В последнее время я часто слышал обсуждения о частоте обновления экрана смартфонов. Что это такое и почему полезно увеличивать эту частоту, было не сразу понятно. Поэтому я решил подробнее изучить этот вопрос и хочу поделиться своими выводами с вами. Частота обновления экрана является важной характеристикой, которая влияет на общее восприятие изображения на экране устройства.
Как сделать простой и мощный усилитель 500 Вт
Схема этого звукового усилителя очень привлекательна тем, что она полностью построена на транзисторах и не содержит микросхем. При этом конструкция остается достаточно простой и включает в себя минимальное количество деталей. Благодаря использованию нескольких каскадных отрицательных обратных связей, коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности 500 Вт не превышает 0,1%. Это делает усилитель очень конкурентоспособным по качеству звука.
Понадобится
- Мощные выходные транзисторы 2SC5200 и 2SA1943 — http://ali.pub/5h6nmc
- Транзисторы BD140 и BD139 — http://ali.pub/5h6nui
- Транзисторы BC557 и BC548 — http://ali.pub/5h6nwu
- Резисторы 0,22 Ом 5 Вт — http://ali.pub/5h6olj
- Конденсаторы 4700 мкФ / 50 В — http://ali.pub/5h6oon
- Все резисторы — http://ali.pub/5h6ouv
- Все конденсаторы — http://ali.pub/5h6ov9
Данный двухтактный усилитель с отрицательной обратной связью состоит из 6 транзисторов. В дальнейшем планируется добавить еще 2 выходных транзистора, что улучшит его эффективность и уменьшит тепловыделение.
Блок питания является двуполярным и построен по классической мостовой схеме, с использованием отводов от средней точки трансформатора.
Трансформатор с выходным напряжением 32 В на каждое плечо в итоге после выпрямления обеспечивает двуполярное питание, равное 40 Вольт.
Чипы-усилители
Большинство людей привыкло к мысли, что звуковые усилители требуют большого количества отдельных компонентов либо энергоемких электронных ламп для обеспечения качественного звучания. Однако появление интегральных микросхем произвело настоящий прорыв в мире аудиосистем, позволяя использовать множество операционных усилителей, специально разработанных для звуковых систем.
Такую интеграцию обычно называют усилителем аудиосигнала на интегральной схеме, усилителями звука на чипах или чиповыми усилителями. Обычно они требуют небольшого количества дополнительных компонентов, их схемы достаточно просты, и они потребляют меньше тока по сравнению с дискретными и ламповыми аналогами.
Все это ведет нас к чипу LM386, разработанному компанией Texas Instruments в 1983 году, который стал широко популярным в низковольтных аккумуляторных устройствах по всему миру.
- Легкость в питании (использует однополярное питание)
- Низкая теплоотдача (не требует радиаторов)
- Эффективный и мощный в своем классе
- Существует версия с двухрядным расположением выводов
Это означает, что LM386 находился в фаворе среди любителей DIY по всему миру и представляет собой отличный экспериментальный полигон для создания различных чиповых усилителей. Цены на данный чип также являются очень привлекательными. В данной статье мы попробуем собрать простейший мини-усилитель звука для колонок на основе данного чипа.
Шаг 1: LM386 101
Рекомендую ознакомиться с официальным техническим описанием (PDF), где представлена полная техническая информация. Но я также приведу основные моменты здесь.
LM386 – это операционный усилитель, специально разработанный для аудиосистем, что означает, что его эксплуатационные характеристики учитывают необходимость управления динамиком. Как и большинство чиповых усилителей звука, он также может использоваться как обычный операционный усилитель. Его стандартное усиление в двадцать раз, что значит, что он увеличивает входящее напряжение в 20 раз. Величину коэффициента усиления можно регулировать вручную.
Распиновка
- 1,8 – усиление. Выводы 1 и 8 используются для регулировки уровня усиления с 20-кратным коэффициентом с использованием специфических конденсаторов для сопряжения.
- 2 – отрицательный вывод
- 3 – положительный вывод
- Эти выводы стандартны для операционных усилителей. В схемах с простым LM386 отрицательный вывод будет подключен к земле, а положительный будет получать аудио сигнал начиная от источника.
- 4 – земля, GND
- 5 – выходное напряжение, на этом выводе появляется усиленный сигнал, который подается на динамик.
- 6 – источник питания, на этот вывод должно подаваться питание для работы усилителя.
- 7 – байпасная перемычка, служит для подключения напрямую к входному сигналу, в основном используется для устранения помех от сети питания.
Описание
LM386N (где N указывает на двухрядное расположение выводов) производится в нескольких модификациях: LM386N-1, -2, -3 и -4. Версии 3 и 4 обеспечивают выходное напряжение несколько выше, а версия 4 рассчитана на более высокие входные значения напряжения благодаря повышенному минимальному значению входного напряжения. В этой статье основное внимание будет уделено LM386N-1, так как именно он использовался в моем проекте и служит основой для всех остальных версий.
