Технические характеристики
7812 ещё называют регулятором с фиксированным напряжением в 12 В. При этом на вход микросхемы должно подаваться питание на 2-3 В больше, чем на выходе, иначе на нём не будет заявленных 12 В. Максимальный выходной ток может достигать 1,5 А с применением хорошего радиатора. Устройство технологически защищено: от теплового пробоя, короткого замыкания и превышения режимов безопасной работы (SOA). Что делает его практически «неубиваемым».
Максимальные параметры
Максимальными значениями характеристик для LM7812 считаются:
- предельное напряжение на входе микросхемы не более 35 В;
- сила тока на выходе до 1.5 А;
- температура кристалла при работе может достигать +150 ОС;
- температура хранения от -65 до +150 ОС;
- допустимый нагрев припоя не более +230ОС, с интервалом до 10 сек.
Рассеиваемая мощность ограничена внутренней защитой (Internally limited), корпусным исполнением изделия и применением теплоотвода.
При расчёте максимальной рассеиваемой мощности работающего устройства применяют стандартную формулу PDmax = (TJmax — ТА) / θJA. Где TJmax – предельная температура кристалла, а ТА – предполагаемая для окружающего воздуха. θJA – это тепловое сопротивление к внешней среде, которое напрямую зависит от корпусного исполнения.
Например, для распространенных устройств в пластиковых ТО-220 θJA=54ОC/Вт. В случае использования радиатора, необходимо учитывать величину теплового сопротивления кристалла (θJC), которая составляет порядка 4ОC/Вт для такого корпуса.
Электрические параметры
Несмотря на то, что рассеиваемая мощность не приводится производителями в даташит вместе с максимальными параметрами, её рекомендованное значение прослеживается в электрических характеристиках LM7812. В столбце «условия тестирования» указана допустимая величина PD не более 15 Вт, при изменении напряжения на входе до 27 В и токе на выходе до 1 А. Температура кристалла, при этом, должна находится в диапазоне от 0 до +125ОС.
Данные представленные в этой таблице получены путем тестирования с двумя сглаживающими конденсаторами на входе (до 0,22 мкФ) и выходе (до 0,1 мкФ).
Принципиальная схема
Основой любого не импульсного блока питания является низкочастотный силовой трансформатор. В данном случае это тороидальный довольно тяжелый трансформатор типа TST250W/24V. Его номинальное выходное переменное напряжение 24V при токе 10А и входном напряжении 230V.
Рис. 1. Принципиальная схема мощного стабилизатора напряжения +19В.
У данного трансформатора нет никаких колодок для подключения или клемм, — просто «колесо» с четырьмя проводами для подключения.
Конечно, можно применить любой другой трансформатор с вторичным напряжением 20-25V. В магазинах промышленного электрооборудования можно приобрести другой трансформатор соответствующей мощности на 24V, например, на Ш-образ-ном сердечнике.
Переменное напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора Т1 поступает на выпрямительный мост VD1 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации.
В принципе, соглашусь, что емкости 2200 мкФ при токе 10А не слишком достаточно. Но, это же не УНЧ питаем. На задней стенке ноутбука вообще стоит значок пульсирующего напряжения. Так что для данного случая, этого вполне достаточно.
Стабилизатор напряжения сделан на основе микросхемы 7812. Но её выходное напряжение равно 12V, а нам нужно 19V, плюс максимальный ток 1А, а нужно, как было решено, 10А.
Выходная мощность была увеличена за счет транзистора VТ1 типа КТ819, на котором сделан эмиттерный повторитель выходного напряжения стабилизатора А1.
Напряжение стабилизации было поднято за счет стабилитрона VD2, это Д814А, его напряжение стабилизации 8V. Так что 12+8=20. Однако, около одного вольта падает на транзисторе VТ1, так что выходит как раз как и надо.
Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)
Вступление
Усилитель для сабвуфера делал не из-за отсутствия или экономии денег, а интереса ради. Параллельно со мной делал то же самое мой сын (уже сделал 2 штуки).
Я не меломан и не аудиофил, но музыку люблю, часто слушаю. Слухом не обделен, в тоже время, я не понимаю людей, которые начинают читать сотые доли нелинейных искажений, говорить о направленности проводов и слышимости верхних частот чуть ли ни ультразвукового диапазона.
Все это фигня и называется словом – “болезнь”. Не все люди наделены идеальным слухом, поэтому у каждого свой потолок. Главное в музыке, что бы она доставляла удовольствие. Если Вам нравится звучание вашей магнитолы, акустики, усилителя, то вот Вам и счастье.
