УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА СВОИМИ РУКАМИ

Цифровой усилитель мощности звука универсальный усилитель класса D

Цифровой усилитель мощности звука — с уверенностью можно утверждать, что усилитель работающий в классе D это идеальная пропорция в отношении выходной мощности и стоимостью аппарата. Класс D — это специализированный класс созданный на основе Широтно-импульсной модуляции. Все элементы оконечного каскада работают абсолютно в режиме ключа. Звуковой сигнал полученный с помощью ШИМ-контроллера проходит обработку специальным фильтром нижних частот.

Основным преимуществом такой схемы является значительная экономичность. Цифровой усилитель мощности звука, имеющий такую конструкцию, не нуждается в массивных радиаторах охлаждения в отличие от устройств работающих в классе АВ. Используя такую технологию, можно конструировать сверхмощные усилители при этом не придавая большого значения для отвода тепла и установки больших теплоотводов. В конечно итоге, используя такую схему, можно получить компактный аппарат с большой мощностью на выходе при небольших затратах.

В этой публикации предлагаю к повторению несложную схему усилителя класса D. Представленная здесь конструкция, собранная на недорогих электронных компонентах, в состоянии обеспечить предельно качественное звучание и надежность в работе. Выходной каскад, которого выполнен на высокоскоростных полевых транзисторах с использованием высоковольтного драйвера ключей нижнего и верхнего уровней — IR2110. На снимке ниже представлена схема данного усилителя. Там предельно все ясно и понятно даже для не очень опытных радиолюбителей.

Цифровой усилитель на любую мощность звука от 20 до 1260 Вт

Отличительной чертой этой схемы является ее универсальность. Дело в том, что не изменяя саму принципиальную схему, можно получить различные мощности на выходе, а именно от 20 Вт до 1260 Вт. При этом нужно всего лишь устанавливать соответствующие требуемой мощности номиналы деталей, которые определяются по таблице приведенной ниже.

Печатная плата со стороны установленных компонентов

Печатная плата со стороны разводки дорожек

Мощность усилителя звуковой частоты можно рассчитать по таблице показанной ниже:

Во время налаживания УМЗЧ приходится довольно часто измерять его электрические параметры. В том числе и выходную мощность, в особенности когда нужно «выдавить» из схемы все, на что она способна. Для удобства подсчета мощности на выходе усилителя Рвых, нужно определять по данной формуле:

В столбцах таблицы заданы значения Rн (сопротивление нагрузки), в строках — значения Uвых (выходное напряжение), а в крайнем столбце указаны соответствующие им значения Рвых (выходная мощность).

Схема усилителя звука

Принципиальная схема усилителя показана на рис.1. Напряжение питания усилителя 21,5В указано для режима работы УМЗЧ с максимальной громкостью. Размах амплитуды на выходах усилителя звука достигает 20В на нагрузке сопротивлением 4 Ом.

При этом реальная выходная музыкальная мощность, при которой еще отсутствует ограничение амплитуды выходного сигнала, составляет около 5 Вт. При выходной музыкальной мощности более 8 Вт искажения выходного сигнала хорошо заметны не только на дисплее осциллографа, но и на слух.

«Крейсерской» выходной мощности 2×5 Вт более чем достаточно для озвучивания жилой комнаты 20…35 м². Зависимость КНИ (коэффициент нелинейных искажений) от выходной мощности показана на рис.2 (график изготовителя интегральной микросхемы для напряжения питания 28В).

Конструктивно усилитель состоит из двух узлов — источника питания и блока усилителя мощности звуковой частоты. Источник питания смонтирован в одной акустической колонки, а блок усилителя мощности — в другой. Это выравнивает потерю свободного объема в корпусах акустической колонки и оптимизирует охлаждение обоих узлов. Входной стереосигнал поступает на вход DA1 через RC-фильтры R1C1, R2C2, регулятор громкости R1 и разделительные конденсаторы С7, С8. RC-фильтры препятствуют проникновению на вход усилителя мощности радиочастот.

