УНЧ на TDA7294/93

[Mihalych]

TDA7294 в качестве УНЧ для сабвуфера.

[Pavlo]

Nikolay_Po
Так какое включение использовать из всех выше перечисленных?
Хочу печатку подправить.

[Nikolay_Po]

Программа-максимум, если не превращать усилитель в композитный на двух ОУ выглядит так:



Это полностью дифференциальное включение, которое обладает дифференциальным входом и всеми коррекциями, которые могут пригодится. Схема почти полностью (зависит от сопротивления источника) подавляет помехи между сигнальной и силовой землями и может быть скорректирована на усиление менее 21 раза.

Если выбрать сопротивления R2 и R9 намного меньшими, чем R1 и R8, с пропорцией R8/(R1+R3)=R9/R2, можно упростить схему:



Ещё упростить можно так (без подавления помехи между силовой и сигнальной землями):



Ну и если требуется усиление более 21 раза:



Если кому-то не нравятся схемы, прошу конструктивную критику. На данный момент считаю схемы правильными.
К сожалению, данных о частотной и фазовой характеристиках TDA7293/4 нет, поэтому конкретные номиналы придётся подбирать практически, по виду переходной характеристики готового усилителя.

[Pavlo]

Nikolay_Po
А номиналы первого рисунка можете расставить.

[Nikolay_Po]

Pavlo, Вы уверены, что Вам - именно первый вариант?
Чтобы рассчитать основные номиналы, нужно знать, какой у Вас источник - амплитудное значение его выходного напряжения без ограничения. Для качественной звуковой карты действующее значение напряжения для синусоиды - 2..2,2В, то есть, амплитуда 2,83..3,11В. Выход ноутбука обязан давать только 1В действующего значения напряяжения. Ещё нужно знать напряжение в нагрузке, которое должен дать усилитель.
Обратите внимание, что крайне желательно, чтобы все цепи на плате были симметричны: два "дифференциальных" провода с выхода УМ на входные цепи должны идти как одна линия, максимально близко друг к другу. Симметричными должны быть так же значения ёмкостей и сопротивлений (если это первый вариант).
В общем, для усилителя такого класса, я порекомендовал бы схему 2. Но сам, как максималист, буду делать вариант 1.

Не имея графиков частотной зависимости усиления и фазы самой микросхемы без ОС, невозможно рассчитать конкретные номиналы корректирующих сопротивлений и ёмкостей. Можно только совсем примерно, а дальше подгонять по осциллографу.

[Pavlo]

Блин, жаль осцила нет.

[ViktKors]

Не имея графиков частотной зависимости усиления и фазы самой микросхемы без ОС, невозможно рассчитать конкретные номиналы корректирующих сопротивлений и ёмкостей. Можно только совсем примерно, а дальше подгонять по осциллографу.

Ну это сильно сказано, но верно только отчасти.
Заниматься оптимизацией может и проблематично, но вот собрать работоспособный вариант это никак не мешает.
В самомо деле,
а) нам известно, что при К=20 микросхема устойчива;
б) мы можем предположить, что глубина петлевого усиления на частоте в 20 кГц ну раз так 10 будет наверняка,
Из этого можно сделать вывод, что полоса ООС у микросхемы в стандартном включении минимум килогерц 200-ти.

А это вполне позволяет сконфигурировать ООС по известным параметрам:
а) Ку на звуковой частоте - заданный, скажем 5.
б) петлевое усиление и его фаза на частоте 200 кГц (и выше)- как у стандартного включения (ну +/-).

А это уже вполне решаемая задача, и пригодные номиналы я уже приводил на предыдущей странице. Их вполне можно применить, если есть большое желание - оптимизировать в симуляторе фазу петлевого усиления, просто чтоб при заданном Ку она дополнительно на запаздывала более чем на 10-20 градусов..
Кстати, поскольку такая ООС частотнозависима, судить глазами об устойчивости по форме выброса на фронте меандра не получится. Так можно отловить только совсем уж "звенящую" реализацию, чего вообще говоря быть не должно и так.

[Nikolay_Po]

Ну это сильно сказано, но верно только отчасти.
Заниматься оптимизацией может и проблематично, но вот собрать работоспособный вариант это никак не мешает.

Согласен. Вопрошающий так и не озвучил требуемый Ку, поэтому прикидывать ровным счётом нечего.

а) нам известно, что при К=20 микросхема устойчива;

Это для неинвертирующего включения. Для инвертирующего включения Ку должен быть не менее 21.

Кстати, поскольку такая ООС частотнозависима, судить глазами об устойчивости по форме выброса на фронте меандра не получится. Так можно отловить только совсем уж "звенящую" реализацию, чего вообще говоря быть не должно и так.

У меня есть программа на "R", которая может выделять и выравнивать по фазе (с передискретизацией) множество замеров переходной характеристики, к примеру снятых цифровым осциллографом. В итоге существенно возрастает отношение сигнал/шум и снижаются погрешности дискретизации осциллографа. Из такого точного усреднённого замера ПХ можно восстановить преобразованием Фурье АЧХ и ФЧХ усилителя. Такой метод планирую воплотить в жизнь при отладке. Вопрос: можно ли делать выводы об устойчивости по АЧХ+ФЧХ усилителя, охваченного ООС? Для меня этот ответ, увы, не очевиден. А снять АЧХ/ФЧХ усилителя без ООС весьма сложно - в точке сложения на инв. входе ОУ сигнал настолько слаб и чувствителен к внешним воздействиям, что снять его осциллографом мне кажется проблематичным. У кого какой опыт?

[dekko]

Для инвертирующего включения Ку должен быть не менее 21.

