Анализ технического задания
1.1 Литературный обзор
В наше время никого не удивить присутствием дома радио, магнитофона, музыкального центра и других аудио устройств, предназначенных для воспроизведения звука. Причем стоит отметить, что часто дома хочется иметь такое устройство, которое бы позволило как слушать музыку, так и смотреть фильмы с высоким качеством, да еще и громко.
Темой дипломного проекта был выбран усилитель звуковой частоты повышенной мощности. Данный усилитель относится к Hi-Fi классу аппаратуры. Его элементная база подбиралась исходя из параметров и принадлежности к Hi-Fi классу каждого блока в отдельности.
В усилителе предусмотрена настройка звука по низкой и по высокой частотам (тембр НЧ и ВЧ). Схема регулировки тембра, баланса и громкости выполнена на микросхеме AN5836. В пользу этой микросхемы, по сравнению с другими, при выборе элементной базы, были такие преимущества как:
доступность;
дешевизна как самой микросхемы, так и схемы в целом;
простота в исполнении и настройке;
малое потребление электроэнергии;
ее хорошие характеристики по сравнению с другими схемами такого же класса.
Так же для более тонкой настройки в усилителе присутствует шестиполосный эквалайзер с регулировкой частот в шести интервалах: 30 Гц, 100 Гц, 330 Гц, 1 кГц, 3,3 кГц и 10 кГц. Схема эквалайзера выполнена на микросхеме BA3822LS. Эта микросхема была выбрана из-за того, что эквалайзер, сделанный на ней, отличается от большинства подобных способностью не перегружаться, даже при полном подъеме всех регуляторов. Также добавлена еще одна полоса регулировки тембра: сверхнизких частот - 30Hz Лучшим подтверждением высокого качества этой микросхемы является использования её в почти всех компонентах магнитол "PANASONIC".
Также данная схема может быть с легкостью преобразована из шести полосного эквалайзера в пятиполосный:
1) Элементы R8, R22, R23, C27, C28, C29 и С30 на плату не ставятся.
2) С15 и С26 ставятся не 0,47 мФ (0,68), а 1 мФ - таким образом, резонанс этого сдвигается со 100 до 63Гц.
Некоторые технические характеристики микросхемы:
Uпит …………………………………………………………………….….+4…+16В;
Uпит оптимальное……………………………………………………….. +9…+14В;
Uвх ………………………………………………………………………… до 500мВ;
Uвых ………………………………………………………………………………1мВ;
Fраб ………………………………………………………….. 10….25000Гц (+-3 дБ);
Кгарм …………………………………………………………………………… 0,05%;
Iпотр ………………………………………………………………………… 7...12мА;
Ксигнал/шум …………………………………………………………………. > 80дБ;
Rвх ……………………………………………………………………………. 100кОм;
Rвых …...……………………………………………………………………… 10 кОм;
Кусил …………………………………………..…………… 1 (при линейной АЧХ);
Переходные затухания между каналами …………………………………. > 45дБ;
Диапазон регулировок тембра ……………………………………………... +-12дБ.
Данная микросхема согласуется своими выходными параметрами с входными параметрами предусилителя, в частности по напряжению. Этот факт избавляет от необходимости включения в цепь делителя напряжения.
