Простой концептуальный усилитель на tda2050 по схеме итун. Схема блока питания для усилителя

Читателю предлагается простой в изготовлении и вместе с тем высоко концептуальный усилитель. Базовая схема реализует принцип ИТУН - источник тока, управляемый напряжением. Вкратце его суть такова: сила Лоренца, действующая на проводник в магнитном поле (сиречь катушку ГД в магнитной системе), есть функция от тока, протекающего в проводнике (катушке). Однако большинство промышленных и авторских УМЗЧ представляют собой источники напряжения. И АЧХ их нормируется именно по напряжению. Однако сопротивление ГД на разных частотах, очевидно, значительно нелинейно. А следовательно, и ток в катушке зависит от ее реактивного сопротивления нелинейно. Более подробно можно прочитать в статье А. Любимова «"Сладкая парочка": громкоговоритель + УЗЧ».

Проект этого УМЗЧ стал результатом анализа решений, предложенных в статьях, темы про токовое управление на hi-fi.ru, совместной работы товарищей с форума vegalab.ru и комплекта фильтров обвязки, предложенного Скифом. С данной ИМС автор знаком достаточно давно и в предыдущих статьях также отмечал ее комфортное и сбалансированное звучание, субъективно превосходящее детальностью и ВЧ-пассажами такие брендовые флагманы, как TDA7294 и LM3886.

Схемотехника

В других статьях не было уделено достаточное внимание нюансам поведения цепи обратной связи в приведенном выше включении. Результаты моделирования схемы были проанализированы, сведены в таблицу и позволяют сделать определенные выводы относительно номиналов комплексной цепи ООС. Дело в том, что Ку схемы вычисляется довольно неоднозначно и значительно не линеен. С другой стороны есть такая проблема, как ограничение сигнала при превышении амплитуды. Нормализованный режим усиления для стандартного включения требует входного напряжения 0,5 В для номинальной мощности. Поэтому моделирование проводилось именно по этому напряжению. С третьей стороны, стояла проблема емкости в ООС. Смещение на выходе ИМС значительно, а оно нам не надо, поэтому опорное напряжение должно сниматься с емкости, чтобы избавиться от нулевой гармоники.

Расчет схемы начнем с резистора R6. Зададим его номинал 1 кОм. Тогда сопротивление емкости в 100 мкФ на частоте 20 Гц будет 1/(2πfC)=80 Ом. Это как нельзя лучше подходит для наших целей, т.к. комплексное сопротивление на нижней рабочей частоте будет иметь угол не более 5 0 . Отталкиваясь от заданных параметров, мною была проведена серия моделирований. Результаты сведены в таблицу:

Желтым цветом отмечено, по моему мнению, оптимальное соотношение номиналов. Обозначение «огр» значит, что амплитуда была больше напряжения питания (±20В) и синусоида уходила в ограничение. Исходя из этого, схема обрела номиналы элементов, указанные на первом рисунке.

Детали

Конденсаторы С1 и шунт C3 - пленочные К73-17х63 В. С2 и С5 - керамика К10-17Б. Цепь R7, C5 устанавливается только в случае возбуждения ИМС, чего в моем случае не наблюдалось. Токозадающий резистор R4 - металлопроволочный в керамическом корпусе (см. фото). Из доступных номиналов - 0,22 Ом, обычно применяемый в ОБР выходных транзисторов. Решающее значение здесь играет одинаковость номиналов и сравнительно лучшее звучание металлопроволочников по сравнению с углеродистыми. Сама МС может быть заменена на TDA2030 или LM1875.

Звучание

И, в заключение, о параметрах и звучании. Стоит учесть, что режим ИТУН оправдывает себя при работе на однополосные или двухполосные системы с простейшими фильтрами не выше первого порядка (конденсатор последовательно твиттеру). УМЗЧ обеспечивает выходную мощность до 20 Вт с минимальным уровнем искажений и пиковую до 50 Вт, но такой режим для TDA2050 нехарактерен и крайне экстремален. Питание - до ±20 В, выше тепловой и музыкальный режимы также нежелательны.

