12
Велика стаття про маленького підсилювачі на мікросхемі TDA2822M
Старий друг краще нових двох!
прислів'я
Інтегральна мікросхема TDA2822M завдяки малій кількості елементів обв'язки відноситься до числа простих підсилювачів, Які можна зібрати за короткий час, підключити до МР3 плеєра, ноутбука, радіоприймача - і тут же оцінити результат своєї роботи.
Ось як привабливо виглядає опис:
«TDA2822M - стереофонічний, двоканальний низьковольтний підсилювач для портативної техніки та ін.
Можливо мостове включення, використання в якості навушникової або контрольного підсилювача і багато іншого.
Робоча напруга живлення: від 1,8 В до 12 В, Потужність до 1 Вт на канал, спотворення до 0,2%. Радіатор не потрібно.
Всупереч супермініатюрним розмірами видає чесний бас. Ідеальний чіп для нелюдських дослідів початківців ».
Своєю статтею я постарався допомогти колегам-радіоаматорам зробити експерименти з цим цікавим чіпом більш усвідомленими і гуманними.
Розберемося з корпусом мікросхеми
Розрізняють дві мікросхеми: одну TDA2822, іншу з індексом «М» - TDA2822М.інтегральна мікросхема TDA2822 (Philips) призначена для створення простих підсилювачів потужності звуковий частоти. Допустимий діапазон живлячих напруг 3 ... 15 В; при Uпит \u003d 6 В, Rн \u003d 4 Ом вихідна потужність складає до 0,65 Вт на канал, в смузі частот 30 Гц ... 18 кГц. Корпус мікросхеми Powerdip 16.
мікросхема TDA2822M виконана в іншому корпусі Minidip 8 і має відмінну цоколевку при дещо меншою максимальної потужності, що розсіюється (1 Вт проти 1,25 Вт у TDA2822).
Функціональна схема TDA2822M
приведена в документації. Як видно з рис. 1, кожен канал підсилювача за структурою близький до типовою схемою Ліна.Підсилювачі мають загальні функціональні вузли: ланцюги завдання опорного струму I REF для генераторів стабільного струму (ГСТ) в ланцюгах емітерів диференціальних каскадів, ланцюг завдання зміщення R3, D6 на базах ключів Q12, Q13 і ланцюги підтримки струмів спокою I0 CONTROL вихідних каскадів підсилювача.
Дане рішення сприяє поліпшенню стабільності роботи підсилювача в мостовому режимі.
Кожен канал підсилювача складається з диференціального каскаду Q9 ... Q11 (Q14 ... Q16), підсилювача напруги Q7 (Q18) і вихідного каскаду Q1 ... Q6 (Q18 ... Q24).
Мал. 1. Функціональна схема TDA2822M з Datasheet
Диференціальний каскад має динамічне навантаження у вигляді струмового дзеркала на елементах Q8, D5 (Q17, D6).
Зверніть увагу, що інші ланцюга вбудованої захисту вихідного каскаду відсутні, що зроблено з міркувань кращого використання джерела живлення, на жаль, на шкоду надійності.
Висновки 5 і 8 мікросхеми з'єднуються із загальним проводом по змінному струмі. У цьому випадку коефіцієнт передачі підсилювача з негативним зворотним зв'язком складе:
Ku \u003d 20lg (1 + R1 / R2) \u003d 20lg (1 + R5 / R4) \u003d 39 дБ.
Структурна схема ІС представлена \u200b\u200bна рис. 2.
Мал. 2. Структурна схема TDA2822M
Експериментально визначено, що сума опорів резисторів R1 + R2 і R5 + R4 дорівнює 51,575 кОм. Знаючи коефіцієнт посилення, нескладно вирахувати, що R1 \u003d R5 \u003d 51 кОм, а R2 \u003d R4 \u003d 0,575 кОм.
Щоб зменшити коефіцієнт посилення мікросхеми з ООС, зазвичай послідовно з R2 (R4) включають додатковий резистор. В даному випадку такого схемотехнічного прийому «заважають» відкриті транзисторні ключі на транзисторах Q12 (Q13).
Але навіть, якщо припустити, що ключі не впливають на коефіцієнт передачі зі зворотним зв'язком, маневр по зменшенню коефіцієнта посилення незначний - не більше 3 дБ; в іншому разі не гарантується стійкість підсилювача, охопленого ООС.
