Содержание
Введение
Аудио ОУ LM1875T, разработанный компанией National Semiconductor более 20 лет назад (существует, например, справочный листок, датированный 1999 г.), сейчас выпускается уже под маркой компании Texas Instruments, в которую в свое время вошла компания National Semiconductor. В связи с тем, что интерес, а значит и спрос на LM1875T уже давно упал, а также с тем, что за такое большое время выпущено огромное их количество еще под маркой National Semiconductor, стоимость этой микросхемы уникально низка: сейчас LM1875T можно приобрести за смехотворную цену – менее 60 руб./шт., а в партии из 5 штук – еще дешевле. Хотя ОУ LM1875T в основном предназначен для аудио применений (как правило, для УМЗЧ небольшой мощности – до 20 Вт), его свойств как ОУ никто не отменял. А свойства эти достаточно приличны: его выходной ток может достигать 4 А, а напряжение питания – до 60 В. Микросхема имеет защиту от превышения тока (4 А) и от перегрева. Кроме того, она достаточно широкополосна (200 кГц и выше). Коэффициент подавления пульсаций напряжения источника питания (Power Supply Rejection Ratio – PSRR) у LM1875T достигает 80 дБ, или, другими словами, она подавляет такую пульсацию в 10000 раз и более. Стандартные мощные ОУ, например, L165 и LM675 с максимальным током в 3 А стоят в несколько раз дороже LM1875T, а стоимость OPA544 (4 A) может достигать 1.5 – 2 тыс. руб.
Высокие технические показатели ОУ LM1875T и его уникально низкая цена натолкнули автора на идею: а нельзя ли использовать эту микросхему в других, не связанных с аудио, приложениях?
Так, например, на основе LM1875T можно легко получить высоковольтный (до 60 В) стабилизатор напряжения, который существенно превосходит разработанный компанией Fairchild высоковольтный стабилизатор LM317HV (сейчас он также выпускается под маркой Texas Instruments) как по току (4 А против 1 А у LM317HV), так и по стоимости (60 руб. против 190 руб. для LM317HV). Более подробно о таком стабилизаторе – см. далее.
Кроме того, на основе LM1875T легко получить мощный преобразователь однополярного напряжения в двуполярное, или, другими словами, – формирователь искусственной «земли». Подобный формирователь автор использовал для формирования искусственной «земли» при однополярном питании УМЗЧ на базе двух мощных ОУ LM3886, включенных в мостовом режиме работы – см. далее.
Оба этих применения LM1875T автор использовал в описанном далее двуполярном ИП с регулируемым выходным напряжением (от ±3 В до ±15 В) и регулируемым порогом ограничения выходного тока (от 20 мА до 1 А), при превышении которого ток больше не увеличивается (несмотря на, например, снижение сопротивления нагрузки вплоть до короткого замыкания). Кроме того, сам факт наступления события ограничения тока индицируется с помощью светодиода. Такой ИП существенно превосходит по возможностям, удобству работы, мощности и простоте схемы сконструированный автором ИП, описанный в книге .
Таким образом, дальнейшее изложение будет построено следующим образом. Вначале будут приведены принципиальные схемы ИП, затем будут даны разводка и внешний вид его платы, далее будет представлен общий вид всего устройства и, наконец, даны рекомендации по его настройке.
Настройка ИП
Настройка ИП сводится к получению рисок на шкале, соответствующих определенному току и углу, на который необходимо повернуть ручку потенциометра, регулирующему порог защиты по току (Рисунок 7). Для этого автор использовал три прецизионных резистора: 400 Ом, 0.25 Вт с точностью 0.05%; 100 Ом, 5 Вт, 1% и 30 Ом, 15 Вт, 1%. Кроме этого необходим цифровой вольтметр (или цифровой тестер, работающий в режиме вольтметра).
Резисторы и вольтметр подключались к двум крайним клеммам ИП (чёрная и красная). Потенциометром, регулирующим выходное напряжение, выставлялось необходимое напряжение, а потенциометром, регулирующим порог защиты по току, устанавливался угол поворота, соответствующий определенному току.
При выходном напряжении 8 В через резистор 400 Ом, как нетрудно подсчитать, проходит ток 20 мА. Риска для этого тока должна быть в самом крайнем левом положении ручки потенциометра (повернутом против часовой стрелки), регулирующего ток. В этом положении ручки при увеличении напряжения выше 8 В должен загореться красный светодиод, а при снижении напряжения ниже 8 В – зеленый. Настройка тока 20 мА осуществляется подстроечным резистором R4 (Рисунок 1) в открытом корпусе. Возможна также некоторая подстройка резистором R14 порога триггера Шмитта. После того как настроен ток 20 мА, все дальнейшие настройки можно уже проводить в закрытом корпусе.