Испытания звучания проводились на акустике (модернизация: пылезащитный колпачок вклеен обратной стороной, что сглаживает неравномерность диаграммы направленности в области ВЧ), поддержанные сверху достаточно нейтральными и комфортно звучащими твиттерами с фильтром первого порядка (4 мкФ МБГО-2 + 0,1 мкФ К73-17). Оформление - ЗЯ. Объем порядка 17 л. Испытания показали высокую контрастность звучания, чрезвычайно высокую детализацию и проработку звуковой сцены. Усилитель очень мелодично подчеркивает ВЧ. В целом, звучание схоже с ламповым, но не имеет его недостатков - таких как подчеркнутая «округлость», окрашенность звучания и низкая динамичность. Вместе с тем, ИТУН звучит более комфортно и мягко, чем транзисторные УМЗЧ, выполненные по классической схемотехнике. Отличается собранным басом и менее свистящими верхними частотами. При всех достоинствах следует отметить, что его сборка оправдана только для работы на чувствительную акустику с низкопорядковыми фильтрами. При работе на колонки типа S-30 и т.п. поведение АЧХ совершенно непредсказуемо, особенно в области раздела фильтра.

Подытоживая, скажу, что этот усилитель стоит собрать хотя бы ради эксперимента. Ведь суммарная стоимость деталей вряд ли превысит 50р/канал. И обладатели широкополосных АС, уверен, будут удивлены новым возможностям своей акустики, давно просившейся в мусорный бак.

Печатная плата и расположение деталей приведены ниже. Размер 40х50 мм.

Москва, 2005

TDA2050 — монофонический усилитель низкой частоты с выходной мощностью 32 ватт на нагрузку 4 Ом. Микросхема стоит всего полтора доллара и выпускается в стандартных 5-выводных корпусах.
В последнее время микросхему начали использовать в автомобиле , сложность заключается в том, что нужен встроенный инвертор для питания микросхемы от бортовой сети 12 Вольт, но не смотря на это микросхему с успехом используют для питания штатных «блинов» и других головок в авто.

32 ватта — думаете мало? на самом деле это чистая мощность под синусом 1кГц, а максимальная мощность микросхемы — 80 ватт! Этой мощи вполне хватит, для того, чтобы при желании разорвать любой штатный динамик, который используют в автомобильной акустике.

В китайской индустрии, данная микросхема используется в бытовых аудиосистемах, представляет из себя законченный выходной каскад, который питает сабвуферную головку, редко используется для питания широкополосных аудиосистем.

Питание двухполярное, ниже основные характеристики микросхемы TDA2050 в случае однополярного включения.

Напряжение питания: 10 — 50 В.
Пиковое значение выходного тока: 5 А.
Ток в режиме покоя: 30 — 55 мА.
Долговременная выходная мощность при коэффициенте гармоник = 0,5 % и
Uп = 36 В, Rн = 4 Ом: 28 Вт,
Uп = 36 В, Rн = 8 Ом: 18 Вт,
Uп = 44 В, Rн = 8 Ом: 25 Вт.
Долговременная выходная мощность при коэффициенте гармоник = 10 % и
Uп = 36 В, Rн = 4 Ом: 35 Вт,
Uп = 36 В, Rн = 8 Ом: 22 Вт,
Uп = 44 В, Rн = 8 Ом: 32 Вт.
Uп = 36 В, Rн = 4 Ом, F = 1 кГц, Pвых = 0,1 — 24 Вт: 0,03 %.
Суммарное значение коэффициента нелинейных искажений при
Uп = 44 В, Rн = 8 Ом, F = 1 кГц, Pвых = 0,1 — 20 Вт: 0,02 %.
Коэффициент усиления по напряжению Au: 30 дБ.
Входное сопротивление: 22 кОм.
Диапазон воспроизводимых частот: 20 — 25000 Гц.

Судя из параметров, микросхема способна отдавать максимальную мощность до 35 ватт при питании ±25 В на нагрузку 4 Ом, но так ли это?
На самом деле да! но это не все, максимальная мощность микросхемы на самом деле не 35, а 80 ватт!!! как это возможно?