Транзисторы VT1, VT2 и VT3, VT4 включены как двуханодные стабилитроны. Они значительно уменьшают вероятность повреждения DA1 разрядом статического электричества или, например, напряжением с «корпуса» компьютера, которое в момент подключения усилителя мощности низкой частоты к включенному в сеть компьютеру может превышать 300В относительно общего провода усилителя мощности. Коэффициент усиления по напряжению DA1 для каждого канала зависит от соотношения сопротивлений резисторов R5R4 и R6R3.

Демпфирующие цепи R7C16 и R8C17 препятствуют возникновению самовозбуждения DA1 на ультразвуковых частотах. Усиленные сигналы звуковой частоты с выходов усилителя звука поступают на акустические колонки через разделительные конденсаторы С20, С21. Использование на их месте конденсаторов большой емкости уменьшает завал 34 на низких частотах. Включенные параллельно оксидным конденсаторы С18, С19 уменьшают скорость деградации конденсаторов С20, С21.

Дроссели L1, L2 уменьшают проникновение на выход УМЗЧ СВ4 радиочастот, например, от работающего на передачу сотового телефона. Вид на монтаж платы усилителя мощности низкой частоты показан на рис.3. Вид на компоновку блока усилителя звука в корпусе акустической системы показан на рис.4.

Усилители класса D терминология

Мостовая и полумостовая схемы

На рис. 3 показано мостовое построение выходного каскада и LC-фильтра в усилителе класса D. Мост имеет два плеча, выдающих импульсы противоположной полярности на фильтр, состоящий из двух индуктивностей и двух емкостей. Каждое плечо моста содержит два выходных транзистора: верхнее плечо — транзистор, соединенный с положительной шиной питания (MH), и нижнее плечо — транзистор, соединенный с отрицательной шиной питания (ML). Верхнее плечо на рис. 3 образовано pМОП-транзистором. Для этой цели часто используют nМОП-транзистор, что позволяет уменьшить площадь и емкость, однако в этом случае необходима особая техника управления затворами транзисторов .

Рис. 3. Мостовое построение выходного каскада с фильтром нижних частот

В мостовых схемах нередко используется однополярное питание VDD, при этом вместо отрицательной шины питания VSS транзисторы подключаются к общему выводу. При данном напряжении питания мостовая схема включения, являясь по сути дифференциальной, может давать вдвое больший выходной сигнал и вчетверо большую мощность в сравнении с обычной схемой. Обычная (полумостовая) схема включения может иметь однополярное и двухполярное питание, однако при однополярном питании необходимо включать громкоговоритель через блокирующую емкость, чтобы убрать постоянную составляющую выходного напряжения, VDD/2.

Напряжение шин питания может колебаться относительно среднего значения за счет индуктивных токов LC-фильтра. Значение производной напряжения, dV/dt, может быть уменьшено включением больших емкостей между шинами питания, VDD и VSS.

В мостовых схемах индуктивная «подкачка» не страшна, так как индуктивный ток, втекающий в одно плечо, вытекает из другого, создавая таким образом локальную токовую петлю и минимально воздействуя на источники питания.

Характеристики и преимущества усилителей звука

Современный усилитель мощности звука выделяется высокой степенью энергетической эффективности, достигающей 93%

Инженеры уделили внимание экономии свободного пространства в доме. Небольшой форм-фактор и возможность монтажа в область серверной стойки, позволяет исключить возникновение воздушных зазоров

Устройства обладают прекрасными техническими характеристиками и функционируют в частотном диапазоне 5 – 50Гц, при выходной мощности, не превышающей 4 – 8 ОМ.

Есть несколько основных причин приобрести звуковые усилители Sonance:

• приведение в соответствие частотной палитры во время воспроизведения музыки;
• обеспечение оптимального звучания на выходе;
• приведение устройства генерирующего звук и колонок к одним показателям мощности, при использовании разных разъёмов при подключении.

Поключаяакустический усилитель, необходимо добиться тотального совпадения сопротивления с системой. Поэтому рекомендуется обзавестись оборудованием, способным работать в унисон. Эксплуатация высокотехнологичных устройств обеспечит реализацию максимальных возможностей аудио техники.

