Усилитель д класса: режим работы выходного каскада

Содержание

Схема

Учитывая, что LM317 может работать с максимальным током в 1,5 А, на выходе получаем относительно небольшую выходную мощность. К счастью, это ограничение можно преодолеть путем соединения нескольких LM317 параллельно, как представлено на схеме:

Увеличение по клику

Максимальное входное напряжение для LM317 составляет 40 В, поэтому, казалось бы, запитать усилитель можно от двухполярного источника с напряжением не более ±20 V. Однако, операционный усилитель, допускает работу с максимальным напряжением питания ±18 В. Поэтому, по мнению автора, работа схемы от источника питания с напряжением ±15В будет вполне разумным и безопасным решением.

Определившись с напряжением питания мы можем рассчитать необходимый ток покоя. Для нагрузки сопротивлением 8 Ом он составит 15 В/8Ω=1,875 А. Теоретическая максимальная мощность будет составлять около 14 Вт, хотя на практике получилось 12 Вт при чисто резистивной нагрузке. Так как акустическая система далека по своим свойствам от резистивной нагрузки, ток покоя следует взять несколько больший, например, 2,2А. В этом случае величина токозадающего резистора составит 1,25/2,2=0,56 Ω.

При этом на резисторе будет рассеивать чуть меньше 3 Вт, поэтому рекомендуется использовать резистор мощностью не менее 5 Вт. При таких параметрах потребляемая мощность одного канала усилителя составит 30×2,2=66 Вт.

А что вы хотели? Класс «А»!

Сборка

Установка усилителя в машину своими руками предусматривает предварительную проверку работоспособности изготовленных блоков, которые затем монтируются в корпус из металла или пластика. Кожух изготавливается самостоятельно, допускается применение корпусов от вышедшей из строя электронной техники (например, старого видеомагнитофона или проигрывателя DVD-дисков). Фронтальная часть кожуха используется для установки контрольных светодиодов и регуляторов; рекомендуется наклеить бирки с указанием назначения органов управления и индикаторов.

Используемые в конструкции микросхемы и транзисторы располагаются в зоне притока холодного воздуха и оборудуются теплоотводами из алюминия или меди. Между электронными компонентами и радиаторами монтируются специальные прокладки; допускается применение кремний-органической теплопроводной пасты. Для улучшения условий охлаждения используется электрический вентилятор (от процессора или блока питания компьютера). Поток воздуха направляется на элементы с наиболее напряженным тепловым режимом работы (например, усилитель для фронтальной акустики).

Корпус сабвуфера

Низкочастотные динамики поставляются заказчикам в готовых корпусах, но существуют модели без внешней оболочки. Для изготовления кожуха потребуется древесностружечная плита или плита МДФ, обладающая повышенной прочностью и устойчивостью к воздействию влаги. Рекомендуется применять материал толщиной не менее 22 мм; для резки используется ножовка с мелкими зубьями, также потребуется инструмент для получения отверстий для корпуса динамика и канала фазоинвертора.

Для расчета параметров ящика используется приложение WinISD; вырезанные панели соединяются винтами длиной 50 мм; линии стыка обрабатываются герметиком на силиконовой основе (для устранения посторонних шумов и свиста при работе). Для обеспечения повышенной прочности необходимо предварительно просверлить отверстия для шурупов, а затем закрутить винты на место. Внешняя поверхность покрывается слоем ковролина, обеспечивающим дополнительную виброизоляцию.

Простая схема усилителя звука изготовленного своими руками

При создании самодельного устройства, радиолюбителю приходится решать много различных задач. Одна из них связана с выходной мощностью, которая ограничивается напряжением питания. Прежде всего, это касается систем для автомобиля, так как они получают питание от бортовой сети. Образцовым вариантом будет приминение отдельных микросхем. Схема полного усилителя звука – это предварительный каскад с эффективными регуляторами тембра и оконечный блок. Предложенная конструкция содержит следующие характеристики:

  • Выходная мощность – 20 W X 2
  • Полоса частот – 40 – 18 000 Гц
  • Коэффициент искажений – 1,0%
  • Напряжение питания – 8-18 В

Усилитель звука для колонок схема печатной платы Мощный усилитель на микросхеме собранный своими руками можно использовать в домашних условиях или установить в автомобиле.

Особенности микросхемы УМЗЧ TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2012D2 фирмы Texas Instruments представляет собой стереофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Она имеет дифференциальные входы и раздельные входы плавного выключения (SHUTDOWN) для каждого из стереоканалов, а также общий генератор пилообразного напряжения без внешних времязадающих цепей. Условно можно говорить, что УМЗЧ TPA2012D2 — это два усовершенствованных УМЗЧ TPA2000D1 в одном корпусе. Это видно из функциональной схемы микросхемы TPA2012D2 (рис. 8).

Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments (Рис. 8)


Рис. 8. Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Напряжение питания микросхемы 2,5–5,5 В. При напряжении питания 5 В на нагрузке 4 Ом она обеспечивает выходную мощность до 2,1 Вт, а на нагрузке 8 Ом — 1,4 Вт в каждом канале. При питании от источника 3,6 В и нагрузке 8 Ом — 720 мВт в каждом канале.

Микросхема изготавливается в корпусе QFN размером 4×4 мм, который имеет 20 выводов (рис. 10). Кроме того, планируется «упаковка» микросхем в корпус WCSP еще меньших размеров (2×2 мм), с 16 каплеобразными выводами. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 в обоих корпусах сведено в таблицу 4.

Типовое включение микросхемы TPA2012D2 (Рис. 9)


Рис. 9. Типовое включение микросхемы TPA2012D2

Расположение выводов корпуса 20QFN (Рис. 10)

Рис. 10. Расположение выводов корпуса 20QFN
Таблица 4. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Как сделать самому

Усилитель звука в автомобиле можно сделать своими руками, используя готовые наборы. Это упростит проверку и наладку, сократит вероятность ошибок, способных привести к неправильной работе. Еще одно достоинство заключается в том, что не потребуются радиотехнические навыки.

Набор для самостоятельной сборки усилителя состоит из блоков ограничителя, предусилителя, усилителя мощности, кроссовера, стабилизатора и устройства управления. Другой вариант — сборка устройства из дискретных деталей по схеме.

Корпус

Он должен обеспечивать надлежащее охлаждение компонентов усилителя, которые могут нагреваться во время работы. Для этого следует предусмотреть щели или отверстия, которые должны располагаться как можно ближе к выходной микросхеме. Для улучшения охлаждения мощного усилителя устанавливается вентилятор, рассчитанный на 12 В. Он обеспечит дополнительную защиту от перегрева.

Корпус можно изготовить из фанеры или металла, например, листового алюминия или жести. В этом случае необходимо обеспечить изоляцию компонентов и платы устройства. Для улучшения экранирования можно соединить отрицательный полюс платы с корпусом. На нем нужно предусмотреть посадочные места под клеммы, которые прикрепляются с обратной стороны. Чтобы не ошибиться при подключении, следует нанести на корпус пояснительные надписи.

Усилитель для колонок

Вначале рекомендуется сделать фильтр питания с предохранителем. Его номинал составляет не менее 20 А. В состав самого фильтра входит дроссель, который можно взять с неисправной магнитолы, и конденсаторы. Они объединяются в батарею для повышения эффективности работы.

Емкость фильтра должна быть не менее 6000 мкФ. Чем она больше, тем лучше будет работать усилитель на большой громкости. Для автоматического включения устройства следует установить механическое или электронное реле управления. Обмотка подключается к массе и голубому с белой полосой проводу магнитолы. Контакты включаются в разрыв плюсового провода перед конденсатором фильтра.

Если собирается автоусилитель звука своими руками из готового набора, то следует соединить блоки в соответствии с инструкцией. Усилитель и предусилитель подключаются друг к другу прилагаемыми кабелями. К этим блокам подсоединяется стабилизатор питания или преобразователь напряжения, если для нормальной работы микросхемы необходимо более 14 В.

Если усилитель собирается на плате из отдельных деталей, то потребуется припаять их к нужным точкам. При подключении этого устройства напрямую к выходам динамиков магнитолы необходимо предусмотреть регулируемый делитель. Он не потребуется, если подключение осуществляется к линейному выходу низкого уровня. В разрыв выводов колонок включаются проволочные резисторы, необходимые для защиты и согласования. Их сопротивление — 1-2 Ом.

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments представляет собой монофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Микросхема способна развивать мощность 2 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом и нелинейных искажениях менее 1%. Диапазон рабочих температур составляет –40…+85 °C. Коэффициент усиления микросхемы можно устанавливать равным 6 дБ (2 раза), 12 дБ (4 раза), 18 дБ (8 раз) и 23,5 дБ (15 раз), задавая логические уровни на входах установки усиления GAIN0 и GAIN1. Она питается от одиночного источника питания +2,7…+5,5 В. Микросхема УМЗЧ TPA2000D1 изготавливается в одном из двух корпусов для поверхностного монтажа: TSSOP с 16 выводами (TPA2000D1PW) или MicroStar Junior BGA с 48 выводами (TPA2000D1GQC). Эти корпуса в фирменной документации называют и обозначают по-разному. Так, первый из них может обозначаться как 16TSSOP, PW или R-PDSO-G16, а второй — 48VFBGA, GQC или S-PBGA-N48.

Корпус 16TSSOP достаточно распространен. Поэтому его внешний вид и расположение выводов мы не приводим. Его размеры 5×4,5мм (без выводов). Он имеет двустороннее расположение выводов с шагом 0,65 мм. Корпус 48VFBGA (рис. 5) встречается заметно реже. Он имеет 48 выводов каплеобразной формы, которые расположены снизу корпуса в виде матрицы 7×7 с шагом 0,5 мм. Вывод С3 отсутствует. Размер корпуса 4×4 мм.

Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA) (Рис. 5)

Рис. 5. Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA)

Функциональная схема TPA2000D1 показана на рис. 6, а назначение выводов микросхемы сведено в таблицу 2. В таблице 3 показана зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1.

Функциональная схема микросхемы TPA2000D1 (Рис. 6)


Рис. 6. Функциональная схема микросхемы TPA2000D1
Таблица 2. Назначение выводов микросхемы TPA2000D1 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Таблица 3. Зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1

Из рис. 6 и таблицы 2 видно, что в микросхема TPA2000D1 имеет дифференциальный вход, мостовой выход и вход SHUTDOWN. При подаче низкого потенциала на вход SHUTDOWN выходные каскады обоих каналов плавно запираются, и потребление микросхемы значительно снижается. При высоком уровне управляющего напряжения на этом выводе схема запуска и защиты (Start-Up Protection Logic) поддерживает микросхему во включенном состояниии отключает ее только при перегрузке.

Типовая схема включения микросхемы TPA2000D1 показана на рис. 7.

Типовое включение микросхемы TPA2000D1 (Рис. 7)


Рис. 7. Типовое включение микросхемы TPA2000D1

Конденсаторы C4, C5, C6, C8 блокируют источник питания по переменной составляющей тока микросхемы. Конденсаторы C2, C3 — разделительные, а C7 блокирует неинвертирующие входы обоих каналов усиления напряжения, создавая заземленную среднюю точку. R1, C1 — времязадающая цепь генератора пилообразного напряжения (Ramp Generator). Для обеспечения устойчивой работы ШИМ и всей схемы частота этого генератора должна быть в пределах 200–300 кГц. Эту частоту можно посчитать по формуле: fs = 6,6/R1×C1.

Указанные на схеме рис. 7 номиналы R1 и C1 обеспечивают рабочую частоту 250 кГц. Резистор времязадающей цепи должен иметь допуск не более 10%, а конденсатор — 5%.

Усилитель своими руками 100Вт/200Вт

На вход первого транзистора ставится регулятор громкости переменный резистор 47 кОм, он же снижает уровень шума усилителя.

При минимальной громкости шум не прослушивается, а при максимальной маскируется полезным сигналом.

Параметры изделия: 150Вт на нагрузку 4 Ом и 100Вт на нагрузку 8 Ом.

Второй усилитель звука лишен недостатков первого, что касается шума. Усилитель работает в классе В, диоды D2-D3-D4 задают данный режим работы выходным транзисторам VT4-VT5.

Транзисторы VT3-VT5 устанавливаются на теплоотвод, через изолирующие прокладки применяя при этом термопасту.

Сделанный УНЧ своими руками можно применить в активной колонке, сабвуфере воспроизведения низких частот превосходны.

В этой статье на нашем сайте www.radiochipi.ru мы расскажем вам как самостоятельно собрать усилители звука, что и позволит сэкономить на покупке уже готовых моделей.

Какой усилитель мощности будет лучшим?

Единого мнения о том какой тип усилителя лучший не существует. В настоящее время имеется возможность самостоятельной сборки двух типов усилителей звука:

Ламповые модели пользовались популярностью в недалёком прошлом. Они отличаются увеличенными размерами и повышенным потреблением электроэнергии.

Но при этом подобные ламповые усилители превосходят своих конкурентов по качеству звучания.

Транзисторные усилители имеют компактный размер и малое потребление электроэнергии. При этом они обеспечивают отличное качество звука.

С чего начать работу?

Для начала вам надлежит определиться с мощностью будущего усилителя. Стандартным параметром мощности для использования усилителя в домашних условиях является уровень в 30 – 50 Вт. Если же вам нужно изготовить простой усилитель звука, который будет использоваться для масштабных мероприятий, мощность может составлять 200-300 ватт.

Для работы нам потребуются следующие инструменты:

  • Набор отверток.
  • Мультиметр.
  • Паяльник.
  • Материал для изготовления корпуса.
  • Электродетали.
  • Текстолит для печатной платы.

По сути, печатные платы являются основой для будущего усилителя. Собрать её в домашних условиях не составит сложности.

Для выполнения печатной платы своими руками вам потребуется:

  • Текстолит, имеющий медную фольгу.
  • Моющее средство.
  • Бытовой утюг.
  • Самоклеящаяся китайская плёнка.
  • Лазерный принтер.
  • Сверло для работы с платой.

Кусок хлопчатобумажной ткани или марлевый тампон. Вырезаем из текстолита заготовку будущей платы. Оставьте с каждой из сторон сантиметровый запас. При помощи моющего средства необходимо обработать кусок текстолита, чтобы медная фольга получила розовый цвет. Промываем сделанную нами заготовку и тщательно её выслушиваем.

Приклеиваем самоклеящуюся плёнку к листу формата А4. Распечатываем на принтере заготовку будущей платы. Рекомендуется установить на максимум подачу тонера в принтер. На рабочую поверхность следует уложить фанеру, старую книгу и сверху плату фольгой вверх. Все накрываем офисной бумагой и тщательно прогреваем горячим утюгом. Прогревать нужно около 1 минуты.

Наносим распечатанную схему с листа бумаги на разогретую плату. Накрываем сверху плату листом бумаги и в течение 30 секунд прогреваем утюгом. Разглаживает рисунок при помощи тампона поперечными и продольными движениями. Дождитесь остывания заготовки, после чего можно снять с неё подложку.

Как сделать простейший усилитель звука

Многие интересуются способом изготовления портативных колонок или динамиков для смартфонов и планшетов. Однако перед тем, как приступить к изготовлению самих динамиков, нужно позаботиться об усилителе. В этом материале мы сделаем обзор видеоролика, который посвящен сборке простейшего усилителя.

А начнем с просмотра авторского видеоматериала

Итак, что же нам понадобится, чтобы собрать усилитель: — коннектор для кроны; — крона на 9 вольт; — динамик 0.5-1 Вт и сопротивлением 8 Ом; — мини джек на 3.5 мм; — резистор на 10 Ом; — выключатель; — микросхема ЛМ386; — конденсатор на 10 вольт.

Чтобы процесс сборки не показался очень сложным, представляем вашему вниманию схему будущего усилителя.

Посмотрев на микросхему с более близкого расстояния, можно увидеть, что она имеет по четырем лапкам с обеих сторон. В сумме получается 8 лапок. Для того, чтобы не перепутать и не перевернуть микросхему вверх ногами и тем самым ошибиться с пайкой, на микросхеме предусмотрена небольшая метка похожая на полукруг. Эта метка должна располагаться сверху.

Начнем с пайки первого провода, который будет идти к выключателю и плюсовому контакту кроны. Этот проводок необходимо припаять к шестой лапке микросхеме, то есть второй снизу на правой стороне.

Следующий конец проводка необходимо припаять к выключателю. Тут стоит отметить, что по словам автора идеи, сама схема не представляет никакой трудности и со сборкой может справиться даже тот, кто не имеет особых навыков в электронике.

После успешной пайки первого провода нужно перейти ко второму контакту выключателя, который на данный момент свободен. Тут нужно припаять плюсовой провод, идущий от коннектора кроны. После такой несложной пайки, можно сказать, что первый этап изготовления усилителя успешным образом пройден.

Перейдем к следующей лапке, которая на схеме отмечена цифрой 5 и находиться непосредственно под шестой лапкой, то есть той, к которой мы припаяли провод на предыдущем этапе работы. К этой лапке нужно припаять плюсовой контакт конденсатора.

От конденсатора у нас остается минусовой контакт, который необходимо припаять к плюсовому контакту динамика. При желании можно отказаться от прямой пайки конденсатора к динамику, чтобы уберечь его от возможных повреждений, как это делает автор. В таком случае нужно укоротить контакт конденсатора и удлинить его проводком.

После этого можно припаять проводок от минуса конденсатора к плюсу динамика.

Минусовой контакт динамика необходимо припаять к четвертой и второй лапкам на микросхеме. Соответственно это нижняя и вторая сверху лапки на левой стороне. Для этого берем проводок и припаиваем к минусу динамика.

После этого соединяем этот провод с четвертой лапке микросхемы.

Чтобы соединить этот же провод со второй лапкой, необходимо сделать перемычку. Берем короткий проводок. Один конец припаиваем к четвертой лапке, на которой уже есть один провод, а второй конец – ко второй лапке.

К третей лапке с левой стороны, то есть той, которая находиться между предыдущими двумя, мы должны припаять резистор.

Ко второй ножке резистора припаиваем проводок, который будет идти к плюсовому контакте на мини джеке.

Разбираем мини джек. На мини джеке, который использует автор, есть два контакта – на левый и правый каналы. Их нужно соединить между собой и припаиваем провод, идущий от резистора к контактам.

Минус или массу от джека нужно припаять к минусовому контакту на динамике.

В заключении остается припаять минус от коннектора кроны к минусу на динамике.

После таких несложных манипуляций можно получить очень эффектный усилитель, который мы будем использовать для изготовления портативной колонки для планшета или смартфона.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Основная операция

Усилители класса D работают, генерируя последовательность прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды, но с различной шириной и разделением, или с переменным числом в единицу времени, представляя изменения амплитуды входного аналогового аудиосигнала. Часы модулятора могут синхронизироваться с входящим цифровым аудиосигналом, что устраняет необходимость преобразования сигнала в аналоговый. Затем выход модулятора используется для попеременного включения и выключения выходных транзисторов

Особое внимание уделяется тому, чтобы пара транзисторов никогда не могла проводить вместе, так как это может вызвать короткое замыкание между шинами питания транзисторов. Поскольку транзисторы либо полностью «включены», либо полностью «выключены», они проводят очень мало времени в линейной области и рассеивают очень мало энергии

Это основная причина их высокой эффективности. Простой фильтр нижних частот, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, обеспечивает путь для низких частот звукового сигнала, оставляя позади высокочастотные импульсы. В приложениях, чувствительных к стоимости, выходной фильтр иногда не используется. В этом случае схема полагается на индуктивность громкоговорителя, чтобы ВЧ-компонент не нагревал звуковую катушку.

Структура силового каскада класса D в некоторой степени сравнима со структурой синхронно выпрямленного понижающего преобразователя (тип неизолированного импульсного источника питания (SMPS) ), но работает в обратном направлении. В то время как понижающие преобразователи обычно функционируют как регуляторы напряжения , обеспечивая постоянное напряжение постоянного тока переменной нагрузке, и могут подавать только ток (одноквадрантный режим работы), усилитель класса D подает постоянно изменяющееся напряжение на фиксированную нагрузку, где ток и напряжение может самостоятельно менять знак (четырехквадрантная операция). Коммутационный усилитель не следует путать с линейными усилителями, которые используют SMPS в качестве источника постоянного тока. Коммутационный усилитель может использовать любой тип источника питания (например, автомобильный аккумулятор или внутренний SMPS), но определяющей характеристикой является то, что сам процесс усиления работает путем переключения. В отличие от SMPS, усилитель выполняет гораздо более важную работу — не допускать попадания нежелательных артефактов на выход. Обратная связь почти всегда используется по тем же причинам, что и в традиционных аналоговых усилителях, для уменьшения шума и искажений.

Теоретическая энергоэффективность усилителей класса D составляет 100%. Другими словами, вся мощность, подаваемая на него, передается нагрузке, ни одна из них не превращается в тепло. Это связано с тем, что идеальный переключатель в состоянии «включено» будет проводить весь ток, но не будет иметь потерь напряжения на нем, следовательно, тепло не будет рассеиваться. И когда он выключен, на нем будет полное напряжение питания, но через него не будет протекать ток утечки, и снова не будет рассеиваться тепла. Реальные силовые полевые МОП-транзисторы не являются идеальными переключателями, но их практический КПД превышает 90%. Напротив, линейные усилители класса AB всегда работают как с протекающим током, так и с напряжением на силовых устройствах. Идеальный имеет теоретический максимальный КПД 78%. (чисто линейные, устройства всегда включены) имеют теоретический максимальный КПД 50%, а некоторые версии имеют КПД ниже 20%.

Пошаговое руководство по изготовлению

Работы по изготовлению усилителя звука выполняются в соответствии со следующим руководством. Как сделать усилитель для колонок:

Если в работе будет использоваться не покупная макетная плата, а самостоятельно изготовленный модуль, следует в первую очередь заняться его оформлением. С помощью обыкновенной кисточки и лака на плате прорисовываются дорожки, соответствующие топологии выбранной схемы

Обратите внимание на то, что пересекающихся канавок в схеме быть не должно.
Плата высушивается, а затем погружается в заранее разведенный раствор хлорного железа. Модуль следует травить в течение длительного времени – от нескольких часов до суток

В том случае, если раствор хлорного железа подогревается, времени на травление уйдет намного меньше, но и понизиться качество защитного слоя.
На плате с помощью дрели высверливаются отверстия под выбранные радиоэлементы.
Канавки, расположенные на плате, покрываются припоем. Затем следует черед установки радиодеталей, монтаж которых следует производить в точном соответствии с выбранной схемой. После предварительного монтажа все детали запаиваются.
Радиатор монтируется на плоскости подложки платы.
С помощью паяльной станции соединяются провода, ведущие на звуковой выход.
К практически собранному усилителю присоединяются колонки.
На вход подается сигнал с помощью обычного плеера или смартфона.
Подается питание и проводится окончательный тест собранного усилителя.

Цифровая реализация

Цифровой усилитель D-класса состоит из блоков обработки и передачи цифровых данных, реализованных на микроконтроллере, и блока генерирования ШИМ-сигнала. Он может быть реализован как внешнее, автономное устройство к уже готовой аудиосистеме. Однако это ведет к дополнительным расходам (нужно приобрести и припаять микросхемы) и потенциальному росту стоимости отладки интерфейса между источником входного аудиосигнала и усилителем.

Усилитель звука на микросхеме микроконтроллера характеризуется следующим:

• частота ШИМ-сигнала (дискретизации) должна быть не менее чем в 10 раз выше, чем максимальная частота входного сигнала, чтобы можно было его адекватно реконструировать на выходе усилителя;

• высокой разрешающей способностью процесса управления шириной ШИМ-импульсов для предотвращения искажений квантования выходного сигнала;

• наличием метода взятия выборок входного аналогового сигнала;

• быстродействующим ядром для цифровой обработки и управления данными;

• интерфейсом для передачи ШИМ-сигнала на внешние MOSFET-транзисторы.

Примером реализации устройства, способного удовлетворить все эти требования, является 32-разрядный микроконтроллер типа SiM3U1xx с быстродействующими периферийными устройствами ввода/вывода производства компании Silicon Labs (Остин, Техас, США). Эти микроконтроллеры однозначно подходят для нетрадиционных приложений типа усилителей мощности класса D, непосредственно подключающихся к динамикам. Единственные внешние компоненты, необходимые для аудиоусилителя на SiM3U1xx, являются дроссель и несколько конденсаторов. Устройства ввода-вывода также имеют программируемое ограничение тока, позволяют использовать до 16 уровней громкости без необходимости прошивки для масштабирования аудиоданных, экономя при этом время и объем памяти. Поскольку они запитаны отдельным от остальной части устройства напряжением, то их можно подключать к внешним мощным МОП-транзисторам.

SiM3U1xx-устройства также включают USB-трансивер, совместимый с USB-аудиоинтерфейсом, встроенную флэш-память на 256 Кб, два 12-разрядных аналого-цифровых преобразователя, осуществляющих оцифровку потокового аудио с ПК или портативного музыкального проигрывателя. Структурная схема устройства показана на рисунке. Оно вполне может использоваться как усилитель в машину.