Усилитель для сабвуфера на TDA7294 (мостовая схема)
Почему TDA7294? Очень дешево для начинающих, хорошие параметры. Усилитель очень прост в изготовлении. Печатных плат полно в Интернете. Я делал свою печатку под свой корпус. Незацикливайтесь на поисках идеальной платы. Берите ту, которая устраивает Вас по конструкции и размерам. Работать будут практически любые платы, в которых не допущены ошибки. Желательно, что бы земля сходились в одной точке, но если это не так, то не факт, что схема не будет работать или возбуждаться. На моей плате 1 и 4 выводы микросхемы подходят к земле не по отдельности, а соединены последовательно. Все работает без проблем. Если вы впервые собираете такие схемы, то лучше всего собрать типовую схему включения. Все схемы типа Сырицо и другие самоделки могут не пойти, так как они подгонялись авторами под себя и под свои детали. Типовая схема включения не критична к применяемым деталям и при правильном монтаже начинает работать сразу. Конденсаторы по питанию не обязательно большой емкости. 2200 мкФ за уши. Большим минусом схемы является тепловыделение, поэтому радиатор побольше. Я применил то, что было под рукой (оказался маловат), сильно греется, пришлось ставить три вентилятора 50х50 мм (теперь радиатор слегка теплый). Если есть возможность, лучше ставить большой радиатор, не надеясь на вентиляторы, так как вентиляторы могут отказать. Они в компьютерах то недолго работают, а в багажнике и подавно загнутся раньше времени. Еще одна прописная истина – микросхемы на радиатор только через изоляционные прокладки и желательно термопаста.
Моя печатная плата рабочая на все 100%. Делалась утюжной технологией. Если кто будет ее повторять, то пропаяйте дорожки питания и выход на динамик.
Пару слов про кроссовер. Схема из сайта Шихатова. Схема объяснений не требует. У меня не пошла микросхема 544УД2 и ее зарубежный аналог (поменял несколько микросхем). Возбуждалась на частоте около 1 МГц. Поменял ее на УД6 и все стало нормально. Переменники используйте хорошие иначе не миновать треска в динамике.
Конструкция корпуса у каждого своя, я делал по старой проверенной технологии из фольгинированного текстолита. Стоит он недорого, хорошо обрабатывается, корпус получается крепкий и красивый.
Покрашен антигравием. Разъем под питание и динамик самодельный, использовал часть мощного реле. Усилитель представляет собой законченную конструкцию.
При 35 вольтах выдает 180 Вт неискаженного сигнала (по осциллографу).
PS: Для меня усилитель обошелся дешево, но если у вас нет запаса деталей и Вам придется все покупать, то это будет представлять определенную сумму денег. Вначале посчитайте затраты, а потом беритесь за работу. В любом случаи данный усилитель идеально подходит для начального уровня.
- TDA 7294 datasheet
- Печатная плата в формате (не проверено на соответствие)
- Печатная плата
Класс B
В то время как все механизмы вывода в усилителе звуковой частоты на транзисторах класса A при работе занимают 100% времени, в блоках класса B используется двухтактная схема таким образом, что только половина устройств вывода проводит ток в любое время.
Одна половина покрывает +180-градусную часть формы волны, в то время как другая покрывает сечение -180 градусов. Как следствие, усилители класса B значительно более эффективны, чем их аналоги класса A, с теоретическим максимумом 78,5%. Учитывая относительно высокую эффективность, класс B использовался в некоторых профессиональных преобразователях звукоусиления, а также в некоторых домашних ламповых усилителях. Несмотря на их очевидную силу, шансы приобрести для дома блок класса В практически равны нулю. Исследование усилителя звуковой частоты показало причину этого, известную как искажение кроссовера.
Проблема с задержкой в передаче обслуживания между устройствами, обрабатывающими положительные и отрицательные части формы сигнала, считается значительной. Само собой разумеется, что такое искажение в достаточных количествах слышно, и хотя некоторые конструкции класса B были лучше, чем другие в этом отношении, класс B не получил особого признания от любителей чистого звучания.
Коэффициент усиления
Полученная схема — это неинвертирующий усилитель. Коэффициент усиления сигнала определяют резисторы R1 и R2. Его точное значение определяется формулой:
Будем считать, что на вход мы подаем сигнал с линейного выхода. В таком случае коэффициента усилия по напряжению равного 3 будет с хорошим запасом. Поэтому на три и будем ровняться.