Высокая степень функциональности

Именно на решение этого вопроса и нацелились инженеры компании, занимаясь разработкой оборудования. Усилители создаются с ЦАП 24бит/96К, позволяющим осуществлять обработку аудио сигналов с высокой степенью разрешения – 4608 Кбит/сек. Устройства выделяются повышенной функциональностью, выражающейся в наличии опции SONARC. Благодаря этой функции удаётся получить доступ к эквалайзеру, созданный специально под динамики выпущенные компанией Sonance.

!Внимание! Производитель позаботился о сокращении расходов потребителей и обеспечил возможность настройки звука посредством эквалайзера. Благодаря этому, покупатели избавляются от дополнительных трат, связанных с приобретением дополнительного оборудования.
Новая линейка отличается компактными размерами и высокой мощностью

Устройства полностью совместимы с сабвуферами Sonance, благодаря чему могут использоваться совместно с целью максимальной реализации возможностей техники и достижения оптимального звучания. Техника обладает оптимальными характеристиками:

• количество каналов;
• уровень выходной мощности;
• рабочее напряжение;
• частотный диапазон;
• стоечный размер.

Благодаря высоким показателям работоспособности и эксплуатационным преимуществам, оборудование демонстрирует прекрасные показатели. Техника не занимает много места и обеспечивает реализацию максимальных возможностей акустической системы. Приобретая продукцию, проконсультируйтесь с менеджером, готовым ответить на интересующие вопросы.

Применяемые радиодетали, электронные компоненты.

Транзистор VT1 — КТ503 (В, Г, Д, Е), чтобы постоянное напряжение коллектор — эмиттер было 60 В или более. Транзистор VT2 — КТ502 (В, Г, Д, Е)

Транзистор VT3 — КТ815 (В, Г). Транзистор VT4 — КТ814 (В, Г). Транзистор VT5 — КТ818 (В, Г). Транзистор VT6 — КТ819 (В, Г).

Резистор R1 — 130 кОм. Резисторы R2, R3 — 6.6 кОм. Резистор R4 — 120 Ом. Резистор R5 — 66 Ом. Резистор R6 — 2 кОм. Резистор R7 — 1 кОм.

Резисторы R8, R10 — 15 кОм. Резистор R9 — 1 кОм.

Резисторы R11, R12 — 60 Ом.

Резисторы R14, R15 — 33 Ом. Резисторы R13, R18 — 100 Ом. Резисторы R16, R17 — 0.1 Ом.

Все электролитические конденсаторы на схеме — 10 000 мкФ 60 В. Все неэлектролитические — керамические 1 мкФ.

Наладка УМЗЧ

Подбором резисторов R1 и R4 добиваемся того, чтобы при замкнутом входе ток через каждый из транзисторов VT1 и VT2 был равен 5 мА. Подбором резистора R9 устанавливаем ток через VT3, VT4. Он должен быть равен 10 мА. Подбирая резисторы R11 и R12, получаем ток через VT5, VT6 20 мА. Резистором R10 добиваемся нулевого выходного напряжения при отсутствии входного сигнала.

При настройке усилителя требуется довольно точный подбор резисторов. Чтобы его выполнить, можно использовать подстроечные резисторы или соединить два резистора последовательно, один из резисторов должен иметь сопротивление в 10 раз меньше другого. Подбирая меньший резистор, можно получить очень тонкую настройку.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Я собрал приведенную схему. Удивлен ее приличными характеристиками, хотя никак не ожидал, судя по ее странному виду, что она их продемонстрирует. Особенно хочу отметить тот факт, что выходной усилитель тока также несколько усиливает напряжение, что значительно упрощает его раскачку, так как не его вход не надо подавать напряжение полного размаха питания. Получение такой амплит Читать ответ…

Еще статьи

Усилитель на полевом транзисторе. FET, MOSFET. Звуковая, низкая частот…
Применение полевых транзисторов в низкочастотных усилителях….

Усилитель звука класса D (Д) большой мощности. Звуковой. УМЗЧ. УНЧ. Сх…
УМЗЧ большой мощности класса D. Ключевой режим….