Напряжение питания
Напряжение питания должно находиться в диапазоне от 4 до 12 В.
Номинальное сопротивление звуковой катушки
LM386 изначально были спроектированы для работы с резистивной нагрузкой в 4 Ом, но их показатели могут варьироваться от 8 до 32 Ом в зависимости от использования.
Искажения
В идеальных условиях полный коэффициент гармонических искажений составляет 0,2% при подаче 6 В на 8-Омный динамик. При низком уровне напряжения это значение может увеличиваться до 10% гармонических искажений при максимальных напряжениях.
Выходная мощность
При идеальных условиях можно ожидать выходную мощность примерно 700 мВт или 0,7 Вт.
Зачем поджигают покрышки при шиномонтаже. Это помощь или вредительство? Разбираемся в вопросе
Меня удивил метод быстроой накачки колес, используемый при установке покрышек с большим диаметром на диски. Эта хитрость известна только профессионалам.
Нашел NVMe накопитель для замены в PlayStation 5: обзор Fanxiang S880 с PCI-E Gen4 интерфейсом и скоростями 7.3/6.5 ГБ/с
Fanxiang S880 является одним из самых привлекательных NVMe SSD накопителей на сегодняшний день. Этот компактный громадный накопитель работает по интерфейсу PCI-E Gen4 и обещает высокие скорости передачи данных, которые могут значительно улучшить производительность системы.
Описание схемы
Напряжение питания схемы – ±35 — 45 В. При этом его можно снизить на 10 В, что приведет к потере мощности, но для уменьшения нагрева это может оказаться полезным. Увеличение напряжения также возможно, однако мощность не увеличится, при этом возрастут тепловые потери.
Емкость конденсаторов выпрямителя по 10,000 мкФ на каждое плечо для данного канала является достаточно. Рекомендуется зашунтировать их плёночными конденсаторами со значением емкости от 0,1 до 0,15 мкФ.
У меня установлен два кондентора по 10,000 мкФ на плече для обоих каналов. Можно разместить дополнительные емкости по 2000 — 4000 мкФ на плече прямо на плате, однако это необязательно, если провода от выпрямителя не имеют избыточного сопротивления и не слишком длинные.
Так как выходной каскад построен по схеме с общим стоком напряжение не усиливается, и для достигаемой мощности в 500 Вт необходимо использовать вольтодобавку в питании операционного усилителя, поставив стабилитроны с максимально возможными напряжениями ±18 В.
Все резисторы, кроме истоковых, могут быть использованы с мощностью от 0,25 до 0,5 Вт, в зависимости от предпочтений. Истоковые резисторы R7 и R8 должны иметь мощность 5 Вт и значение 0,1 Ом (возможно использовать и 0,2 Ом), а R13 должен быть 2-ваттным. Регулировочный резистор для тока покоя R15 (с диапазоном от 1 до 2 кОм) рекомендуется выбрать многооборотным.
Номинальное напряжение для конденсаторов C1, C3 и C10 составляет 25 В.
Схема D7 — D10 призвана защитить транзисторы от перегрузок.
Выходные транзисторы достаточно недороги – это IRFP140 и IRFP9140. Замена их на дорогие модели, предназначенные специально для аудио, не является обязательной, так как на практике разница в звуке на качественной акустике будет минимальной, а на средней бытовой акустике – почти незаметной. Если же ваши предпочтения лежат в направлении аудиофильских матриц, таких как 2SK1058 и 2SJ162 (или 2SK1530 и 2SJ201), тогда защита, вероятно, не потребуется, поскольку она будет уже интегрирована в более дорогие японские модели.
Для операционного усилителя я использовал хорошую модель LM4562, однако можно использовать и более доступные варианты, такие как NE5532. На слух существенной разницы я не обнаружил.
Цепь Цобеля R13 и C6 предназначена для предотвращения самовозбуждения на высоких частотах. Установка этой схемы желательна, но не обязательна, если самовозбуждения не наблюдается. Если усилитель вдруг будет самовозбуждаться или показывать нестабильную работу (хотя у меня таких случаев не было, но многое зависит от способа монтажа), уместно будет попробовать заменить истоковые проволочные керамические резисторы R7 и R8 на угольные, например, создав параллельно несколько одноваттных резисторов МЛТ номиналом по 1 Ом (или 0,5 Ом). В усилителях на полевых транзисторах такая замена часто дает положительный эффект.
Стабилитроны D3 и D4 для надлежащей термостабилизации можно установить на радиатор, рядом с транзисторами. Следует обратить внимание, что отрицательный коэффициент температуры имеют только приборы с низким уровнем напряжения стабилизации. Для этого очень удобно использовать теплопроводящий клей или скобы.
Настройка
Перед подачей питания установите подстроечный резистор R15 в положение минимального сопротивления. После подачи питания настройте ток покоя примерно на уровне 150 мА.