От точности резисторов R1 и R2 зависит насколько одинаковым будет усиление у каналов. Поэтому желательно, чтобы резисторы имели точностью не хуже ±1%.Далеко не всегда в магазинах или в домашних запасах можно найти большой ассортимент номиналов резисторов хорошей точности. Но в данном случае можно обойтись резисторами одного номинала.
Так, в закромах шкафа были найдены прецизионные резисторы по 7,5 кОм которые и стали резисторами R1. В качестве R2 было использовано по два резистора в 7,5 кОм, которые были включены последовательно. Аналогично можно сделать, включив параллельно два резистора по 15кОм в качестве R1, и один резистора на 15кОм в качестве R2.
Для изменения коэффициента усиления лучше менять резистор R2. Для звуковых схем на ОУ, обычно рекомендуется использовать резисторы номиналом 1÷50 кОм. Любой резистор вносит шум в аудио тракт и чем больше номинал этого резистора — тем больше вносимый им шум.
Блок питания
Если к блоку питания не предъявлять жестких требований по стабильности напряжения и уровню пульсаций, что характеризует, в частности, описанный выше усилитель мощности, то в качестве источника питания можно использовать обычный двухполярный блок питания, принципиальная схема которого показана на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема Стабилизированного двуполярного блока питания для УМЗЧ на +- 44В.
Мощные составные транзисторы VT7 и VT8, включенные по схеме эмиттерных повторителей, обеспечивают достаточно хорошую фильтрацию пульсаций напряжения питания с частотой сети и стабилизацию выходного напряжения благодаря установленным в цепи стабилитронов VD5. VD10.
Элементы L1, L2, R16, R17, С11, С12 устраняют возможность возникновения высокочастотной генерации, склонность к которой объясняется большим коэффициентом усиления по току составных транзисторов.
Величина переменного напряжения, поступающего от сетевого трансформатора, выбрана такой, чтобы при максимальной выходной мощности УМЗЧ (что соответствует току в нагрузке 4 А) напряжение на конденсаторах фильтра С1. С8 снижалось примерно до 46. 45 В. В этом случае падение напряжения на транзисторах VT7, VT8 не будет превышать 4 В, а рассеиваемая мощность транзисторами составит 16 Вт.
При уменьшении мощности, потребляемой от источника питания, увеличивается падение напряжения на транзисторах VT7, VT8, но рассеиваемая на них мощность остается постоянной из-за уменьшения потребляемого тока. Блок питания работает как стабилизатор напряжения при малых и средних токах нагрузки, а при максимальном токе – как транзисторный фильтр.
В таком режиме его выходное напряжение может снижаться до 42. 41 В, уровень пульсаций на выходе достигнет значения 200 мВ, КПД равен 90%. Как показало макетирование, плавкие предохранители не могут защитить усилитель и блок питания от перегрузок по току из-за своей инерционности.
По этой причине было применено устройство быстродействующей защиты от короткого замыкания и превышения допустимого тока нагрузки, собранное на транзисторах VT1. VT6.
Причем функции защиты при перегрузках положительной полярности выполняют транзисторы VT1, VT2, VT5, резисторы R1, R3, R5, R7. R9, R13 и конденсатор С9, а отрицательной – транзисторы VT4, VТЗ, VТ6, резисторы R2, R4, R6, R10. R12, R14 и конденсатор С10.
Рассмотрим работу устройства при перегрузках положительной полярности. В исходном состоянии при номинальной нагрузке все транзисторы устройства защиты закрыты. При увеличении тока нагрузки начинает расти падение напряжения на резисторе R7, и, если оно превысит допустимое значение, начинает открываться транзистор VТ1, а вслед за ним и транзисторы VТ2 и VТ5.
Последние уменьшают напряжение на базе регулирующего транзистора VТ7, а значит, и напряжение на выходе блока питания. При этом за счет положительной обратной связи, обеспечиваемой резистором R13, уменьшение напряжения на выходе блока питания приводит к ускорению дальнейшего открывания транзисторов VТ1, VТ2, VТ5 и быстрому закрыванию транзистора VТ7.
Если сопротивление резистора положительной обратной связи R13 мало, то после срабатывания устройства защиты напряжение на выходе блока питания не восстанавливается даже после отключения нагрузки.
В этом режиме необходимо было бы предусмотреть кнопку запуска, отключающую, например, на короткое время резистор R13 после срабатывания защиты и в момент включения блока питания.
