"Нетрадиційні" підсилювачі на TDA7294 / TDA7293
(Додавання виділені кольором)
Це моя ненависна схема. Якщо попередні включення були передбачені виробником, то ця - ні. Звичайно, так можна «доважили» будь-яку мікросхему, і TDA7294 / TDA7293 в тому числі, але на мою все ці доважки - від лукавого.
Як і "паралельна" схема, ця призначена для низкоомной навантаження, але в ній більша частина вихідного струму знімається не з мікросхеми, а поставляється в навантаження додатковими біполярними транзисторами. А мікросхема ними тільки управляє.
Підсилювач на TDA 7294 доповнюється двома потужними вихідними транзисторами, які працюють в режимі В. Вони підсилюють вихідний струм мікросхеми, тому на мікросхемі розсіюється менша потужність, а значить, можна підняти напруга живлення, щоб отримати побільше потужність в навантаженні (також, як і в "паралельній "схемою).
У стані спокою вихідні (я так тепер буду називати навісні біполярні транзистори - тепер вони вихідні) транзистори закриті і струму від джерела живлення не споживають. При невеликому рівні сигналу (до
0,5 вольт на навантаженні) транзистори не відкриваються, а вихідний сигнал протікає з виходу мікросхеми в навантаження через резистор R7 (тобто мікросхема пихкає одна, та ще й не просто так, а через резистор). При цьому на ньому з'являється напруга. З ростом рівня сигналу напруга на R7 зростає, і коли воно досягає
0,6 вольт (це відповідає потужності 30 ... 50 мВт на навантаженні 4 Ома), вихідні транзистори починають відкриватися. При маленьких вихідних напругах вихідні транзистори відкриваються тільки на піках гучності на нетривалий час. У міру зростання вихідного сигналу (якщо додати гучність), виходнікі «все частіше» включаються в роботу, беручи на себе харчування навантаження. При цьому від мікросхеми в неї (навантаження) надходить тільки 5 ... 15% потужності (і ще
10% від вихідної потужності мікросхема витрачає на харчування вихідних транзисторів).
Таким чином, можна працювати на низкоомной навантаженні і отримати на неї максимум напруги і струму без перегріву мікросхеми. На відміну від "паралельного" включення, тут мікросхема виконує роль попереднього каскаду, а основний потужністю керують додаткові транзистори.
- Оскільки напруга на мікросхемі обмежена рівнем 40 Вольт, то сильно підвищити харчування (а значить і вихідну потужність) не вдасться. Для навантаження опором 4 Ома це збільшення буде приблизно з 50 Вт до 80 ... 100 Вт. Якщо використовувати TDA7293, яка допускає більші напруги харчування, то можна дотягнути до 110 Вт.
- Додаткові транзистори вносять свою нелінійність, тому загальні спотворення в порівнянні з просто мікросхемою зростуть.
- При відкриванні / закриванні вихідних транзисторів, додатково (у порівнянні з просто мікросхемою) утворюються так звані комутаційні спотворення - некеровані імпульси струму колектора, а також спотворення «сходинка». Оскільки швидкодія мікросхеми невелика, вона погано справляється з придушенням таких спотворень (за допомогою ООС).
- Для роботи в ті моменти, коли вихідні транзистори закриті, і мікросхема без них трудиться в поодинці, від мікросхеми потрібно більш високу швидкодію (по частоті і швидкості наростання вихідної напруги), ніж в звичайному стані.
Цей останній пункт поясню особливо. Ось осцилограми напруги на навантаженні (синя лінія) і на виході мікросхеми (червона лінія).
Добре видно, що початкові ділянки (близькі до нуля) червоної лінії більш вертикальні, ніж синьою. Тут вихідні транзистори ще не працюють, і мікросхемі доводиться «працювати спритніше», щоб живити навантаження не безпосередньо, а через резистор R7 (я не хочу детально описувати причини - лінь вдаватися в теорію, це ще на пару сторінок, якщо детально). при напрузі
0,8 вольт виходнікі відкриваються, і вихідний сигнал мікросхеми починає повторювати вихідний сигнал всього підсилювача, тільки 0,8 вольтами вище.
Насправді, цей початковий ділянку не такий крутий - це я його злегка перебільшив для наочності. Але ж і мікросхема досить повільна а їй доводиться компенсувати за допомогою ООС всі ці високочастотні «бяки». Через порівняно низької частоти першого полюса мікросхеми (див. Амплітудні характеристики підсилювача на TDA7294), на високих частотах глибина ООС сильно знижується, і їй важко справлятися зі зрослими спотвореннями. Тому загальні спотворення всього підсилювача виходять значно більше, ніж у просто мікросхеми.
