Важно!

Это моя нелюбимая схема. Если предыдущие включения были предусмотрены
производителем, то эта – нет. Конечно, так можно «довесить» любую
микросхему, и TDA7294 / TDA7293 в том числе, но по моему все эти довески –
от лукавого.
Как и "параллельная" схема, эта предназначена для низкоомной нагрузки, но в
ней бОльшая часть выходного тока снимается не с микросхемы, а поставляется
в нагрузку дополнительными биполярными транзисторами. А микросхема ими
только управляет.
Эта схема предназначена для работы с низкоомной нагрузкой и известна как
«схема Чивильча» (Радио №11, 2005 год, взята прямо оттуда, а другие схемы очень похожи и имеют тот же принцип).Эта конкретная схема имеет много
косяков и слабых мест, которые надо исправлять (список исправлений из
15 (!) пунктов прилагается).
Усилитель на TDA 7294 дополняется двумя мощными выходными
транзисторами, работающими в режиме В. Они усиливают выходной ток
микросхемы, поэтому на микросхеме рассеивается меньшая мощность, а значит,
можно поднять напряжение питания, чтобы получить побольше мощность в
нагрузке (также, как и в "параллельной" схеме).
В состоянии покоя выходные (я так теперь буду называть навесные биполярные
транзисторы – теперь они выходные) транзисторы закрыты и тока от источника
питания не потребляют. При небольшом уровне сигнала (до ~0,5 вольт на
нагрузке) транзисторы не открываются, а выходной сигнал протекает с выхода
микросхемы в нагрузку через резистор R7 (т.е. микросхема пыхтит одна, да еще
и не просто так, а через резистор). При этом на нем появляется напряжение. С
ростом уровня сигнала напряжение на R7 растет, и когда оно достигает ~0,6
вольт (это соответствует мощности 30…50 мВт на нагрузке 4 Ома), выходные
транзисторы начинают открываться. При маленьких выходных напряжениях
выходные транзисторы открываются только на пиках громкости на
непродолжительное время. По мере роста выходного сигнала (если прибавить
громкость), выходники «все чаще» включаются в работу, беря на себя питание
нагрузки. При этом от микросхемы в нее (нагрузку) поступает только 5…15%
мощности (и еще ~10% от выходной мощности микросхема тратит на питание
выходных транзисторов).
Таким образом, можно работать на низкоомной нагрузке и получить на ней
максимум напряжения и тока без перегрева микросхемы. В отличие от
"параллельного" включения, здесь микросхема выполняет роль
предварительного каскада, а основной мощностью управляют дополнительные
транзисторы.
Недостатки.




Поскольку напряжение на микросхеме ограничено уровнем 40 Вольт, то
сильно повысить питание (а значит и выходную мощность) не удастся.
Для нагрузки сопротивлением 4 Ома это увеличение будет примерно с 50
Вт до 80…100 Вт. Если использовать TDA7293, которая допускает
бОльшие напряжения питания, то можно дотянуть до 110 Вт.
Дополнительные транзисторы вносят свою нелинейность, поэтому общие
искажения по сравнению с просто микросхемой возрастут.
При открывании/закрывании выходных транзисторов, дополнительно (по
сравнению с просто микросхемой) образуются так называемые
коммутационные искажения – неуправляемые импульсы тока коллектора,
а также искажения «ступенька». Поскольку быстродействие микросхемы
невелико, она плохо справляется с подавлением таких искажений (при
помощи ООС).
Для работы в те моменты, когда выходные транзисторы закрыты, и
микросхема без них трудится в одиночку, от микросхемы требуется более
высокое быстродействие (по частоте и скорости нарастания выходного
напряжения), чем в обычном состоянии.
Этот последний пункт поясню особо. Вот осциллограммы напряжения на
нагрузке (синяя линия) и на выходе микросхемы (красная линия).
Хорошо видно, что начальные участки (близкие к нулю) красной линии более
вертикальны, чем синей. Здесь выходные транзисторы еще не работают, и
микросхеме приходится «работать шустрее», чтобы питать нагрузку не
напрямую, а через резистор R7 (я не хочу подробно описывать причины – лень
вдаваться в теорию, это еще на пару страниц, если подробно). При напряжении
~0,8 вольт выходники открываются, и выходной сигнал микросхемы начинает
повторять выходной сигнал всего усилителя, только 0,8 вольтами выше.