Акустическая система, акустика. Качество звукоусиливающей, звукоусилит…
Акустическая система и качество усилителей звука. Элементная база усилительной а…

Применение полевых транзисторов, МОП, FET, MOSFET. Использование. Схем…
Типичные схемы с полевыми транзисторами. Применение МОП….

Дифференциальный усилитель, усилительный каскад — схемы. Усиление разн…
Схемы и характеристики дифференциальных усилителей на дискретных элементах и на …

Мощный полевой транзистор irfp2907. МОП, MOSFET. Свойства, параметры, …
Применение и параметры IRFP2907, мощного полевого транзистора, рассчитанного на …

Обратная связь. Класс, качество усилителя мощности звуковой, низкой ч…
Влияние обратной связи на качество усилителей звуковой частоты…

Применение дифференциального усилителя, использование усилительного ка…
Типовые схемы с дифференциальным усилительным каскадом…

Аудиотехника Усилители

NM2117 *** Активный блок обработки сигнала для сабвуферного канала

NM2116 ** Активный 3-х полосный фильтр

NM2115 ** Активный фильтр НЧ для сабвуфера

BM2115 (блок) Активный фильтр НЧ для сабвуфера

NM5201 ** Блок индикации «светящийся столб»

NM5301 ** Блок индикации «бегающая точка»

NM2222 ** Индикатор уровня сигналов «светящийся столб» (двухканальный)

NM2223 ** Индикатор уровня сигналов «бегающая точка» (двухканальный)

NM2202 ** Логарифмический детектор

NK137 ** Микрофонный усилитель

NS018 ** Микрофонный усилитель

NM2051 ** Микрофонный усилитель (двухканальный)

BM2051 (блок) Микрофонный усилитель (двухканальный)

NS041 ** Предварительный усилитель

MK321 Предварительный усилитель

NM2118 ** Предварительный усилитель с балансными входами (двухканальный)

BM2118 (блок) Предварительный усилитель с балансными входами (двухканальный)

NM2114 ** Процессор пространственного звучания (TDA3810)

NK022 ** Стереофонический темброблок

NM2111 ** Стереофонический темброблок

BM2111 (блок) Стереофонический темброблок (LM 1036)

NM2112 ** Стереофонический темброблок

NS061 ** Телефонный усилитель

MK084 Универсальный усилитель НЧ 12 Вт

MK072 Универсальный усилитель НЧ 18 Вт

MK079 Универсальный усилитель НЧ 32 Вт

NK046 ** Усилитель НЧ 1 Вт

NF259 * Усилитель НЧ 2 Вт (TBA820M)

MK063 Усилитель НЧ 3,5 Вт (модуль)

NS026 ** Усилитель НЧ 7 Вт (TBA810S)

NS054 ** Усилитель НЧ 10 Вт (TDA2003)

NK014 ** Усилитель НЧ 12 Вт (TDA2003, авто)

NM2037 ** Усилитель НЧ 18 Вт (TDA2030A)

NM2041 ** Усилитель НЧ 22 Вт (TDA1516BQ/TDA1518BQ, авто)

NK057 ** Усилитель НЧ 22 Вт (TDA2005, мост)

NM2036 ** Усилитель НЧ 32 Вт (TDA2050, Hi-Fi)

MK322 Усилитель НЧ 40 Вт (модуль)

NM2038 ** Усилитель НЧ 44 Вт (TDA2030A+BD907/908, Hi-Fi)

NM2035 ** Усилитель НЧ 50 Вт (TDA1514, Hi-Fi)

NS034 *** Усилитель НЧ 60 Вт

NM2034 ** Усилитель НЧ 70 Вт (TDA1562, авто)

ВM2034 (блок) Усилитель НЧ 70 Вт (TDA1562, авто)

NM2011 *** Усилитель НЧ 80 Вт

NM2011 MOSFET *** Усилитель НЧ 80 Вт

NM2012 *** Усилитель НЧ 80 Вт

NF406 *** Усилитель НЧ 100 Вт

NS090 *** Усилитель НЧ 100 Вт

NM2033 ** Усилитель НЧ 100 Вт (TDA7294)

ВM2033 (блок) Усилитель НЧ 100 Вт (TDA7294)