Тому можна поекспериментувати зі зміною коефіцієнта передачі підсилювача, врахувавши, що опір додаткового резистора лежить в межах 100 ... 240 Ом.
Стереофонічний і моно підсилювачі на мікросхемі TDA2822M
Широкий діапазон напруг живлення 1,8 ... 15 В дозволяє «пристосувати» мікросхему для широкого кола портативних пристроїв з батарейним харчуванням.Нескладно виготовити як стереофонічний підсилювач, так і моно, з мостовим включенням мікросхеми.
При цьому в стерео варіанті вихідна потужність при напрузі живлення 6 В і використанні двох динаміків з опором 4 Ом складе 2х0,65 Вт, в мостовому варіанті при напрузі живлення 9 В і опорі навантаження 16 Ом дозволяє отримати 2 Вт вихідної потужності. У всіх випадках коефіцієнт гармонік не перевищить 0,2%.
Експерименти зі стереофонічним підсилювачем
проводились у відповідності зі схемами, зображеними на рис. 3 і 8.Стереофонічний підсилювач, показаний на рис. 3, може використовуватися як з невеликими акустичними системами, так і з навушниками.
Коротко про призначення елементів. Резистори R1 і R2 визначають вхідний опір підсилювача.
Конденсатори С1, С2 в ланцюзі ООС включені послідовно з резисторами R5, R6, які дозволяють в невеликих межах зменшити коефіцієнт посилення в кожному з каналів підсилювача. Як вже зазначалося вище, опір резисторів R5, R6 може перебувати в діапазоні 100 ... 240 Ом.
Оскільки на виходах УМЗЧ присутній постійна напруга, приблизно рівне половині напруги джерела живлення, з'єднання з навантаженням виконано через розділові конденсатори С3, С4.
На виході кожного каналу включені ланцюга Зобель R3, C6 і R4, C7, що забезпечують стійку роботу підсилювача. До речі, без зазначених ланцюгів підсилювач непрацездатний.
По ланцюгу живлення підсилювача встановлені два конденсатора: керамічний С8 і оксидний С5.
Мал. 3. Принципова схема експериментального стереофонічного підсилювача
Підсилювач має наступні характеристики:
Напруга живлення Uп \u003d 1,8 ... 12 В
Вихідна напруга U вих \u003d 2 ... 4 В
Струм в режимі спокою Io \u003d 6 ... 12 мА
Вихідна потужність Pвих \u003d 0,45 ... 1,7 Вт
Коефіцієнт посилення Ku \u003d 36 ... 41 (39) дБ
Вхідний опір Rвх \u003d 9,0 кОм
Перехідне загасання між каналами 50 дБ.
З практичної точки зору для надійної експлуатації підсилювача доцільно встановити напруга живлення не більше 9 В; при цьому для навантаження Rн \u003d 8 Ом вихідна потужність складе 2х1,0 Вт, для Rн \u003d 16 Ом - 2х0,6 Вт і для Rн \u003d 32 Ом - 2х0,3 Вт. При опорі навантаження Rн \u003d 4 Ом оптимальним буде напруга живлення до 6 В (Pвих \u003d 2х0,65 Вт).
Коефіцієнт посилення мікросхеми в 39 дБ навіть з урахуванням невеликого коректування резисторами R5, R6 в сторону зменшення, виявляється надмірним для сучасних джерел сигналу напругою 250 ... 750 мВ. Наприклад, для Uп \u003d 9 В, Rн \u003d 8 Ом чутливість зі входу становить близько 30 мВ.
На рис. 4, а показана схема включення підсилювача, що дозволяє підключити персональний комп'ютер, MP3 плеєр або радіоприймач з рівнем сигналу близько 350 мВ. Для пристроїв з вихідним сигналом 250 мВ опору резисторів R1, R2 необхідно зменшити до 33 кОм; при рівні вихідного сигналу 0,5 В слід поставити резистори R1 \u003d R2 \u003d 68 кОм, 0,75 В - 110 кОм.
Здвоєним резистором R3 встановлюють необхідний рівень гучності. Конденсатори С1, С2 - перехідні.
Мал. 4. Схема підключення УМЗЧ: а) - до акустичних систем, Б) - до головних телефонами (навушників)
На рис. 4, б показано підключення до підсилювача роз'єму для навушників. Резистори R4, R5 усувають клацання при підключенні стереотелефонов, резистори R6, R7 обмежують рівень гучності.