Аудиомодули и платы усилителей с Али и не только

Одни из самых лучших, мощных, функциональных модулей для самодельных акустических систем, усилителей.

Подойдут для ремонта или модернизации имеющихся музыкальных центров и магнитол.

Модули отличаются по назначению, компоновке и фунционалу: есть предусилители, есть оконечные усилители. Ряд плат оборудованы регулировкой громкости и тона, а часть имеют соединение блютуз.

СТЕРЕОУСИЛИТЕЛЬ УСИЛИТЕЛЬ LUSYA CSR64215 С BLUETOOTH 4.2 APT-X

Создан на базе чипа CSR64215 и поддерживает несколько протоколов. Фактически, это готовый модуль для сборки аудиосистемы и интегрирования в существующую.

ОБАЛДЕННЫЙ АУДИОМОДУЛЬ ЦАП LUSYA CSR8675 BLUETOOTH 5.0 24БИТА ЗА $27

Модуль блютуз на чипе CSR8675, в качестве ЦАП служит PCM5102A. Есть поддержка APT-X. Фактически это законченный модуль, просто добавляем питание и на выход пассивные колонки или динамики.

Предварительный усилитель (4 канала) с регулировкой NE5532 Stereo Pre-amp Preamplifier

Подходит для регулировки звука по разным каналам. Можно использовать в купе с оконечными усилителями мощности, разделив каналы — НЧ мощный (сабвуфер), пара СЧ+ВЧ с отдельным усилителем.

Модуль усилителя TPA3116 50W*2+100W 2.1 Channel

Готовый мощный модуль усилителя мощности и регулировкой громкости и тона. Подходит для создания акустических систем 2.1 (колонки с сабвуфером).

TDA7492 Wireless BT 4.0 50W+50W 2-channel

Данный усилитель является одним из самых недорогих с беспроводным модулем. Выходая мощность 2х50Вт.

Модуль TDA7498E 2*160W Dual Channel

Более мощный вариант оконечного усилителя мощности. Плата обеспечивает выход до 160 Вт на каждый из двух каналов. Имеется штатное активное охлаждение.

XH-M548 BT Dual ChannelМодуль

Компактная плата усилителя мощности и беспроводным модулем. Хороший вариант для модернизации имеющегося (старого) музыкального центра.

Модуль XH-M252 AC 24V Stereo TDA8954TH Dual Chip 2 * 420W

Один из самых мощных в подборке. Оконечный усилитель на 2 канала по 420 Вт. Питается от 24 Вольт.

XH-M258 Stereo TDA8954TH Dual Chip 2 * 420WМодуль

Лучшее предложение — усилитель на 2 канала по 420 Вт с активным охлаждением и индуктивными фильтрами на выходе.

Модуль TPA3116D2 Subwoofer with Volume Potentiometer 2*50W+100W

Усилитель 2.1 для сабвуфра. Мощность НЧ канала 100Вт, плюс два канала по 50 Вт.

Модуль TDA7498 2*100W

Компактный усилитель 2х100 Вт с пассивным охлаждением. Из-за небольших размеров платы подходит для встраивания в существующие системы.

Модуль TPA3116D2 2*50W+100W 4.2 Channel

Комбинированный модуль усилителя 2.1, пара каналов по 50Вт и канал сабвуфера 100Вт. Есть регулировка уровней звука.

Обращаю ваше внимание, что в магазине tomtop.com появились купоны со скидками -3$ от 12$, -5$ от 25$ и -7$ от 60 $

$3 от $12: 25OFFTT, (доступно 100шт.) $5 от $25: 20OFFTT,(доступно 100шт.) $7 от $60: 11OFFTT, (доступно 100шт.)

Терминология

Термин «класс D» иногда неправильно понимают как означающий « цифровой » усилитель. Хотя некоторые усилители класса D действительно могут управляться цифровыми схемами или включать устройства цифровой обработки сигналов, силовой каскад имеет дело с напряжением и током как функцией неквантованного времени. Малейший шум, погрешность синхронизации, пульсации напряжения или любая другая неидеальность немедленно приводят к необратимому изменению выходного сигнала. Те же ошибки в цифровой системе приведут к неверным результатам только тогда, когда они станут настолько большими, что сигнал, представляющий цифру, будет искажен до неузнаваемости. До этого момента неидеальности не влияли на передаваемый сигнал. Как правило, цифровые сигналы квантуются как по амплитуде, так и по длине волны, тогда как аналоговые сигналы квантуются в одной (например, ШИМ) или (обычно) ни в одной величине.