NM2042 ** Усилитель НЧ 140 Вт (TDA7293, Hi-Fi)

ВM2042 (блок) Усилитель НЧ 140 Вт (TDA7293, Hi-Fi)

NM2045 *** Усилитель НЧ 140 Вт или 2х80 Вт (D-класс, TDA8929+TDA8927)

NK140 *** Усилитель НЧ 200 Вт (TDA2030, мост)

NK040 ** Усилитель НЧ 2х2,5 Вт

NK030 ** Усилитель НЧ 2х8 Вт

NS175 ** Усилитель НЧ 2х18 Вт (TDA2030)

NM2044 ** Усилитель НЧ 2×22 Вт (TA8210AH/AL, авто)

NM2039 ** Усилитель 2х40 Вт (TDA8560Q/TDA8563Q)

ВM2039 (блок) Усилитель 2х40 Вт (TDA8560Q/TDA8563Q)

NM2021 ** Усилитель НЧ 4х11 Вт/2х22 Вт (TDA1554)

NM2031 ** Усилитель НЧ 4х30 Вт (TDA7385, авто)

NM2032 ** Усилитель НЧ 4х40 Вт (TDA7386, авто)

ВM2032 (блок) Усилитель НЧ 4х40 Вт (TDA7386, авто)

NM2040 ** Усилитель НЧ 4X40 Вт (TDA8571J, авто)

NM2043 ** Усилитель НЧ 4х77 Вт (TDA7560, авто)

NM2113 ** Электронный коммутатор сигналов (TDA1029)

Технически высококачественный УНЧ vs Аудиофильский усилитель НЧ

Как показывает опыт, это не одно и тоже. Усилители, формально обладающие очень хорошими параметрами, нередко звучат отвратительно. Если у Вас есть такая возможность, проведите эксперимент. Возьмите трехкаскадный ламповый усилитель без обратной связи с двухтактным выходным каскадом, работающим в классе А, то есть на линейном участке характеристики. Такие усилители можно встретить в радиоэлектронных ВУЗах в составе стендов для обучения студентов. Подключите его к качественной акустической системе, подайте на него качественный музыкальный сигнал, послушайте. Прелесть. Измерьте параметры усилителя. Коэффициент гармоник около 5%. Ужас. Теперь введем небольшую обратную связь по напряжению, подадим часть сигнала с выхода на вход в противофазе к входному сигналу. Измерим параметры усилителя. Коэффициент гармоник упал до 1%. Но качество. Такой усилитель уже не назовешь хорошим.

Продолжим эксперимент. Теперь подключим выход усилителя не к качественной акустической системе, а к динамической головке, просто лежащей на столе. Сначала послушаем усилитель с обратной связью. Плохо. Теперь уберем обратную связь. Стало просто ужасно. То есть на плохую звуковую систему усилитель без обратной связи работает хуже, чем с обратной связью.

То, что я здесь написал, не какая-то аудиофильская заумь, разницу в качестве звучания заметит любой человек, вообще склонный слушать музыку.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Дифференциальный усилитель, усилительный каскад — схемы. Усиление разн…
Схемы и характеристики дифференциальных усилителей на дискретных элементах и на …

Применение полевых транзисторов, МОП, FET, MOSFET. Использование. Схем…
Типичные схемы с полевыми транзисторами. Применение МОП….

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо…
Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи….

Цветомузыка, цветомузыкальное оборудование своими руками. Схема ЦМУ, к…
Как самому сделать цвето-музыку. Оригинальная конструкция цвето-музыкальной сист…

Двухполярный, двухполупериодный бестрансформаторный источник питания, …
Примеры схем двуполярного и двухполупериодного бестрансформаторного источника пи…

Мощный полевой транзистор irfp2907. МОП, MOSFET. Свойства, параметры, …
Применение и параметры IRFP2907, мощного полевого транзистора, рассчитанного на …

Генератор синусоидального напряжения, сигнала, синуса, синусоиды. Гир…
Расчет гиратора и генератора синусоидального сигнала на нем….

Проверка биполярного, полевого транзисторов, МОП, FET, MOSFET. Провери…
Как проверить исправность биполярного и полевого транзисторов. Методика испытани…