Я збирав подібні системи на швидкодіючих ОУ, доповнених високочастотними вихідними транзисторами (тобто щоб і на високих все краще працювало). Як системи початкового рівня вони звучали непогано. Якість звучання (і рівень спотворень) тут сильно залежать від опору резистора R7. Чим воно менше - тим краще. Але з іншого боку, чим менше це опір, тим пізніше (при зростанні сигналу) відкриваються навісні виходнікі, а значить, тим більше навантаження на мікросхему. Тобто чим більше розвантажуємо мікросхему - тим більше втрачаємо якість. Підвищуючи якість - навантажуємо мікросхему. Максимум якості доведеться на максимум навантаження, якщо виходнікі взагалі не включатимуться (тобто якщо їх не буде взагалі!). Результати виходили набагато краще, коли виходнікі виводилися з режиму В (на них подавалося напруга зсуву і з'являвся струм спокою). При цьому вихідний сигнал самої мікросхеми ставав «красивіше», і звучання краще, ніж навіть при маленькому опорі R7 в режимі В.
Якщо піти по такому шляху: задати вихідні транзисторів початковий зсув, яке покращить звук, поміняти схему управління цими транзисторами, щоб підвищити вихідну напругу, поміняти мікросхему на швидкодіючий якісний ОУ, то ми прийдемо зовсім до іншого підсилювача. Він буде мати набагато кращу якість і більш високу вихідну потужність, але не буде містити мікросхему TDA7294.
Незважаючи на те, що мені особисто таке включення не подобається, йому знаходиться застосування, і тут я згоден з тими, хто так робить - в їхньому випадку це дійсно найоптимальніше рішення. Один варіант - сабвуфер, що працює на 4-омную навантаження, причому його потужність 50. 60 Вт. Тобто для просто мікросхеми це вже на межі. Умощнение мікросхема якраз легко таку потужність дає. Другий варіант - НЧ / СЧ канал двосмугового підсилювача (ВЧ канал зроблений на TDA7294 без умощнения) для озвучення приміщення. Знову ж, потужність 50 Вт виходить без проблем, і робота 18 годин на добу щодня в будь-яку погоду (навіть влітку в спеку) проходить легко - мікросхема не навантажуючи. І робота на порівняно низьких частотах підсилювача дається легко. Третій варіант - озвучка культурно-розважальних заходів на відкритому повітрі. Там підсилювач може стояти під відкритим небом на сонці, і нормально працювати. А зниження якості звучання ніхто не помітить - адже все культурно розважаються (пивом, наприклад).
Так що, якщо хто все ж хоче зробити цю схему, кілька порад.
Як вихідних можна використовувати тільки біполярні транзистори! У польових для відкривання потрібно докласти велике напруження - близько 4 вольт, а то і більше (незалежно від того, "вертикальні" це польовики, або "горизонтальні"). А це напруга утворюється на резисторі R7. Його потужність при цьому повинна бути мінімум 5 Вт, грітися він буде відповідно. А, головне, на малій потужності (до цих самих приблизно 5 Вт) буде працювати тільки одна мікросхема без виходніков. Та ще й не безпосередньо, а через резистор! І їй буде набагато важче.
- Зниження якості найменш помітно на низьких частотах (ООС там працює на повну та й швидкодії мікросхеми і транзисторів вистачає), тому для сабвуферів схема годиться.
- Не перевищуйте напруга живлення. 40 вольт - максимум (для TDA7293 максимум 44 вольта.). Низьке (нижче 28) використовувати немає сенсу - пропадають всі переваги: вихідна потужність адже обмежена харчуванням і при такій напрузі виходить маленькою.
- С2 збільшуємо до 1000 пФ (= 1нФ), а для саба С2 = 3,3 нФ і R1 = 3,3 кОм.
- С5 = 47. 100 мкФ 50 В. Для саба 100 мкФ. І його "мінус" підключаємо до виходу мікросхеми (до 14-ї нозі) для TDA7294, або до 12-ї нозі для TDA7293. Так буде працювати помітно краще, ніж якщо підключити конденсатор до виходу всього підсилювача, як на схемі.