Однако, если сопротивление резистора R13 выбрать таким, чтобы при коротком замыкании нагрузки ток не был равен нулю, то напряжение на выходе блока питания будет восстанавливаться после срабатывания устройства защиты при уменьшении тока нагрузки до безопасной величины.
Практически сопротивление резистора R13 выбирается такой величины, при которой обеспечивается надежное включение блока питания при ограничении тока короткого замыкания значением 0,1 . 0,5 А. Ток срабатывания устройства защиты определяет резистор R7. Аналогично работает устройство защиты блока питания при перегрузках отрицательной полярности.
Основные технические характеристики транзисторов КТ819
| Тип | Предельные параметры | Параметры при T = 25°C | RТ п-к, °C/Вт | Корп. | ||||||||||
| IК, max, А | IК и, max, А | UЭБ0 max, В при T = 25°C |
PК max, Вт | Tп max, °C | TК max, °C | UКЭ (UКБ), В | IК (IЭ), А | UКЭ нас, В | CК, пФ | CЭ, пФ | tвыкл, мкс | |||
| КТ819А, КТ819Б, КТ819В, КТ819Г | 10 | 15 | 5 | 60 | 125 | 100 | (5) | 5 | 2 | 1000 | 2,5 | 1,67 | КТ-28 | |
| КТ819АМ, КТ819БМ, КТ819ВМ, КТ819ГМ | 15 | 20 | 5 | 100 | 125 | 100 | 5 | 5 | 2 | 1000 | 2,5 | 1 | КТ-9 | |
| 2Т819А, 2Т819Б, 2Т819В | 15 | 20 | 5 | 100 | 150 | 125 | (5) | 5 | 1000 | 2,5 | 1,25 | КТ-9 | ||
| 2Т819А2, 2Т819Б2, 2Т819В2 | 15 | 20 | 5 | 40 | 150 | 100 | (5) | (5) | 700 | 2000 | 1,2 | 3,13 | КТ-28 |
Где:
- IКmax — максимальный ток коллектора;
- IК и.max — максимальный импульсный ток коллектора;
- Pкmax — максимальная мощность коллектора без радиатора;
- Uкэо — максимальное напряжение коллектор-эмиттер;
- Iкбо = 1 мА — обратный ток коллектора;
- fгр. = 3 МГц — максимальная рабочая частота в схемах с общим эмиттером.
В следующей таблице представлена зависимость максимально допустимого (импульсного) напряжения коллектор-эмиттер от типа транзистора КТ819:
| Тип | UКЭ0 гр, В |
| КТ819А, КТ819АМ | 25 |
| КТ819Б, КТ819БМ, 2Т819В, 2Т819В2 | 40 |
| КТ819В, КТ819ВМ, 2Т819Б, 2Т819Б2 | 60 |
| КТ819Г, КТ819ГМ, 2Т819А, 2Т819А2 | 80 |
И ещё один немаловажный параметр минимальный статический коэффициент передачи тока КТ819:
| Тип | h21Э |
| КТ819Г, КТ819ГМ | 12 |
| КТ819А, КТ819АМ, КТ819В, КТ819ВМ | 15 |
| КТ819Б, КТ819БМ, 2Т819А, 2Т819А2, 2Т819Б, 2Т819Б2, 2Т819В, 2Т819В2 | 20 |
↑ Глубоко в RMAA
Знаю что многие не жалуют эту программу, считая, что продукт задуман в помощь маркетологам, чтобы им было нас легче «охмурять». Но я считаю, что даже если это и так, то всё равно это всего лишь инструмент. Плохой или хороший, но это инструмент и надо уметь им пользоваться. Тем более, что инструмент-то на самом деле удобный!Условия измерений.
Звуковой интерфейс «Creative E-MU 0204» имеет два линейных моно входа с сопротивлением 1,5 кОм и чувствительностью в крайнем левом положении регуляторов 6,5 dBV (2.11 Vrms среднеквадратичное, или 2,98 Vpp пиковое). В это положение и поставлю, так снимает все характеристики производитель. Два стерео выхода, линейный и телефонный, сопоставимые по уровню 6,7 dBV (2.16 Vrms среднеквадратичное или 3,05 Vpp пиковое).
