Пяти канальный стереоусилитель

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на микросхемах

Опубликовано: 19.03.2017 15:32

Просмотров: 2856

Усилитель обладает следующими техническими характеристиками:
 1.  Выходная мощность СЧ и ВЧ каналов на нагрузке 4 Ом при КНИ до 10% .. 6W.
 2.  Выходная мощность СЧ и ВЧ каналов на нагрузке 2 Ом при КНИ до 10% .. 11W.
 3.  Выходная мощность НЧ канала на нагрузке 4 Ом при КНИ до 10%..... 22W.
 4.  Выходная мощность СЧ и ВЧ каналов на нагрузке 4 Ом при КНИ до 0,5% .. 4W.
 5.  Выходная мощность СЧ и ВЧ каналов на нагрузке 2 Ом при КНИ до 0,5% .. 8W.
 6.  Выходная мощность НЧ канала на нагрузке 4 Ом при КНИ до 0,5% ... 16W.
 7.  Полоса частот ВЧ каналов при неравномерности 3 dB....... 5000-22000 Гц.
 8.  Полоса частот СЧ каналов при неравномерности 3 dB....... 240-5000 Гц.
 9.  Полоса частот ВЧ каналов при неравномерности 3 dB....... 22-240 Гц.
 10.  Глубина разделения соседних частотных каналов.......20dB на октаву.

Один из способов получения наилучшего качества звучания, - использование разных динамиков с различными частотными характеристиками для воспроизведения разных, частотных участков звукового диапазона. Конструкция типового (обычного, стандартного) динамического громкоговорителя такова, что эффективность его на разных частотах различна. Есть резонансная частота, есть диапазон частот, в котором АЧХ относительно линейна. Конечно, теоретически, можно изменить АЧХ усилителя так, что заставить один динамик эффективно работать во всем диапазоне звуковых, сделав АЧХ усилителя, скажем так, обратной АЧХ динамика. Но на практике этот способ приводит к появлению больших искажений.
Поэтому, наиболее простым является вариант с многополосной АС, в которой за каждый участок диапазона частот «отвечает» свой оптимизированный для данного участка динамик.
В простом случае раздел на частотные полосы происходит непосредственно на выходе УНЧ, то есть на фильтрах самой акустической системы. При этом УНЧ один на весь частотный диапазон. Это конечно лучше, чем один динамик, но наилучшего качества можно достигнуть, если и УНЧ будут разные для разных частотных полос, так как используя активные фильтры можно получить лучшее разделение частотных полос каналов, и снизив таким образом искажения от проникания на АС частот, не соответствующих частотной полосе данной АС.
 