Удобно измерять ток покоя по падению напряжения на 5-ваттном резисторе: на резисторе 0,1 Ом при токе 150 мА должно быть 15 мВ (то есть на 0,2 Ом – 30 мВ).
При использовании выходных транзисторов 2SK1058 и 2SJ162 ток покоя должен быть в диапазоне 210 — 230 мА.
Результаты измерений шума и искажений можно увидеть на Рисунках 6 и 7 соответственно.
 |
|
| Рисунок 7. | Измерение нелинейных искажений. |
Звук этого усилителя должен вам понравиться.
На этом все. Приятного прослушивания!
Плюсы микросхем TDA
- Для сборки усилителя на их основе достаточно всего лишь подключить питание и динамики, добавив несколько радиодеталей.
- Габариты этих микросхем малые, но их следует устанавливать на радиатор, иначе они будут сильно греться.
- Эти микросхемы легко дoстать в любом радиомагазине. Хотя на Али многие из них могут быть немного дорогими, особенно если брать в розницу.
- В них имеются встроенные защиты и дополнительные опции, такие как отключение звука и тому подобное. Однако, по моему опыту, защитные механизмы срабатывают не всегда надежно, что иногда приводит к выходу микросхем из строя, как от перегрева, так и от короткого замыкания. Поэтому рекомендую избегать кратковременного замыкания выводов микросхемы и излишнего перегрева, чтобы обеспечить им максимальную долговечность.
- Что касается цены, то я не могу сказать, что они чем-то особо дорогостоящие. По стоимости и функциям им нет равных на рынке.
Теперь давайте соберем простой одноканальный усилитель на базе микросхемы TDA7396. На момент написания статьи я купил её за 240 рублей. В технических характеристиках говорилось, что эта микросхема может обеспечить выходную мощность до 45 Ватт при нагрузке на 2 Ома. То есть если мы измерим сопротивление катушки динамика, и оно окажется в пределах около 2 Ом, тогда на динамике возможно получение пиковых значений в 45 Ватт. Эта мощность вполне достаточна для организации дискотек в комнате не только для личного пользования, но и для соседей, при этом звук будет довольно посредственным, что в принципе не сравнится с качеством, предлагаемым усилителями класса hi-fi.
Вот распиновка микросхемы:
Сборка нашего усилителя пройдет по классической схеме, описанной в документации к самой микросхеме:
На вывод 8 подаем +Vs, а на 4 вывод ничего не подключаем. Таким образом, схема принимает следующий вид:
+Vs – это напряжение питания, которое может варьироваться от 8 до 18 Вольт. IN+ и IN- – сюда подается небольшой звуковой сигнал. На выводы 5 и 7 подключаем динамик. Вывод 6 соединяем с общим минусом.
Вот как выглядит моя сборка с использованием навесного монтажа:
Я не использовал конденсаторы на входе питания 100нФ и 1000мкФ, так как у меня из блока питания уже идет чистое напряжение.
Динамик, с которым я работал, имеет следующие параметры:
Как видно, сопротивление катушки составляет 4 Ома. Полоса частот указывает на то, что он является сабвуферного типа.
Вот как выглядит мой самодельный сабвуфер в корпусе:
Я пытался записать видео, но качество звука на нем вышло не очень хорошим. Тем не менее, могу сказать, что из телефона на средней мощности звук уже был настолько громким, что уши начинали «заворачиваться», несмотря на то, что общее потребление всей схемы в рабочем состоянии составило около 10 Ватт (это вычисляется по формуле, умножая 14,3 на 0,73). В данном примере я взял напряжение аналогичное автомобильному, то есть 14,4 Вольта, что полностью укладывается в наш диапазон от 8 до 18 Вольт.
Если у вас нет мощного источника питания, вы можете собрать его по следующей схеме.
Важно не ограничиваться только этой конкретной микросхемой. Как я уже упоминал, существует масса различных микросхем серий TDA. Некоторые из них способны усиливать стереосигнал и могут обеспечивать звук на 4 динамика, как это реализовано в автомагнитолах. Поэтому обязательно поищите в интернете подходящую ТДА-микросхему для вашего проекта. После завершения сборки не забудьте показать вашему соседу, как усиливает звук ваше устройство, выкрутив ручку громкости на максимальную и прижав мощный динамик к стене.
В этой статье я делал усилитель на основе микросхемы TDA2030A.
Усилители на Алиэкспресс
Я также наткнулся на различные кит-наборы на базе TDA на АлиЭкспресс. Например, вот этот стерео усилитель мощностью по 15 Ватт на канал за 1$. Этой мощности будет более чем достаточно для того, чтобы повеселиться под любимую музыку в небольшой комнате.
А вот здесь вы сможете найти готовый вариант.
В целом, на Алиэкпресс доступно большое количество различных модулей усилителей. Просто нажмите на эту ссылку и выберите любой усилитель, который вам понравится.