- С9 і С10 не менше 1 мкФ 63 В, наприклад типу К73-17. Ще краще по 2 таких конденсатора впараллель. Причому добре б ближче до транзисторів.
- Запобіжники на 5А (і то можуть згоряти при піках гучності, особливо на сабвуфере, тоді ставимо 7,5. 10-ти амперні).
- Котушку L 1 намотати прямо на резисторі R8. Для цього береться резистор типу МЛТ-2 Вт і на нього намотується 2 шари дроту діаметром 0,7 ... 1 мм. Верхній шар повинен бути коротше, щоб витки не сповзали. І не потрібно намагатися притулити туди якомога більше витків, краще акуратно все зробити. Котушку злегка просочити клеєм, щоб не розлазиться. Висновки котушки наметовому на висновки резистора і виходить "два в одному".
- Хоч мікросхема і розвантажена, охолоджувати її треба. Нехай невеликий радіатор, але повинен бути. Можна і її і транзистори поставити на загальний радіатор через прокладки.
- Після складання підсилювача добре б переконатися у відсутності самозбудження і дзвону (див. Hi-Fi підсилювач на мікросхемі TDA7294), подивившись на сигнал за допомогою осцилографа. Якщо ці "бяки" присутні, то можна спробувати паралельно резистору R3 підключити ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних конденсатора 100 пикофарад і резистора 6,8 кОм.
- Важливо! Провідники, що йдуть від емітерів транзисторів, а також провідники, що йдуть до резисторам R3 (ланцюг ООС), R7, R8 + L1, R9 - повинні з'єднуватися в одній точці. Тобто одна загальна точка для 6-ти провідників.
- R5 і R6 кілька завеликі. Їх оптимальне значення: 33. 68 кОм.
- Важливо! Конденсатор С3 взагалі видаляємо (щоб 9-я нога мікросхеми була підключена до джерела без конденсатора - адже вона задає режим StdBy, тому, коли режим включений, вихідні транзистори мікросхеми відключені, і, отже, бази навісних транзисторів теж відключені. Це погано). Якщо не хочете, то бази транзисторів треба з'єднати з землею через резистор 10. 15 кОм 0,125 Вт. Але що-небудь одне з цього зробити обов'язково - надійність системи зросте.
- Конденсатор С4 беремо трохи більшої місткості: 22. 47 мкФ.
- Важливо! Конденсатори С3 (якщо він є) і С4 заряджаються до напруги джерела (40 вольт по схемі), тому вони повинні мати робочу напругу 50В.
- Резистор R7 краще взяти більш потужний - 0,5 Вт.
- Послідовно з резистором R4 добре б включити конденсатор 100. 220 мкФ х 25 вольт. А то на виході може бути присутнім помітна постоянка.
- Та й вихідні транзистори краще використовувати не вітчизняні, а хороші імпортні, наприклад MJL21193 / MJL21194 або 2SA1943 / 2SC5200.
Якщо вже робити таку штуку для підвищення потужності, то добре б цей самий максимум потужності все ж витягти (можна вийняти до 160 Вт на навантаженні 4 Ома). Для цього потрібно виключити вплив на мікросхему просадок напруги живлення. Тобто стабілізувати її харчування (саме мікросхеми - вона тут споживає невеликий струм, вихідні транзистори в прольоті).
Загальна напруга живлення піднімаємо до 50 ... 55 вольт (щоб навіть у найстрашнішій просідання харчування залишилося вольта 42) і плекаємо виходнікі (раз у них струм найбільший) нестабілізованою напругою - вони витримають. А для мікросхеми використовуємо стабілізатор на + - 38 вольт, наприклад, такий. Стабілізатор включається в розрив ланцюгів живлення мікросхеми в точках А і Б.
Тепер просадки напруги харчування на мікросхему не впливають, тому харчування мікросхеми завжди максимально і вона завжди може видати максимум вихідної напруги. А значить напругу і потужність на навантаженні завжди будуть максимально можливими.
Для ексремалов - стабілітрони D1 і D4 можна взяти на напругу 15 вольт. Але мікросхема вже буде працювати на межі, тому я не рекомендую. А ось якщо використовувати мікросхему TDA7293, то запросто. Межа тут - все стабілітрони по 15 вольт + хороше (без ізолюючої прокладки на радіаторі) охолодження мікросхеми.
Тільки тепер для виходніков радіатор потрібен побільше. І транзистори стабілізатора потрібно на радіатори ставити. Я ж казав - вже краще відразу робити підсилювач, який все потягне ...