В процесі експериментів я катував мав УМЗЧ як від стабілізованого блоку живлення (на інтегральної мікросхемі і транзисторі BD912), рис. 5, так і від акумуляторної батареї ємністю 7,2 А год на напругу 12 В з джерелом живлення на фіксовані напруги, рис. 6.
Напруга живлення подається по можливості короткою парою свити разом проводів.
Правильно зібраний пристрій в налагодженні не потребує.
Мал. 5. Принципова схема стабілізованого блоку живлення
Мал. 6. Акумуляторна батарея - лабораторний джерело харчування
Суб'єктивна оцінка рівня шумів показала, що при установці регулятора гучності на максимальний рівень шум ледь помітний.
Суб'єктивна оцінка якості звуковідтворення проводилася без порівняння з еталоном. Результат - звук непоганий, прослуховування фонограм не викликає роздратування.
Я ознайомився з форумами по мікросхемі в Інтернеті, на яких зустрів безліч повідомлень про пошуки незрозумілих джерел шумів, самозбудження і інших неприємностей.
В результаті розробив друковану плату, відмінною рисою якої є заземлення елементів «зіркою». Фотовід друкованої плати з програми Sprint-Layout показаний на рис. 7.
Мал. 7. Розміщення деталей на експериментальній друкованій платі
При експериментах на цій печатці ні з одним з описаних на форумах артефактів зустрітися не вдалося.
Деталі стереофонічного УМЗЧ на мікросхемі TDA2822M
Друкована плата розрахована на установку найпоширеніших деталей: резисторів МЛТ, С2-33, С1-4 або імпортних потужністю 0,125 або 0,25 Вт, плівкових конденсаторів К73-17, К73-24 або імпортних МКТ, імпортних оксидних конденсаторів.
Я застосував недорогі, але надійні електролітичні конденсатори з низьким опором, великим терміном служби (5000 годин) і можливістю роботи при температурі до + 105 ° С фірми Hitano серій ESX, EHR і EXR. Слід пам'ятати, що чим більше зовнішній діаметр конденсатора в серії, тим вище термін його служби.
Мікросхема DA1 встановлена \u200b\u200bв восьмівиводную панельку. Мікросхему TDA2822M можна замінити на KA2209B (Samsung) або К174УН34 (ВАТ «Ангстрем», м Зеленоград). ЧІП конденсатор С8 (SMD) розміщений з боку друкованих доріжок.
R5, R6 - Рез.-0,25-160 Ом (Коричневий, синій, коричневий, золотистий) - 2 шт.,
С3 - С5 - Конд.1000 / 16V 1 021 + 105 ° C - 3 шт.,
С6, С7 - Конд.0,1 / 63V К73-17 - 2 шт.,
С8 - Конд.0805 0,1μF X7R smd - 1 шт.
Багато радіоаматори не без підстави вважають, що краще за все включати мікросхеми відповідно до Datasheet і використовувати пропоновані розробниками друковані плати.
Нижче наведені схеми і друковані плати, виконані на основі документації з єдиною доробкою - для підвищення стійкості роботи підсилювача паралельно Оксидні конденсатори по ланцюгу харчування включений плівковий (рис. 8, 9).
Мал. 8. Типова схема включення мікросхеми в стереофонічному режимі
Мал. 9. Розміщення елементів типового стереофонічного УМЗЧ
Деталі типового стереофонічного УМЗЧ
При установці елементів на друковану плату раджу скористатися простими технологічними прийомами, описаними в Датагорской статті.
DA1 - TDA2822M ST Корпус: DIP8-300 - 1 шт.,
SCS-8 Розетка dip вузька - 1 шт.,
R1, R2 - Рез.-0,25-10к (Коричневий, чорний, помаранчевий, золотистий) - 2 шт.,
R3, R4 - Рез.-0,25-4,7 Ом (Жовтий, фіолетовий, золотистий, золотистий) - 2 шт.,
С1, С2 - Конд.100 / 16V 0611 + 105 ° C - 2 шт.,
С3 - Конд.10 / 16V 0511 + 105 ° C (Ємність може бути збільшена до 470 мкФ) - 1 шт.,
С4, С5 - Конд.470 / 16V 1013 + 105 ° C - 2 шт.,
С6 - С8 - Конд.0,1 / 63V К73-17 - 3 шт.
Досліди з мостовим підсилювачем
проводилися за схемами, показаним на рис. 10 і 12. На рис. 10 приведена схема експериментального мостового підсилювача.Мал. 10. Принципова схема експериментального мостового підсилювача
На відміну від схеми стереофонічного підсилювача (рис. 3), в якій передбачається, що розділові конденсатори є на виході попереднього пристрою, на вході мостового підсилювача включений розділовий конденсатор, який визначає нижню частоту, відтворену підсилювачем.
Залежно від конкретного застосування ємність конденсатора С1 може бути від 0,1 мкФ (fн \u003d 180 Гц) до 0,68 мкФ (fн \u003d 25 Гц) і більш. При ємності С1, зазначеної на принциповій схемі нижня частота відтворюваних частот становить 80 Гц.
Внутрішні резистори, підключені до інвертує входах підсилювача через розділовий конденсатор С2 з'єднані між собою, що забезпечує на виходах рівні за величиною, але протилежні по фазі сигнали.
Конденсатор С3 здійснює корекцію частотної характеристики підсилювача на високих частотах.
Оскільки потенціали виходів підсилювача по постійному струму рівні, стало можливим безпосереднє підключення навантаження, без розділових конденсаторів.
Призначення інших елементів описувалося раніше.
Для стереофонічного варіанту потрібно два мостових підсилювача на мікросхемі TDA2822M. Схему включення нескладно отримати, взявши за основу рис. 4.
Надійна робота підсилювача в мостовому режимі забезпечується вибором відповідного напруги харчування в залежності від опору навантаження (див. Таблицю).
Всі деталі мостового підсилювача розміщені на друкованій платі розмірами 32 х 38 мм з односторонньо фольгованого склотекстоліти товщиною 2 мм. Креслення можливого варіанту плати зображений на рис. 11.
Мал. 11. Розміщення елементів на платі мостового підсилювача
DA1 - TDA2822M ST Корпус: DIP8-300 - 1 шт.,
SCS-8 Розетка dip вузька - 1 шт.,
С1 - Конд.0,22 / 63V К73-17 - 1 шт.,
С2 - Конд.10 / 16V 0511 + 105 ° C - 1 шт.,
С3 - Конд.0,01 / 630V К73-17 - 1 шт.,
С4 - С6 - Конд.0,1 / 63V К73-17 - 3 шт.,
С7 - Конд.1000 / 16V одна тисяча двадцять одна + 105 ° C - 1 шт.
Принципова схема типового мостового УМЗЧ і розміщення елементів на друкованій платі показані відповідно на рис. 12 і 13.
Мал. 12. Типова схема включення мікросхеми в мостовому режимі
Мал. 13. Розміщення елементів типового мостового УМЗЧ
DA1 - TDA2822M ST Корпус: DIP8-300 - 1 шт.,
SCS-8 Розетка dip вузька - 1 шт.,
R1 - Рез.-0,25-10к (Коричневий, чорний, помаранчевий, золотистий) - 1 шт.,
R2, R3 - Рез.-0,25-4,7 Ом (Жовтий, фіолетовий, золотистий, золотистий) - 2 шт.,
С1, С3 - Конд.10 / 16V 0511 + 105 ° C (Ємність С3 може бути збільшена до 470 мкФ) - 2 шт.,
С2 - Конд.0,01 / 630V К73-17 - 1 шт.,
С4 - С6 - Конд.0,1 / 63V К73-17 - 3 шт.
підсумок
Безсумнівно, стара і добра мікросхема TDA2822M ще послужить радіоаматорам в багатьох цікавих конструкціях.Вибирайте будь-яку із запропонованих розводок друкованих плат. Особисто мені до душі друковані плати з радіальним розташуванням загальних провідників.
В даний час є солідний список «послідовників» TDA2822M: TDA7050, TDA7052, TDA7053, TDA7231, TDA7233, TDA7233D, K174УН31 і інші інтегральні схеми.
Дана конструкція - спроба реалізувати свою давню мрію: зробити безтрансформаторний підсилювач низької частоти, що працює від одного гальванічного елемента або акумулятора.
Звичайно, оптимальний варіант для підсилювача з таким низьким харчуванням - трансформаторний вихідний каскад. Він дозволяє отримати набагато більшу вихідну потужність. Але малогабаритний НЧ трансформатор - вельми нетехнологічними деталь, дуже трудомістка у виконанні. Саме тому проектувався безтрансформаторний підсилювач.
Ще один момент. Дана схема не збиралася "вживу", а лише моделювалася в MicroCap8. І хоча випробування в моделі показали її працездатність, це не виключає прояви будь-яких несподіваних проблем на практиці.
Область застосування такого підсилювача в першу чергу - в гучномовних приймачах з низьковольтних харчуванням (конструкція для початківців радіоаматорів). Низьковольтних приймачів є безліч, а от бестрансформаторних підсилювачів - немає. Підійде він і для проекту 1-вольта трансивера німецьких радіоаматорів, то, що у них намальовано - чи не простіше, і не краще.
Отже, пропонований підсилювач розрахований на роботу при напрузі живлення 1.5 ... 1.1 В на навантаження у вигляді динамічної головки 8 Ом (і навіть 4 Ома).
Потужність на 8-омной голівці вийде близько 30-40 мВт, на 4-омной рази в два більше.
Принципова схема:
Підсилювач складається з вхідного каскаду на транзисторах VT1, VT2 і кілька нетрадиційного двотактного вихідного каскаду на транзисторах VT3, VT4, VT5, VT6. Весь підсилювач охоплений негативним зворотним зв'язком через резистор R4.
На транзисторах VT7, VT8 зібраний стабілізатор напруги величиною 1.1 В (він стабілізує струм спокою вихідного каскаду при зміні напруги живлення).
Завдяки негативного зворотного зв'язку режими всіх транзисторів встановлюються автоматично. Може лише знадобитися установка струму спокою вихідного каскаду (величиною 2 ... 4 мА) за допомогою резистора R3. Його зменшення збільшує струм спокою, збільшення - зменшує.
Коефіцієнт посилення напруги визначається відношенням R4 / R1. Його не слід робити занадто великим - зростуть спотворення, але до 10-20 довести цілком реально. А чи треба більше підсилювача потужності?
Деталі.
Оскільки мова йде про потужності 20-40 мВт, то всюди в підсилювачі можна застосувати будь-які сучасні малопотужні кремнієві транзистори, які підходять по провідності, або старі добрі КТ315-КТ361 з будь-якою літерою. Однак на місці вихідних транзисторів VT5, VT6 бажано застосувати щось потужніший, з маленьким напругою насичення, може, КТ814-КТ815, або щось сучасне.
Можливе порушення на високій частоті можна спробувати усунути підключенням конденсатора невеликої ємності (100-2000 пФ) між колектором і базою транзистора VT1 (VT3, VT4) або між виходом підсилювача і загальним проводом, і т. д. Це скоріше мистецтво, ніж наука.
Результат моделювання в MicroCap при напрузі джерела живлення 1.2 В.
Досить часто виникає необхідність в посиленні електричного сигналу в низьковольтних ланцюгах. Нижче представлена \u200b\u200bпринципова схема низьковольтного УНЧ.
Опис схеми УНЧ
Підсилювач складається з чотирьох каскадів. Особливістю схеми є відсутність будь-яких трансформаторних зв'язків. Зв'язок між каскадами здійснюється безпосередньо. На транзістров VT1 і VT2 зібраний диференційний підсилювач. Транзистор VT5 підключений за схемою із загальним еммітером. VT6 і VT7 фазоінверская пара транзисторів.
Вихідний каскад являє собою двотактний схему посилення виконану за схемою із загальним еммітером на транзістров VT8 і VT9 які працюють в режимі "АВ".
Схема низьковольтного підсилювача низької частоти
Опору R1-R4 необхідна для вибору робочої точки транзистора VT1. Конденсатор C1 є вхідним конденсатором першого каскаду. C2 "шунтирует" резистор R2 по змінної составляющ сигналу. Дана схема виконана з негативним зворотним зв'язком на резисторі R7 і дільника R6, С3.
Сигнал подається через конденсатор С1 ємністю 10 нанофарадах і надходить на базу транзистора VT1. Схема має гарні підсилювальними якостями. Всі деталі цілком доступні і можуть з легкістю придбані в Найближим магазині радіотоварів.
Схема пітаеться від блоку живлення в 3В.