На самом деле, этот начальный участок не такой крутой – это я его слегка
преувеличил для наглядности. Но ведь и микросхема довольно медленная а ей
приходится компенсировать при помощи ООС все эти высокочастотные «бяки».
Из-за сравнительно низкой частоты первого полюса микросхемы
(см. Амплитудные характеристики усилителя на TDA7294), на высоких
частотах глубина ООС сильно снижается, и ей трудно справляться с
возросшими искажениями. Поэтому общие искажения всего усилителя
получаются значительно больше, чем у просто микросхемы.
Я собирал подобные системы на быстродействующих ОУ, дополненных
высокочастотными выходными транзисторами (т.е. чтобы и на высоких все
получше работало). Как системы начального уровня они звучали неплохо.
Качество звучания (и уровень искажений) здесь сильно зависят от
сопротивления резистора R7. Чем оно меньше – тем лучше. Но с другой
стороны, чем меньше это сопротивление, тем позже (при росте сигнала)
открываются навесные выходники, а значит, тем больше нагрузка на
микросхему. Т.е. чем больше разгружаем микросхему – тем больше теряем
качество. Повышая качество – нагружаем микросхему. Максимум качества
придется на максимум нагрузки, если выходники вообще не будут включаться
(т.е. если их не будет вообще!). Результаты получались гораздо лучше, когда
выходники выводились из режима В (на них подавалось напряжение смещения
и появлялся ток покоя). При этом выходной сигнал самой микросхемы
становился «красивее», и звучание лучше, чем даже при маленьком
сопротивлении R7 в режиме В.
Если пойти по такому пути: задать выходным транзисторам начальное
смещение, которое улучшит звук, поменять схему управления этими
транзисторами, чтобы повысить выходное напряжение, поменять микросхему
на быстродействующий качественный ОУ, то мы придем совсем к другому
усилителю. Он будет иметь гораздо лучшее качество и более высокую
выходную мощность, но не будет содержать микросхему TDA7294.
Несмотря на то, что мне лично такое включение не нравится, ему находится
применение, и тут я согласен с теми, кто так делает - в их случае это
действительно самое оптимальное решение. Один вариант - сабвуфер,
работающий на 4-омную нагрузку, причем его мощность 50...60 Вт. Т.е. для
просто микросхемы это уже на пределе. Умощненная микросхема как раз легко
такую мощность дает. Второй вариант - НЧ/СЧ канал двухполосного усилителя
(ВЧ канал сделан на TDA7294 без умощнения) для озвучки помещения. Опять
же, мощность 50 Вт получается без проблем, и работа 18 часов в сутки
ежедневно в любую погоду (даже летом в жару) проходит легко - микросхема
не нагружена. И работа на сравнительно низких частотах усилителю дается
легко. Третий вариант - озвучка культурно-развлекательных мероприятий на
открытом воздухе. Там усилитель может стоять под открытым небом на
солнцепеке, и нормально работать. А снижение качества звучания никто не
заметит - ведь все культурно развлекаются (пивом, например).
Так что, если кто все же хочет сделать эту схему, несколько советов.
В качестве выходных можно использовать только биполярные транзисторы! У
полевых для открывания нужно приложить большое напряжение - порядка 4
вольт, а то и больше (независимо от того, "вертикальные" это полевики, или
"горизонтальные"). А это напряжение образуется на резисторе R7. Его мощность
при этом должна быть минимум 5 Вт, греться он будет соответственно. А,
главное, на малой мощности (до этих самых примерно 5 Вт) будет работать
только одна микросхема без выходников. Да еще и не напрямую, а через
резистор! И ей будет намного тяжелее...
1. Снижение качества наименее заметно на низких частотах (ООС там
работает на полную да и быстродействия микросхемы и транзисторов
хватает), поэтому для сабвуферов схема годится.
2. Не превышайте напряжение питания. 40 вольт – максимум (для TDA7293
максимум 44 вольта.). Низкое (ниже 28) использовать нет смысла –
пропадают все преимущества: выходная мощность ведь ограничена
питанием и при таком напряжении выходит маленькой.
