej i rmy jest

bardzo bogata. Podobnie jak układ TDA7294

opisywany wcześniej scalone wzmacniacze

tej i rmy mają tranzystory mocy wykonane

technologii MOS. W tab. 9 jest pokazanych

kilka przykładowych układów pracujących

w klasie AB

Tego typu układy produkuje wiele i rm.

Przedstawione tu przykłady dotyczą dwóch

znanych w naszym kraju i wywodzących się

z Europy i rm Philips i Thomson. Równie bo-

gatą ofertę tych układów mają i rmy azjatyc-

Wzmacniacze klasy AB

Obecnie do większości standardowych

odtwarzaczy samochodowych stosuje się

scalone wzmacniacze w klasie AB połączone

mostkowo (BTL). Wzmacniacze te są 2- lub

4-kanałowe. 4-kanałowe wzmacniacze są

stosowane w samochodach z czterema gło-

śnikami: dwoma z przodu i dwoma z tyłu, do

nagłaśniania przestrzeni przeznaczonej dla

pasażerów. Nowoczesne wzmacniacze tego

typu, ze względu na trudne warunki pracy, są

bardzo dobrze zabezpieczone przed przecią-

żeniem, przegrzaniem i odwrotnym lub zbyt

wysokim napięciem zasilania. W wielu no-

wych konstrukcjach jest stosowana magistra-

la szeregowa (najczęściej I 2 C) do programo-

wania zabezpieczeń i odczytywania danych

diagnostycznych. Ponieważ w praktycznie

każdym odtwarzaczu samochodowym jest

Tab. 7. Wybrane parametry układu LME49600

Parametr

Warunki pomiaru

LME49600

Jedn.

Typowo Maksymalnie

THD+N

Zawartość

harmonicznych

+ szum

A V =1, V OUT =3 V RMS , RL=32 V ,

BW=80kHz, zamknięta pętla sp.

zwrotnego

f=1 kHz

f=20 kHz

0,000035

0,0005

SR Czas narostu

30 ≤ BW ≤ 180 MHz,

V OUT =20 V P-P , R L =100 V

2000

V/µs

A V =–3 dB

BW pin: nie podłączony

RL=100 V

RL=1 k V

100

110

MHz

Pasmo przeno-

szenia

A V =–3 dB

BW pin: zwarty z V EE

RL=100 V

RL=1 k V

160

180

MHz

Gęstość zakłó-

ceń

f=10 kHz

BW pin: nie pdłączony

nV/ √ Hz

f=10 kHz

BW pin: zwarty z V EE

2,6

nV/ √ Hz

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2009

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: