Мостовой 4-каналычый УМЗЧ

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на микросхемах

Опубликовано: 19.03.2017 14:30

Просмотров: 2628

А. Журенков, г. Запорожье
В статье кратко описаны основные характеристики и конструкция мостового 4-канального УМЗЧ на интегральной микросхеме типа TDA7386, приведены рисунки печатной платы, монтажа деталей, компоновки платы усилителя с охладителем в корпусе источника питания от компьютера, даны рекомендации по технологии изготовления и монтажа узлов УМЗЧ. Статья рассчитана на радиолюбителей средней квалификации.

Стереофонические двухканальные системы существенно повысили качество воспроизведения звуковых сигналов, но они имеют ограниченную область локализации источника звука, недостаточно полное восприятие слушателем особенностей первичного помещения, например, концертного зала, из-за чего они не способны создать иллюзию переноса слушателя из жилого помещения в концертный зал. Для более полного использования возможностей пространственного слуха человека и направленности прихода звука к слушателю были разработаны более совершенные многоканальные системы передачи и воспроизведения звука.
В настоящее время разработаны шести- и восьмиканальные системы объемного звучания, которые содержат центральный, 2 фронтальных, 2 тыловых и 2 боковых (для системы 7.1) стереофонические каналы, а также сабвуфер. Причем сабвуфер воспроизводит только низшие звуковые частоты, которые не создают стереоэффекта, с помощью встроенного в него УМЗЧ. При этом двухканальный сигнал широкополосного фронтального канала смешивается, фильтруется и подается на вход УМЗЧ сабвуфера.
Системы 5.1 и 7.1 предназначены для создания домашних кинотеатров в жилых помещениях большой площади. В помещениях обычных квартир эффект объемного звучания можно получить от четырехканальной системы с применением высококачественных АС с дополнительным сабвуфером и даже без него. Для этой цели и был разработан предлагаемый читателям УМЗЧ.
(От ред. Редакция не разделяет точку зрения автора о том, что полноценное объемное звучание можно получить при использовании 4-канальной системы, поскольку даже для небольших помещений рекомендуется использовать систему 5.1. К тому же, не вполне понятно, как следует смешивать звуковые сигналы системы 5.1, для получения 4-х сигналов).
Для создания полноценных домашних кинотеатров дополнительно потребуется еще один такой же УМЗЧ для системы 7.1 или один дополнитель-
ный стереофонический УМЗЧ, например, описанный в [1], для системы 5.1.
4-канальный УМЗЧ построен на интегральной микросхеме типа TDA7386, которая содержит четыре мостовых усилителя с выходной мощностью по 40 Вт при максимальном напряжении питания 18 В. Работа и достоинства мостового усилителя описаны в [2]. Микросхема TDA7386 имеет защиту от коротких замыканий на выходе, на корпус и от перегрева. Она также имеет возможность отключать звук (режим «mute», вывод 22) и переключаться в ждущий режим «stand-by» (вывод 4) без выключения питания. В этих режимах ток потребления УМЗЧ равен 100 мкА. При длительном отсутствии сигналов на входах микросхема автоматически переходит в ждущий режим. Эти режимы осуществляются путем отключения питания от этих ножек, если есть в этом необходимость. В данном УМЗЧ эти режимы не используются.
Характеристики УМЗЧ
Авторский вариант УМЗЧ имеет следующие параметры:
Напряжение питания.......................14,2 В
Полоса воспроизводимых частот....20...20000 Гц
Выходная номинальная мощность
на сопротивлении нагрузки 4 Ом ....4x25 Вт
Сопротивление нагрузки................2...4 Ом
Коэффициент гармоник..................<0,5%
Входное напряжение......................500 мВ
Входное сопротивление.................700 кОм
Внешний вид УМЗЧ показан в начале статьи, принципиальная схема - на рис.1,
 
 печатная плата - на рис.2,
 
 монтаж деталей на печатной плате - на рис.3,
 
 УМЗЧ в сборе с охладителем - на рис.4.
 