Конструирование самого же усилителя низкой частоты, так сказать сердце разрабатываемого устройства, всегда было задачей не простой. К счастью, в последнее время, появилось много интегрированных решений, облегчающий жизнь. Используя эти решения был выбран усилитель на микросхеме TDA7294 от SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. В его пользу говорили его:
простота в сборке и настройке;
качество звука;
стабильность работы;
его достаточно высокая выходная мощность (до 100 Вт);
высокие технические характеристики (малые искажения, низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих частот и т.д.);
возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений;
естественно низкая стоимость по сравнению с усилителями такого же класса
Таблица 1.1 – Основные характеристики TDA7294
|
Параметр |
Условия |
Минимум |
Типовое |
Максимум |
Единицы | |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
Напряжение питания |
|
±10 |
|
±40 |
В | |
|
Диапазон воспроизводимых частот |
сигнал 3db Выходная мощность 1Вт |
20-20000 |
Гц | |||
|
Долговременная выходная мощность (RMS) |
коэф-т гармоник 0,5%: Uп = ± 35 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 31 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом |
60 60 60 |
75 75 75 |
|
Вт | |
|
Пиковая музыкальная выходная мощность (RMS), длительность 1 сек. |
коэф-т гармоник 10%: Uп = ± 38 В, Rн = 8 Ом Uп = ± 33 В, Rн = 6 Ом Uп = ± 29 В, Rн = 4 Ом |
|
100 100 100 |
|
Вт | |
|
Общие гармонические искажения |
Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
|
0,005 |
0,1 |
% | |
|
Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом: Po = 5Вт; 1кГц Po = 0,1-50Вт; 20-20000Гц |
|
0,01 |
0,1 |
% | ||
|
Температура срабатывания защиты |
|
145 |
0C | |||
|
Ток в режиме покоя |
|
20 |
30 |
60 |
мА | |
|
Входное сопротивление |
|
100 |
|
|
кОм | |
|
Коэффициент усиления по напряжению |
|
24 |
30 |
40 |
дБ | |
|
Пиковое значение выходного тока |
|
10 |
А | |||
Продолжение таблицы 1.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Рабочий диапазон температур |
|
0 |
|
70 |
0C |
|
Термосопротивление корпуса |
|
|
|
1,5 |
0C/Вт |
Эта ИМС представляет собой УНЧ класса АВ. Одной из основных особенностей этой микросхемы является применение полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления. Кроме того, у неё есть внутренняя защита от короткого замыкания в нагрузке и защита от перегрева. Также в ней реализованы функция приглушения (используется для предотвращения щелчков при включении) и функция режима ожидания (когда нет сигнала).
В таблице 1.2 приведены основные сравнительные характеристики с похожей микросхемой усилителя низкой частоты построенного на микросхеме LM3886.
Таблица 1.2 – Сравнительные характеристики микросхем
|
Параметр |
TDA7294 |
LM3886 |
|
Максимальное напряжение питания, В |
+- 27 на нагрузке 4 Ом +- 31 на нагрузке 6 Ом +- 38 на нагрузке 8 Ом |
+- 42 максимальная +- 27 на нагрузке 4 Ом +- 35 на нагрузке 8 Ом |
|
Заявленная максимальная выходная мощность, Вт |
75 (100) при КГ=0.5% (10%) |
68 (135) при КГ=0.1% |
|
КГ |
0.005% f=1кГц |
0,03% 20 Гц<= f <= 20 кГц |
|
Скорость нарастания выходного напряжения |
10 вольт/ мкс |
19 без и 8 с цепью компенсации ООС вольт/мкс |
|
Выходные транзисторы |
полевые |
биполярные |
Из документации производителя на эти микросхемы приведены сравнительные графики (рисунок 1.1 и рисунок 1.2).
Как видно из сравнительной таблице то: у 3886 несколько больше допустимое напряжение питания и максимальная выходная мощность. Но и искажения больше. Зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности заставляет предположить, что у 3886 довольно заметные искажения типа "ступенька" - большой шаг в направлении "транзисторного" звучания. У 7294 графики более ровные, что означает меньшую зависимость нелинейности от частоты и выходной мощности, т.е. микросхема "более одинаковая" - это хорошо.
Проанализировав все выше изложенную информацию, мы пришли к заключению, что усилитель низкой частоты построенный на базе микросхемы TDA7294 обеспечит наилучшие показатели цена-качество. Не стоит забывать, что его большая мощность является скорее резервной, чем необходимостью. Это можно объяснить тем, что сегодня вы найдете квартиру в которой были бы столь большие комнаты для правильного соотношения мощности музыкальной установки к площади комнаты. Так же чем меньше громкость прослушивания, тем меньше в звуке искажений.
Этот усилитель подойдет тем, кто любит дома послушать качественные звуковые дорожки, посмотреть фильм в стерео режиме, либо порадовать своих друзей на вечеринке.
TDA 7294 LM3886
Рисунок 1.1 – Зависимость КГ от РВЫХ
TDA 7294 LM3886
Рисунок 1.2 – Зависимость КГ от частоты