Сначала испытывал телефонный выход интерфейса (собственно вся каша заварилась из-за него), подключая его выход напрямую к линейному входу (loopback), а затем протестировал три пары наушников с сопротивлением 120 Ом (Takstar TS-671), 72 Ома (ТДС-5), 32 Ома (Delta). Итого четыре измерения. Потом на выход интерфейса подключил вход собранного усилителя и проделал те же четыре измерения с его выхода.
Результаты сведены в таблице ниже. Толковать все полученные результаты не буду — уж слишком перегруженная получиться статья. В конце статьи прикрепляю файлы измерений *.sav, смотрите, кому интересно!
Результаты моих измерений в RMAA с интерпретацией
Рис. 6. Сводная таблица результатов тестирования
Рис. 7. Окно настройки уровня RMAA
Попутно сравнил нагрузочную способность интерфейса и усилителя по снижению выходного уровня под нагрузкой.
Рис. 8. Нагрузочная способность
Вот уже пошли весёлости. Как видим, с уменьшением сопротивления нагрузки идёт уменьшение выходного уровня на телефонном выходе интерфейса. Наш усилитель с этим справляется без снижения уровня.
Рис. 7а. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход»
Общая оценка «отлично». Вот бы так под нагрузкой.
Рис. 7 б. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar
Ан нет. Коэффициент нелинейных искажений + шум уже только «хорошо», а интермодуляция + шум (0.264%) уже только «удовлетворительно». У меня есть предположение, что это связано с некорректной работой программы. Но об этом при рассмотрении графиков. Нехорошо (-60.2 dB) и с взаимным проникновением каналов.
Рис. 7в. Оценка RMAA подключения «выход усилителя — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar
Усилитель условно (-72 dB) провалил только взаимное проникновение каналов.
Рис. 9. АЧХ. Единственный график, где оказалось возможным, без ущерба для разборчивости, посмотреть одновременно результаты всех восьми измерений
По шести видим ровную сливающуюся линеечку. И только интерфейс, нагруженный на Такстары и Дельты, выдаёт причудливое отклонение АЧХ. Аж, страшно сказать, на 0.5 dB. Импеданс у ТДС – 5 линейный.
Рис. 10. Интермодуляционные искажения + Шум
Вот тут мы видим ещё одну причину, по которой мне захотелось собрать внешний усилитель. Замечательная кривая для ненагруженного выхода интерфейса начинает щетиниться пиками гармоник под нагрузкой. Возможно, это связано с некорректной работой программы по нормализации уровня, скорее всего она привязана к 1 кГц. Вот тут и вспомним тот подъем АЧХ. Возможно, именно он и стал причиной клипинга (программа, кстати, честно предупредила соответствующим окошком), который в свою очередь привёл к необъяснимому росту уровня искажений.
Попытки отключить нормализацию и немного снизить уровень ни к чему не привели. Отключение нормализации в бесплатной версии не работает.
Графики усилителя с нагрузкой и без неё скромно расположились посередине, позволив получить по этому параметру от RMAA отличную оценку.
Рис 10. Взаимное проникновение каналов
Наблюдаем такую же картину распределения результатов. «Лучший» и «худший» результаты — интерфейс. Усилитель — скромное «хорошо». Могу предположить проблемы питания как у интерфейса (питание организовано через USB от БП компьютера), так и в моем усилителе, запитанном хоть и от стабилизированного выпрямителя, но конструктивно не оптимального.
Рис 11. Интермодуляция. Переменная частота
Всё то же самое.
Рис 12. Частотный диапазон. Плавающий тон
Аналогично АЧХ.
↑ Как дело было
Нарисовал печатку. Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Вытравил. Спаял. Вставил в корпус. Думал — макетный, фиг вам. Так и прижился.
Рис. 4 и 5. Постоянный временный корпус
Включил. Поиграл с режимами выходных транзисторов. К этому времени пришли заказанные на Алиэкспресс 120-Омные мониторные наушники Takstar TS-671 . Послушал. Провёл измерения RMAA. Поменял шило на мыло: NE5532P на LM833N. Это недорогие широко распространённые операционники примерно одного класса. Опять послушал и провёл измерения в RMAA.
Разницу в звучании оценить не смог по причине того, что слушал с разрывом во времени на перепайку ОУ (панелек нет). Да и вряд ли разницу можно услышать, ведь ОУ примерно одного класса. Что собственно и подтвердили измерения: разница – в пределах погрешности.
Другие ОУ я не пробовал, потому что под рукой нет и приобрести в своём маленьком городке быстро не могу. Да и нарушится концепция усилителя «я его слепила из того что было».