Дело в том, что мною делались разные замеры выходной мощности при частоте входного сигнала 1кГц и питании ±29Вольт на нагрузку 4Ом. С такими параметры получил на выходе порядка 13 Вольт, из этого следует — 13х13/4=42.25 ватт, при питании ±25 В выходная мощность составила 36 ватт — эта же и мощность указана в паспортных данных микросхемы.

Увеличивая номинал выходного сигнала до 1-1,2 Вольт и подняв питания до 31 Вольт (в плече) удалось получить до 80 ватт!!! но это кратковременная мощность, и так извращаться можно в том случае, если к выходу УМЗЧ подключена сабвуферная головка, в случае широкополосной акустики, КНИ будут в районе 10% — а это уже ой как не качественно.
Автор — АКА КАСЬЯН

Зимними длинными вечерами, когда телевизор и компьютер уже надоедают, так хочется заняться чем-нибудь приятным и, может быть - полезным. Вот и приходят в голову разные бредовые, и не очень, мысли и идеи. Одна такая идея появилась не сразу. Дело в том, что акустика на моем компьютере Microlab A-6331, хоть и работает исправно и красиво, но не полностью удовлетворяет своим звучанием мои уши. В частности высоких частот явно не хватает, средние частоты не придают характерной "пространственности" звучания, да и мощи как-то малова-то для моих лабуховских требований. Вобщем было решено сделать любительский недорогой мультимедийный усилитель мощностью 2х25 Ватт + саб 50 Ватт + тыл. Порывшись пару дней в интернете, за основу была взята микросхема TDA2050, по отзывам она является очень хорошей альтернативой для подобных усилителей. Также было решено, в качестве предварительных усилителей, использовать хорошо зарекомендовавшую себя К157УД2. Может кому показаться, что все это устаревший материал, и баловство все это, то отвечу, мне до фени - я преследую цель ЦЕНА-КАЧЕСТВО, лучшего решения не найти. Итак, вытрем нюню и вперед:

1. Блок питания двухполярный . Трансформатор тороидальный. Вторичная обмотка намотана сечением провода 1мм на 35В постоянки с нулевой точкой. Планировалось использовать 4 микросхемы, поэтому в каждом плече емкости должно быть не менее! 20000мкф (чем больше - тем лучше), шунтированные пленочним конденсатором. Диодный мост с применением диодов на 5А. Схема простецкая:

2. Предварительный усилитель. Для регулирования ЧХ, использовался 3-х полосный регулятор тембра для ВЧ, СЧ и НЧ с последующим усилением сигнала на старой и всеми любимой микросхеме К157УД2.

Как видно из схемы этот темброблок осуществляет только подъем АЧХ, причем начиная от нуля, следовательно при минимальном значении "громкости" всех полос на его выходе будет четко прослушиваться полная тишина. Чтобы избежать этой неприятности весь темброблок зашунтирован резисторам R* = 150.....470кОм, от номинала которого зависит насколько низким будет выходной сигнал при минимальных значениях всех регуляторов. Детали регулятора тембра R10, R11, R12 непосредственно припаяны навесным монтажем к переменным резисторам. Далее сигналы поступают на вход левого и правого УНЧ и на ФНЧ для сабвуфера.

После всего проделанного, мы получили мультимедийный усилитель, который можно использовать с компьютером, DVD-шником, даже можно с ним картошку копать ведь он получился дешево и сердито! Плотничал я и напрягался 5 дней по 1-1,5 часа работы и ушло 20$. Усилок заработал почти сразу)).Ошибок в печатках нету! Самовозбуждение отсутствует.

7. Корпус. Я сделал так: согнул 2 листа железа, так чтобы один "заезжал" в другой и снизу по угах 4 болтами, там где крепятся ножки. Фальшпанель - оргстекло на 4 болтах по углам, под которое подложена бумажная вставка со всеми надписями, распечатанная на лазернике.

P.S . Кстати, здесь есть , в частности схема усилителя А-6331 и ему подобных. Они построены на TDA2030, и были взяты мною за образец. Микросхемы TDA2030, TDA2040 и TDA2050, по даташиту абсолютно идентичны по распиновке (и только!). Дык вот, путем простой переделки, можно за пару часов "форссировать" такие усилки, таким способом:

1. Можно взять усилок выполненный на TDA2030 и тупо! заменить в нем микросхемы на TDA2050. Также обратить внимание на номиналы электролитов!- не ниже 25V и поменять при необходимости.

2. Также надо увеличить напряжение БП до макс. -+25В (если применять двухполярный источник питания), и увеличить общую емкость мин. 40000мкФ (мин. по 20000мкФ на плече).

3. Естественно, нада позаботится, чтобы питание всех предварительних усилителей и активных фильтов не превышало! допустимых значений по даташиту, а то умрут и ухи не попросят.

4. Убрать из платы диоды, они есть в самой 2050

Схема усилителя на интегральной микросхеме TDA2050, представленная в этой статье построена по принципу работы ИТУН. Данная аббревиатура расшифровывается, как источник тока, управляемый напряжением. Большинство усилителей НЧ построены по принципу источника напряжения, управляемого напряжением (ИНУН). Кстати в на TDA2050 как раз представлена схема ИНУН. Разница звучания двух этих режимов очевидна, и данную конструкцию просто необходимо собрать, чтобы услышать ее.

ИТУН на TDA2050 необходимо прослушивать на однополосной, либо двухполосной акустической системе (АС), при этом в двухполосной АС может присутствовать фильтр первого порядка (последовательно ВЧ головке устанавливается конденсатор), в однополосной АС фильтров быть не должно. К примеру, если данный усилитель применить для акустической системы Radiotehnika S-30B (или другой, включающей в себя LC фильтры), то на выходе будут слышны искажения, либо вообще АС не будет звучать, так как в этой акустике имеются фильтра в виде катушек индуктивности, что недопустимо для ИТУН. Для таких АС нужно применять усилители НЧ, работающие в режиме источника напряжения (ИНУН), либо использовать ИТУН, но разделительные фильтры устанавливать до усилителя.

Даже катушка динамической головки при изменении частоты выходного сигнала, нелинейно изменяет свое реактивное сопротивление, и может вносить определенные искажения в отрицательной обратной связи (ООС), в цепь которой она включена.

По звучанию, ИТУН на TDA2050 звучит очень даже своеобразно и интересно, обладая некой изюминкой, но в тоже время все зависит от АС на которой производится прослушивание звукового сигнала. Также можно отметить, что при прослушивании ярко выделяются ВЧ и СЧ составляющие (кстати, актуально для электрогитары), а вот с НЧ не особо хорошо (на мой взгляд).

Схема усилителя TDA2050 ИТУН

Характеристики и параметры усилителя

Напряжение питание должно быть двухполярным ±20В. Повышать напряжение выше данного значения в этой схеме не рекомендуется (по даташиту максимальное подаваемое напряжение ±25В). Выходная мощность при этом доходит до 20Вт с минимальными нелинейными искажениями. Выходной пиковый ток микросхемы может увеличиваться до 5А. Более подробную информацию вы найдете в даташите.

Детали

Конденсаторы C1, C3 – пленочные, C2, C5 – керамический (C5 у меня установлен пленочный).

Резистор R4 лучше установить металлопроволочный в керамике мощностью 2Вт. У меня под рукой такого не было, и я установил углеродистый. R7 также должен быть мощностью 2Вт. Остальные резисторы на 0,25Вт.

Напряжение электролитических конденсаторов C4,C6 и C7 должно быть не ниже 25В.

Несколько слов…

Элементы R7,C5 являются цепью Цобеля, и они могут на плате не устанавливаться в том случае, если отсутствуют возбуждения в АС (определяется на слух), если возбуждения присутствуют (треск, дребезжание, шуршание и т.д.), то данные элементы необходимо установить на печатную плату.

Микросхему TDA2050 необходимо установить на радиатор, площадью не менее 300 см² (все зависит от напряжения питания и сопротивления выходной нагрузки). Радиатор устанавливается через слюдяную или силиконовую прокладку, с применением диэлектрической втулки для крепежного винта. Также не стоит забывать про теплопроводящую пасту, которую нужно нанести на соприкасающиеся поверхности.

Для питания двух каналов усилителя TDA2050 ИТУН я использовал выпрямитель, состоящий из трансформатора с двумя вторичными обмотками на 12В переменного тока 1,5А, двух диодных мостов и сглаживающих конденсаторов.

Усилитель построен на одной интегральной микросхеме TDA2050V, которые производят компании stmicroelectronics. TDA2050V предназначена для использования в качестве усилителя класса AB, в диапазоне напряжений питания от +/-4.5 в до +/-25В. При выходной мощности 25Вт КПД составляет около 65%.

Стоит обратить внимание на то, что коэффициент усиления контура должен быть не менее 24 дБ для поддержания стабильности усилителя.

При использовании 8 ом динамиков с чувствительностью 92дб, 2,83 в/1м, получается высокий уровень звукового давления, что делает усилитель на TDA2050 с отличным качеством звучания. Усилитель может использоваться для усиления источников линейного сигнала, таких как MP3-плеер, CD-плеер, тюнер, компьютер и так далее.

Прежде чем мы начнем рассматривать изготовление усилителя, я предлагаю вам взглянуть на данные TDA2050, особенно если вы хотите внести некоторые изменения, чтобы соответствовать своей стерео установки.

Типовая схема включения TDA2050 двухполярным источником питания

схема включения TDA2050 с регулятором по входу и с переключателем на наушники по выходу

Схема усилителя выше показана только для одного канала. Двухполярное питание, переключатель является общей для обоих каналов и это позволяет переключать выход между динамиками или выход на наушники.

Если вам не нужен выход на наушники, вы можете упростить схему и исключить переключатель и резисторы после переключения.

Коэффициент усиления схемы-33 (30 дБ), которого хватит, чтобы хорошо работать для большинства линейных источников. Вы можете регулировать усиление, но обратите внимание, что минимальный коэффициент усиления для стабильности составляет не менее 16 (24 дБ).

Схема блока питания для усилителя

Описание изготовления усилителя

Схема была построена на perfboard. О бщая планировка и дизайн печатной платы показан на рисунке ниже.

Обратная сторона платы с проводниками.

Общий вид усилителя

Я не буду делать слишком много замечаний на качество звука так, как это дело каждого индивидуального слушателя. В наушниках TDA2050 микросхема выдает очень хороший звук, не уступая дорогим различным высококачественным усилителям. Усилитель имеет возможность производить глубокий бас, четкие средние частоты с широкой звуковой сценой и четкие максимумы, которые не являются слишком острыми.

Вы точно получите удовольствие от сборки этого усилителя! Удачи!

Использованы материалы сайта:diyaudioprojects.com

П О П У Л Я Р Н О Е:

В статье, ниже рассмотрим несколько простых схем самодельных радиомикрофонов. Схемы простые из доступных радиодеталей, их может сделать даже начинающий радиолюбитель!

Беспроводной микрофон можно использовать вместо обычного проводного микрофона на разных мероприятиях, для караоке, как жучок для прослушки, радионяни (радиомикрофон размещается рядом с Вашим маленьким ребенком, а приёмник находится у Вас) и т.п.

Радиомикрофон работает в диапазоне FM88-108МГц. Сигнал, передаваемый радиомикрофоном можно прослушать на приёмнике с FM диапазоном.

Простой и достаточно мощный усилитель звуковой частоты можно порекомендовать начинающим радиолюбителям. Его можно подключить к компьютеру, DVD-плееру или к другому аудиоустройству с НЧ-выходом около 1в., а так же использовать в качестве сабвуфера. Хочется достигнуть наилучших результатов с минимальными трудовыми затратами, поэтому УМЗЧ на микросхеме TDA7294 в этом смысле как раз то что нужно.