На рисунке показана схема полного УНЧ, состоящего из активного фильтра, разделяющего входной аудиосигнал на три полосы, и выходных УМЗЧ. Активный фильтр разбивает входной сигнал на три полосы, -Полоса НЧ, - частоты ниже 240 Гц. Полоса СЧ, - частоты от 240 до 5000 Гц. Полоса ВЧ, - частоты выше 5 кГц.
В каждой полосе предусмотрена регулировка громкости (уровня) чтобы можно было отрегулировать АЧХ согласно эффективности УМЗЧ и используемых акустических систем.
Рассмотрим работу на примере правого стереоканала (R).
Входной аудиосигнал через разъем Х1 поступает на предварительный усилитель-буфер на ОУ А1. Здесь происходит усиление, компенсирующее потери в фильтрах (в основном, для обеспечения достаточных диапазонов регулировки резисторами R13-R15).
На ОУ А2 выполнен активный ФВЧ, выделяющий частоты выше 5000 Гц. Регулировка уровня в данной полосе -резистором R13.
На ОУ А5 выполнен активный ФНЧ, выделяющий частоты ниже 240 Гц. Регулировка уровня в этой полосе -резистором R15.
Фильтр средних частот полосовой, он состоит из двух фильтров ФНЧ и ФВЧ. На A3 выполнен ФНЧ, который выделяет частоты ниже 5000 Гц. Полученная с его помощью полоса поступает на второй фильтр, - ФВЧ на А4, который выделяет частоты выше частоты 240 Гц. Таким образом, частота СЧ канала оказывается ограниченной в пределах 240-5000 Гц. Регулировка уровня в среднечастотном канале - резистором R14.
Работа фильтра левого стереоканала (L) аналогична правому (R).
Низкочастотный канал для обоих стереоканалов общий. Утверждается, что человек не может ощущать стереоэффект на низких частотах, поэтому многие многополосные стереосистемы строят по схеме с общим для обоих каналов низкочастотным трактом и АС. Здесь показан вариант именно для такого случая. Поэтому, на вход ФНЧ на операционном усилителе А5 поступают сигналы с обоих каналов, и данный ОУ одновременно так же является и микшером.
Далее  сигналы   поступают  на  УМЗЧ, выполненные на микросхемах
TDA1518BQ. Это уже довольно старые микросхемы для интегральных УМЗЧ. Но, в продаже они встречаются часто. Микросхема TDA1518BQ содержит два УМЗЧ и может работать и как двухканальный (стерео) усилитель, а так же, благодаря наличию двух входов (прямого и инверсного) одного из её УМЗЧ, её УМЗЧ можно легко включить по мостовой схеме, получив удвоенную мощность при том же напряжении питания. При этом отпадает необходимость в разделительном конденсаторе между акустической системой и выходом микросхемы, что благоприятно сказывается на воспроизведении НЧ (нет емкостного сопротивления, нарастающего при снижении частоты).
Микросхемы А10 и А12 работают в двух-канальном режиме. Для этого сигналы ВЧ полос подаются на их выводы 1, а выводы 2 (инверсный вход УМЗЧ) соединены с выводами 4.
Низкочастотный УМЗЧ выполнен на А11 по мостовой схеме. Для этого сигнал НЧ полосы подается на соединенные вместе выводы 13 (прямой вход одного канала) и вывод 2 (инверсный вход другого канала), при этом прямой вход второго канала -вывод 1 соединен с выводом 4.
Этот усилитель питается однополярным напряжением +12..15V, такое питание обусловлено использованием в УМЗЧ
микросхем TDA1518BQ, предназначенных для работы в автомобильной аудиотех-нике.
Для того чтобы операционные усилители, на которых выполнены предварительный УНЧ и активные фильтры могли нормально работать при однополярном питании в схеме есть формирователь «виртуальной земли» (точка «G»). Формирователь представляет собой делитель напряжения, составленный из двух одинаковых резисторов R17 и R18. Делитель создает напряжение, равное половине напряжения питания операционных усилителей.
В схеме есть параллельно включенные конденсаторы С5 и С6, С11 и С10, С46 и С45. Дело в том, что здесь должны быть емкости с два раза больше емкостей С7, С12 и С47, соответственно. Так как стандартных емкостей 4400 пф и 0,094 мкФ не существует, то наилучшим способом получить точно двойную величину емкости является использование одинаковых конденсаторов однотипных и из одной партии, но включенных параллельно. Хотя, конечно, можно найти что-то подходящее «из кучи» измеряя емкости прибором.
Максимальный ток потребления каждой ИМС TDA1518BQ составляет 4А. Микросхемы три, то есть 12А, потреблением предварительного УНЧ и активных фильтров можно на этом фоне пренебречь (не более 100 mА). Таким образом, с запасом, нужно чтобы источник питания допускал не ниже 15А.
При необходимость можно подкорректировать чувствительность УНЧ подбором соотношения сопротивлений резисторов R4 / R3 и R27 / R29, соответственно для разных стереоканалов.
Микросхемам TDA1518BQ должен быть обеспечен теплоотвод.
ОУ типа КР140УД608 можно заменить любыми аналогами, практически любыми ОУ общего применения.
УМЗЧ можно сделать на других ИМС интегральных УМЗЧ, согласно их типовым схемам для стерео и мостового режимов.
Попцов Г.
Радиоконструктор 01-2015