3. С2 увеличиваем до 1000 пФ (=1нФ), а для саба С2=3,3 нФ и R1=3,3 кОм.
4. С5 = 47...100 мкФ 50 В. Для саба 100 мкФ. И его "минус" подключаем к
выходу микросхемы (к 14-й ноге) для TDA7294, или к 12-й ноге для
TDA7293. Так будет работать заметно лучше, чем если подключить
конденсатор к выходу всего усилителя, как на схеме.
5. С9 и С10 не менее 1 мкФ 63 В, например типа К73-17. Еще лучше по 2
таких конденсатора впараллель. Причем хорошо бы поближе к
транзисторам.
6. Предохранители на 5А (и то могут сгорать при пиках громкости,
особенно на сабвуфере, тогда ставим 7,5...10-ти амперные).
7. Катушку L 1 намотать прямо на резисторе R8. Для этого берется резистор
типа МЛТ-2 Вт и на него наматывается 2 слоя провода диаметром 0,7…1
мм. Верхний слой должен быть короче, чтобы витки не сползали. И не
нужно пытаться притулить туда как можно больше витков, лучше
аккуратно все сделать. Катушку слегка пропитать клеем, чтобы не
разлезалась. Выводы катушки наматываем на выводы резистора и
получается "два в одном".
8. Хоть микросхема и разгружена, охлаждать ее надо. Пусть небольшой
радиатор, но должен быть. Можно и ее и транзисторы поставить на общий
радиатор через прокладки.
9. После сборки усилителя хорошо бы убедиться в отсутствии
самовозбуждения и звона (см. Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294),
посмотрев на сигнал при помощи осциллографа. Если эти "бяки"
присутствуют, то можно попробовать параллельно резистору R3
подключить цепочку, состоящую из последовательно соединенных
конденсатора 100 пикофарад и резистора 6,8 кОм.
10. Важно! Проводники, идущие от эмиттеров транзисторов, а также
проводники, идущие к резисторам R3 (цепь ООС), R7, R8+L1, R9 должны соединяться в одной точке. Т.е. одна общая точка для 6-ти
проводников.
11. R5 и R6 несколько великоваты. Их оптимальное значение: 33...68 кОм.
12. Важно! Конденсатор С3 вообще удаляем (чтобы 9-я нога микросхемы
была подключена к источнику без конденсатора - ведь она задает режим
StdBy, поэтому, когда режим включен, выходные транзисторы
микросхемы отключены, и, значит, базы навесных транзисторов тоже
отключены!!! это плохо). Если не хотите, то базы транзисторов надо
соединить с землей через резистор 10...15 кОм 0,125 Вт. Но что-либо одно
из этого сделать обязательно - надежность системы возрастет.
13. Конденсатор С4 берем чуть большей емкости: 22...47 мкФ.
14. Важно! Конденсаторы С3 (если он есть) и С4 заряжаются до напряжения
источника (40 вольт по схеме), поэтому они должны иметь рабочее
напряжение 50В.
15. Резистор R7 лучше взять более мощный - 0,5 Вт.
16. Последовательно с резистором R4 хорошо бы включить конденсатор
100...220 мкФ х 25 вольт. А то на выходе может присутствовать заметная
постоянка.
Если уж делать такую штуку для повыш
самый максимум мощности все же извл
нагрузке 4 Ома). Для этого нужно искл
просадок питающего напряжения. Т.е.
микросхемы - она тут потребляет небол
пролете).
Для этого:
Общее напряжение питания поднимаем
жуткой просадке питания осталось вол
ток самый большой) нестабилизирован
для микросхемы используем стабилиза
Стабилизатор включается в разрывы це
Б.
Теперь просадки напряжения питания н
питание микросхемы всегда максималь
максимум выходного напряжения. А зн
нагрузке всегда будут максимально воз
Для эксремалов - стабилитроны D1 и D
вольт. Но микросхема уже будет рабо
рекомендую. А вот если использовать м
Предел здесь - все стабилитроны по 15
прокладки на радиаторе) охлаждение м
Только теперь для выходников радиато
стабилизатора нужно на радиаторы ста
делать усилитель, который все потянет