При напряжении 20 В ток через резистор 400 Ом будет равен 50 мА. Это вторая риска на шкале.
Далее подключается резистор 100 Ом. При напряжениях 10 В и 25 В токи, соответственно, будут 100 мА и 0.25 А (следующие 2 риски). После этого подключается резистор 30 Ом. При напряжениях 15 В и 30 В токи, соответственно, составят 0.5 А и 1.0 А (последние две риски).
| Рисунок 7. | Общий вид ИП в сборе. |
Для точного получения положения рисок автор вначале распечатал шкалу тока с сеткой с шагом 1 мм (Рисунок 8). Эта шкала была приклеена скотчем с двусторонним липким слоем на место основной шкалы тока. После получения рисок (обычным тонким маркером), эти риски были перенесены на шкалу, сетка и окружности удалены, и шкала была распечатана и приклеена на свое место (Рисунок 7). Все это было выполнено в программе разводки плат (Sprint-Layout 6.0). Шкала с сеткой (Рисунок 8) и без сетки и окружностей (Рисунок 7) добавлена в файл разводки плат, приведенный в дополнительных материалах на сайте журнала.
| Рисунок 8. | Шкала тока с сеткой. |
Разводка и внешний вид платы
Разводка всех плат сделана автором с помощью программы Sprint-Layout 6.0, а ссылку на файл разводки в формате *.lay6 можно найти в разделе Загрузки. Рисунки разводки и фотографии самой платы ИП (Рисунок 5) специально расположены в таком порядке, который позволяет сравнить их между собой.
| Рисунок 5. | Разводка и внешний вид платы ИП со стороны расположения SMD компонентов (а, в) и с обратной стороны (б, г). |
Отличительная особенность разводки: через все переходные отверстия (со слоя на слой) проходят выводы мощных микросхем или конденсаторов. Эти выводы пропаиваются с двух сторон платы. Это позволяет обойтись без металлизации отверстий – технологически достаточно сложной процедуры при изготовлении плат своими силами. В качестве примера можно привести конденсатор C15 (Рисунок 1). Он неслучайно выбран выводным, т.е. предназначен для навесного (а не для поверхностного) монтажа. Основная его функция – он положен по штату работы DA4 как блокировочный и должен быть установлен между выводами питания и «земли». Вспомогательная его функция – подводка питания и «земли» (с одной стороны платы) к DA4, расположенной на другой её стороне, как раз через выводы C15. Этот конденсатор можно заметить на Рисунке 5г (он жёлтого цвета).
Datasheets
Найдено: 329,089 Вывод: 1-20
Вид: Список / Картинки
- PCM1821 — Datasheet Texas Instruments
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) Texas Instruments PCM1821
Stereo-channel, 32-bit, 192-kHz, audio analog-to-digital converter (ADC) with 106-dB SNR
- XCM1821IRTER — Datasheet Texas Instruments
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) Texas Instruments PCM1821 XCM1821IRTER
Stereo-channel, 32-bit, 192-kHz, audio analog-to-digital converter (ADC) with 106-dB SNR 20-WQFN -40 to 125
- PCM1820 — Datasheet Texas Instruments
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) Texas Instruments PCM1820
Stereo-channel, 32-bit, 192-kHz, audio analog-to-digital converter (ADC) with 113-dB SNR
- XCM1820IRTER — Datasheet Texas Instruments
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) Texas Instruments PCM1820 XCM1820IRTER
Stereo-channel, 32-bit, 192-kHz, audio analog-to-digital converter (ADC) with 113-dB SNR 20-WQFN -40 to 125
- 0804MC — Datasheet Texas Instruments
Операционные усилители Texas Instruments 0804MC
- PVT412 — Datasheet Infineon
Твердотельные реле Infineon PVT412
1 фотоэлектрическое реле Form A в 6-контактном корпусе DIP Однополюсное фотоэлектрическое реле 400 В, 140 мА переменного тока / 210 мА постоянного тока в 6-контактном корпусе DIP. Это нормально разомкнутое твердотельное реле может заменить …
- PVT412PBF — Datasheet Infineon
Твердотельные реле Infineon PVT412 PVT412PBF