Усилитель для колонок своими руками для чайников

Обычно конструкции с большой выходной мощностью используют для сабвуферов, но если имеются мощные акустические системы, то такую конструкцию можно использовать для озвучивания больших помещений. Таким УНЧ требуется правильно подобранный источник питания, а для корректной работы нужно продумать охлаждение выходных каскадов или корпуса мощной микросхемы.

Простая схема низкочастотного блока большой мощности может быть собрана на нескольких типах интегральных микросхем, но нумерация выводов не меняется. Выходная мощность (W) соответствует следующим типам микросхем:

  • PA01 – 50
  • OPA12 – 60
  • TSC1468 – 120
  • PA04 – 400
  • PA03 – 1000

Самодельные усилители звука, сделанные своими руками при использовании исправных элементов и аккуратном монтаже, смогут обеспечить хорошие параметры. Питание конструкции осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением от 15 до 45 вольт. Кроме РА01 максимальное напряжение для которой, не должно превышать 28 вольт. В качестве нагрузки используются широкополосные колонки, так как амплитудно-частотная характеристика достаточно линейна в диапазоне 10 Гц-40 кГц. Коэффициент нелинейных искажений на частоте 1 кГц и выходной мощности 50 ватт не превышает 0,005%. Несмотря на то, что микросхемы достаточно дорогие на них можно собрать хороший усилитель звука.

Обзор микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Корпорация Texas Instruments производит множество микросхем для УМЗЧ класса D. До сих пор в изделиях и в продаже можно встретить микросхемы первого поколения, такие как TL1451, TL1453 и другие, которые были разработаны еще в начале 80-х годов. Но на много интереснее более поздние микросхемы УМЗЧ класса D. В одном из последних релизов представлено 19 таких микросхем. Их основные параметры и характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Рассмотрим подробнее две микросхемы УМЗЧ класса D из этой таблицы, одна из которых — монофонический усилитель, а другая — стереофонический.

TDA8567q 4х25 Вт

Мостовой усилитель класса Hi – Fi на четыре канала. Открыть в полном размере

Есть защита от короткого замыкания выходного каскада и термозащита с уменьшением выходной мощности при перегреве. А еще микросхема обладает защитой от колебаний напряжения и режимом отключения. Еще данная микросхема обладает режимом вкл/выкл входного сигнала(режим Mute), и защитой при подаче напряжения на схему от «щелчка».

Характеристики микросхемы

Параметр Значение
Uпит 6-18 В
Iвых 7,5 А
Iпокоя 230 мА
Pвых 4х25 Вт
Rвх 30 кОм
Коэффициент усиления 26 дБ
Полоса частот 20-20000 Гц
Коэффициент гармоник 0,05 %
Rнагр 4 Ом

Назначение выводов

Номер вывода Назначение
1 Напряжение питания
2 Выход 1+
3 Общий
4 Выход 1-
5 Выход 2-
6 Общий
7 Выход 2+
8 Напряжение питания
9 Диагностика
10 Вход 1
11 Вход 2
12 Общий сигнальный
13 Вход 3
14 Вход 4
15 Выбор режима
16 Напряжение питания
17 Выход 3+
18 Общий
19 Выход 3-
20 Выход 4-
21 Общий
22 Выход 4+
23 Напряжение питания

↑ Звучание

Я прослушивал мой усилитель с ламповым предусилителем на 12AU7, т. к. он обеспечивает наиболее чистый звук. Я понятия не имею об коэффициентах искажений этого усилителя и т. п. цифрах, лишь скажу, что у него точная звукопередача и деликатно текстурированный тембральный окрас. Для работы с усилителем требуется высокочувствительная, эффективная аккустика, т. к. он выдаёт ок. 5 Ватт RMS (и до 15 Ватт на пиках, что я ясно наблюдал на экране осциллографа). Передача басса оказалась значительно лучшей, чем можно было ожидать от такого решения. Усилитель с легкостью раскачивает мои 12-ти дюймовые трех-полосные колонки.