 Площадь охладителя, требуемая производителем микросхемы, не менее 400 см2 без обдува вентилятором. В корпусе источника питания от компьютера с вентилятором УМЗЧ длительно работал без перегрева с охладителем площадью 200 см2 . Однако в авторском варианте площадь охладителя равна 380 см2.
Источник питания
УМЗЧ питается от компьютерного импульсного источника питания (ИП) и вмонтирован в его корпус. ИП в обязательном порядке необходимо проверить на работоспособность, для чего ее вывод «PS-ОМ», предназначенный для включения / выключения компьютера, соединяется с «минусом» через резистор номиналом 1 кОм. В качестве нагрузок на выходах +12 В и +5 В можно использовать проволочные резисторы номиналом 20...30 Ом мощностью 10 Вт. После этого с платы ИП выпаивают все выходные провода, приводят в порядок пайки, проверяют отсутствие замыканий между дорожками, промывают печать платы спиртом и снова проверяют ее работоспособность.
Величина напряжения в компьютерных ИП стабилизируется путем подачи выходного напряжения +5 В через резисторный делитель на вывод 1 управляющей микросхемы типTL494. В части ИП на этот делитель подается также выходное напряжение +12 В. Некоторые ИП в этой цепи имеют подстроечный резистор. Подбором величин указанных резисторов в авторском варианте выходное напряжение+12 В увеличено до+14,2 В. ВИП, имеющих отдельные обмотки выходного трансформатора для +12 В и +5 В, можно получить суммарное напряжение +17 В, если изменить полярность выпрямительных диодов источника +5 В на обратную. Это позволит увеличить выходную мощность почти до максимальной.
Следует иметь в виду, что выходы ИП -5 В и -12В слаботочные и использовать их для питания УМЗЧ нельзя.
Конструкция и детали
Печатная плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 46x31 мм. Для уменьшения габаритов УМЗЧ и упрощения рисунка печатной платы часть ножек микросхемы и деталей соединены с удаленными деталями перемычками из одножильного провода диаметром 0,35 мм, расположенными на стороне деталей. Вывод 10 соединен с точкой В, вывод 12 - с точкой D, вывод 14 - с точкой С, вывод 16 - с точкой А, вывод 6 - с точкой I, вывод 20 - с точкой G, точка G - с точкой I, R5 - с точкой К, R6 - с точкой Е. При увеличенных габаритах печатной платы возможен вариант соединения деталей без перемычек. Отмечено, что большинство печатных плат, приведенных в Интернете для ИМС TDA7386, содержат перемычки, хотя и имеют габариты больше, чем в предлагаемом варианте.
Для установки лицевой панели с регуляторами громкости и входными гнездами в передней стенке корпуса вырезают ее часть, показанную на рис.5.
 
 Для установки пластмассовой планки с выходными гнездами на задней стенке корпуса в ней вырезают окно размерами 30x60 мм (рис.5). С правой стороны на оставшейся части передней стенки корпуса крепят сетевой выключатель винтами МЗ с потайными головками и приклеивают красный светодиод. Лицевую панель изготавливают из декоративной пластмассы от корпусов старой аппаратуры по размерам передней стенки корпуса. Панель должна иметь отверстия для вентиляции охладителей ИП и УМЗЧ. Форма отверстий не играет роли, но более эстетично смотрятся щелевые отверстия. Для крепления лицевой панели необходимо разметить и просверлить отверстия для кнопки сетевого выключателя и светодиода, затем прижать ее к передней стенке блока питания ручными тисочками и просверлить по углам четыре сквозных отверстий диаметром 2,5 мм. После этого панель снимают, в стенке блока питания нарезают резьбу МЗ, а в панели отверстия увеличивают до диаметра 3,2 мм и зенкуют под потайные головки крепежных винтов. Регуляторы громкости и входные гнезда крепят на панели так, чтобы они не касались охладителей и выходного трансформатора ИП.
Следует учесть, что конструкций компьютерных ИП очень много, поэтому размещение УМЗЧ, регуляторов громкости и входных гнезд в его корпусе необходимо определять совместно с закрепленной платой ИП. Для улучшения теплоотдачи ИМС TDA7386 крепят к охладителю без изоляционной прокладки, поэтому УМЗЧ в сборе крепят к корпусу с помощью пластмассовых уголков, закрепленных на охладителе. Передний уголок крепят к передней стенке блока одним винтом МЗ, а задний - двумя штатными саморезными винтами, расположенными за пределами платы блока питания возле его задней стенки. Размещение УМЗЧ в корпусе совместно с платой ИП показано на рис.6.
 
 Охладитель не должен касаться металлических частей блока питания и стенок его корпуса. Окончательное закрепление УМЗЧ производится после выполнения ниже следующих операций.
Для удобства монтажа и ремонтопригодности УМЗЧ монтажные провода выходов его платы припаивают к выходным гнездам, закрепленным на пластмассовой планке, вне ИП. К плате УМЗЧ также подпаивают экранированные проводники входов и гибкие монтажные провода питания с небольшим запасом по длине (рис.7).
 
 На плате ИП устанавливают двухполюсный разъем для подключения проводов питания УМЗЧ, подпаивают резистор 510 Ом и проводник для индикаторного светодиода, подключаемого к выводу платы «-5 В». Сетевые провода, подключаемые к выключателю питания, и провода питания вентилятора также снабжены разъемами. Это позволяет демонтировать УМЗЧ вместе с лицевой панелью и планкой с выходными гнездами без помощи паяльника.
После выполнения этих операций планку с выходными гнездами продевают по диагонали через заднее окно наружу, а УМЗЧ устанавливают на свое место и крепят его заднюю часть. Для крепления передней части необходимо снять лицевую панель. После крепления УМЗЧ планку с выходными гнездами и лицевую панель устанавливают на свои места, а проводники платы УМЗЧ обрезают по месту и подпаивают к регуляторам громкости и разъему питания.
В данном УМЗЧ применены малогабаритные радиодетали, аналогичные использованным в УМЗЧ, описанным в [1]. При аккуратно выполненном монтаже и исправных радиодеталях УМЗЧ не требует наладки.
РА №3, 2011
Литература
1. Журенков А. Универсальный стереофонический УМЗЧ // Радиоаматор. - 2010. - №3-4. - С.8.
2.  Бать С. и др. Техника высококачественного звуковоспроизведения. - К.: Техника,  1985. -С.98-99.