1 фотоэлектрическое реле Form A в 6-контактном корпусе DIP Однополюсное фотоэлектрическое реле 400 В, 140 мА переменного тока / 210 мА постоянного тока в 6-контактном корпусе DIP. Это нормально разомкнутое твердотельное реле может заменить …
- 2N1653 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N1653
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N1652 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N1652
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N1651 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N1651
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N2285 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N2285
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N2286 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N2286
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N2287 — Datasheet Motorola
Биполярные транзисторы Motorola 2N2287
PNP-германиевый силовой транзистор
- 2N7071 — Datasheet Siliconix
Полевые транзисторы Siliconix 2N7071
N-канальный транзистор, работающий в режиме обогащения
- ZVP3306A — Datasheet Diodes
Полевые транзисторы Diodes ZVP3306A
P-канальный полевой транзистор с вертикальным каналом, работающий в режиме обогащения
- ALED6000 — Datasheet STMicroelectronics
Драйверы светодиодов STMicroelectronics ALED6000
Автомобильный одноканальный светодиодный драйвер 3A со встроенным преобразователем постоянного тока в постоянный Все особенности Квалификация AECQ100 Выходной ток постоянного тока до 3 А Рабочее входное напряжение от 4,5 В до 61 В R DS ( вкл.) = …
- ALED6000PHTR — Datasheet STMicroelectronics
Драйверы светодиодов STMicroelectronics ALED6000 ALED6000PHTR
Автомобильный одноканальный светодиодный драйвер 3A со встроенным преобразователем постоянного тока в постоянный Все особенности Квалификация AECQ100 Выходной ток постоянного тока до 3 А Рабочее входное напряжение от 4,5 В до 61 В R DS ( вкл.) = …
- RDA5807FP — Datasheet RDA Microelectronics
РЧ приемники RDA Microelectronics RDA5807FP
Одночиповый радиотюнер для вещания FM
- RDA5807M — Datasheet RDA Microelectronics
РЧ приемники RDA Microelectronics RDA5807M
Одночиповый радиотюнер для вещания FM
- RDA5807MP — Datasheet RDA Microelectronics
РЧ приемники RDA Microelectronics RDA5807MP
Одночиповый радиотюнер для вещания FM
1
…
HiFi УМЗЧ класса АВ на ИМС 20W LM1875, 24W TDA2050, 12W TDA2030
- Подробности
- Категория: схемы
- Опубликовано 04.04.2014 10:42
На базе микросхем LM1875, TDA2050, TDA2030 можно построить качественный и простой усилитель мощности класса АВ.Усилитель обладает очень мягким, четким и комфортным звучанием, по сравнению с теми же TDA7294 и LM3886, но, конечно, уступает им в мощности.Передача баса, также сравнительно лучше.Схема данного усилителя была предложена Скифом и отличается от типовой наличием цепочки R1-R2C2-R3, предотвращающей проникновения радиочастотных помех в тракт усиления и наличием выходной R7L1-цепи, компенсирующей паразитную емкость проводов и звуковой катушки динамика.Нижняя граница диапазона может быть расширена увеличением конденсатора в цепи ООС С3 с 22uF до 47uF. Детали:Резисторы R6 и R7 МЛТ-2, остальные МЛТ-0.125. Катушка L1 мотается на резисторе R7 проводом 0.6 мм 5-8 витков.Конденсаторы:С1 – керамический, в крайнем случае – неполярный электролитический;С2 – керамический;С4, С5, С6 — пленочные, ёмкость шунтирующих конденсаторов С5, С6 лучше увеличить по мере возможности вплоть до 0,47uF.С3, С7, С8 — электролиты с рабочим напряжением не менее 50V для LM1875 и 25V для TDA2050, TDA2030 (т.е. напряжения питания с запасом). Ёмкость С7, С8 должна быть не менее 1000uF и может быть увеличена на сколько это возможно.Вместо микросхемы LM1875 можно применить, без изменения номиналов схемы, TDA2050, TDA2030.Микросхемы оснащены следующими интегрированными защитами:• от короткого замыкания, выхода на землю или питание;• от перегрева.Питание данной схемы производится от двухполярного источника:• LM1875 ±25V;• TDA2050 ±18V;• TDA2030 ±14V.
Основные характеристики усилителя:
|
Параметр |
Условие |
LM1875 |
TDA2050 |
TDA2030 |
|||||
|
THD |
THD |
||||||||
|
условие |
условие |
0,5% |
10% |
условие |
0,5% |
10% |
|||
|
Напряжение питания Vs, ±V |
Min |
8 |
4,5 |
6 |
|||||
|
Max |
30 |
25 |
18 |
||||||
|
Выходная мощность Pout, W |
R=4 Ohm |
V=±25V,THD=0,022% |
20 |
V=±18 V |
28 |
35 |
V=±14 V |
14 |
18 |
|
R=8 Ohm |
V=±25V,THD=1% |
25 |
V=±18 V |
18 |
22 |
V=±14 V |
9 |
11 |
|
|
V=±30V,THD=1% |
30 |
V=±22 V |
25 |
32 |
|||||
|
Коэффициент нелинейных искажений THD, % |
R=4 Ohm,f=1 kHz |
V=±25V,Pout=20W |
0,022 |
V=±18V, Pout=24W |
0,03 |
V=±14V, Pout=12W |
0,2 |
||
|
R=4 Ohm,f=20 kHz |
V=±25V,Pout=20W |
0,07 |
V=±18V, Pout=18W |
V=±14V, Pout=12W |
|||||
|
R=8 Ohm,f=1 kHz |
V=±25V,Pout=20W |
0,015 |
V=±22V, Pout=20W |
0,02 |
V=±14V, Pout=8W |
0,1 |
|||
|
R=8 Ohm,f=20 kHz |
V=±25V,Pout=20W |
0,05 |
V=±22V, Pout=15W |
V=±14V, Pout=8W |
|||||
|
Отношение сигнал/шум PSRR, dB |
90 |
80 |
90 |
||||||
|
Температура защиты С, град |
150 |
150 |
145 |
После 20W (LM1875), 24W (TDA2050), 12W (TDA2030) довольно низкий коэффициент гармоник резко возрастает, поэтому эти значения максимальных выходных мощностей для качественного усилителя являются оптимальными максимальными режимами.
| Печатная плата усилителя со стороны фольги | Печатная плата усилителя со стороны монтажа деталей |
Конденсаторы С5, С6 припаиваются непосредственно в к выводам электролитов С7, С8.Также рекомендую поставить аналогичные шунтирующие конденсаторы в непосредственной близости у выводов питания микросхемы, как это видно на фото нижеРазводку печатной платы в формате Spilnt-Layout можно скачать отсюда:
Печатная плата
Монтажная плата:
Внешний вид собранной платы:
Микросхема LM1875 представляет собой высококачественный монофонический усилитель мощности низкой частоты, способный отдавать в нагрузку до 25 Ватт. Выходной каскад микросхемы работает в классе АВ. LM1875 отличается высокими звуковыми параметрами, стоит значительно дороже аналогичной микросхемы TDA2030, но качество звучания однозначно лучше последней.
Микросхему обычно используют в бытовых аудиосистемах, для питания широкополосной акустики или маломощного сабвуфера.
Неоднократно мною был собран и испытан усилитель на знаменитой микросхеме TDA2030. Схема была нестандартной, в ней помимо микросхемы были использованы дополнительные транзисторы. По сути, вся мощность падает на транзисторы, а сама микросхема работает в качестве драйвера. Должен заметит, что результат был не очень, при максимальной громкости транзисторы грелись очень сильно, звук был искажен до неузнаваемости, если кто решит собрать, то мой совет — используйте схему только для сабвуфера. Пару дней назад решил еще раз собрать подобный усилитель, только на этот раз заменил выходные транзисторы и переделал схему, а в качестве драйвера использовал микросхему LM1875. При мостовой схеме, усилитель на двух LM1875 способен развивать до 50 Ватт, а с выходными транзисторами до 70 Ватт!
В выходном каскаде использована комплементарная пара на мощных биполярных транзисторах типа 2SA1943 и 2SC5200. Эта пара стоит в окончательных каскадах множества транзисторных усилителей, такие как схема ЛАНЗАРА или МАРШАЛЛА ЛИЧА.
Катушка мотается на резисторе и содержит 10 витков провода с диаметром 0.,8мм. Резистор 10 Ом с мощностью 2 Ватт.
Входной конденсатор по вкусу, для сабвуфера следует применять пленочные конденсаторы с емкостью от 1 до 4.6 мкФ. Все электролитические конденсаторы нужно подобрать с напряжением 35 Вольт и выше. При желании, выходные транзисторы можно попробовать заменить на отечественные-КТ818/19 с одинаковыми буквами, но мощность и параметры усилителя упадут
Питается усилитель от двухполярного источника, при питании от сетевых блоков питания уделяйте особое внимание конденсаторным фильтрам после выпрямителя, во избежания сетевых помех следует использовать емкость не менее 10.000 мкф в плече, входные провода желательно использовать экранированные
Саму микросхему установил на небольшой отдельный теплоотвод, она работает как предварительный усилитель, поэтому сильно перегреваться не будет. Транзисторы нуждаются в охлаждении, поскольку вся основная нагрузка на них, они укрепляются на теплоотвод обязательно через изоляционную прокладку, для лучшей теплоотдачи следует использовать термопасту.