с коррекцией она легко и надёжно работает с Ку -3...-5

[Nikolay_Po]

с коррекцией она легко и надёжно работает с Ку -3...-5

Это понятно. Но в случае с TDA7293/4 коррекцию приходится рассчитывать только по предположениям - нет паспортных данных по частотной характеристики усиления...

[dekko]

Nikolay_Po, есть ПРАКТИЧЕСКИ отработанная версия, работает в кафешках, в почти круглосуточном режиме, в многоканальных усях.

https://forum.vegalab.ru/showthread....по-схеме-dekko

[Nikolay_Po]

dekko, как раз накануне почитал эту ветку. Схема интересна и, в общем, красива.
Касательно сабжа, по моей оценке, TDA7293/4 обладает раза в два более скромными частотными свойствами. Соответственно, коррекция от LM3886 1:1 на TDA7293/4 не пойдёт.

[dekko]

Nikolay_Po, подходит, не идеально конечно, но для неё хватает по-уши! задачи найти идеальное решение не было, задача была- быстро,надёжно,универсально и с хорошим звуком. Окончательный вариант немного отличается от выложенной версии

[Nikolay_Po]

У Pavlo уже есть рабочее, проверенное решение. И у меня есть. Стоит задача найти идеальное решение. Собственно, по этому и был раскритикован практически обкатанный, проверенный, надёжный вариант платы и схемы AudioKillera.

Сейчас ищу решение для себя: на входе 6В пиковое, на выходе - 25В пик, Ку=4,17. Какую коррекцию сделать для TDA7293?
В планах снять АЧХ/ФЧХ TDA7293 без ООС через переходную характеристику.

[ViktKors]

У Pavlo уже есть рабочее, проверенное решение. И у меня есть. Стоит задача найти идеальное решение. Собственно, по этому и был раскритикован практически обкатанный, проверенный, надёжный вариант платы и схемы AudioKillera.

Сейчас ищу решение для себя: на входе 6В пиковое, на выходе - 25В пик, Ку=4,17. Какую коррекцию сделать для TDA7293?
В планах снять АЧХ/ФЧХ TDA7293 без ООС через переходную характеристику.

ИМХО, постановка задачи не совсем корректна. Снимать АФЧХ у ТДА-шки имеет только некоторый относительно условный смысл.
То есть в теории, исходя из АФЧХ вполне можно оптимизировать цепь ООС (например добившись максимума петлевого усиления при еще устойчивом усилителе).

Можно это сделать и на практике.
Только на практике приходится учитывать, что АФЧХ петлевого усиления реального усилителя совсем не обязательно является сколько-нибудь стабильной.
Как пример - емкости переходов транзисторов меняются с напряжением и при его уменьшении нелинейно возрастают. Как следствие, АФЧХ реального усилитея на большом сигнале куда сильнее заваливается по ВЧ чем на малом.
Если посмотреть на кривую искажений ТДА-шки в области ВЧ - видно, что они там практически не зависят от нагрузки, что дает основания полагать, что определяются они именно нелинейностями емкостей транзисторов в составе микросхемы. Посколько такая нелинейность емкостей - это лишь побочный эффект, вполне можно считать, что сами емкости переходов там весьма значительны, и всевозможные амплитудные эффекты модуляции полосы петлевого усиления проявляьются во всей красе.

Другой пример - "тяжелая" нагрузка. Если токи потребления велики (например вследствие демпфирования усилителем основного резонанса дина или просто на реактивном "провале" импеданса АС) то у биполяров падает "бета", у полевых сильнее проявлется входная емкость (затвор-исток, которая обычно "задавлена" местой ОС) вследствие этого емкость нагружающая УН возрастает и полоса ООС падает..
Причем самое неприятное, что это равносильно появлению дополнительного полюса (в критическом диапазоне частот) - т.е. полоса не просто сужается, куда хуже, что фаза "закручивается".

Вот потому усилитель оптимизированый для "околонулевого" сигнала запросто может самовозбудится и сгореть при увеличении мощности в нагрузке.

Я подозреваю (ИМХО), что именно неумеренные проявления такого рода эффектов и не позволили привести в датащите на ТДА-шку АФЧХ ее петлевого усилнеия. Таковой (на которую можно опираться при разработке) возможно просто нет..


Потому, я бы при отработке такого решения просто опирался на то, что микросхема устойчива (и надежна) Ку более 20. И не пытался бы ничего из нее "выжимать".
Это, кстати, совершенно не препятсвует применению ее с пониженным Ку в звуковом диапазоне частот. Вся оптимизация в таком случае сводится просто к тому, чтобы обеспечить АФЧХ петлевого усиления на высоких частотах (скажем выше 100 кГц) идентичную таковой у усилителя с Ку=20. Что элементарно делается в симуляторе.


Кстати, ЛМ-ка в этом отношении пооптимистичнее выглядит (что подтверждается и "выжиманием" из нее запаса по фазе градусов в 40, если не меньше, при безотказной работе). Тут пробегала информация, что ее выход сделан на очень высокочастотных транзисторах, да еще и закорректирован местой ООС - следовательно относительно стабилен.

[dekko]

Кстати, ЛМ-ка в этом отношении пооптимистичнее выглядит

эт точно, всё, что можно из неё уже выжали - ZD-50, а извраты с ТДА просто теряют смысл.

[Nikolay_Po]

ViktKors, большое спасибо за развёрнутое сообщение. Я имею представление и о нелинейности ёмкостей, и об ухудшении частотных характеристик усилительных каскадов под нагрузкой. Но то, что по этой причине разработчик не смог снять или постеснялся предоставить АЧХ и ФЧХ усилителя без ОС.
Имея ввиду многовариантность АЧХ/ФЧХ, предлагаю снимать ПХ на полном сигнале, с большой (максимальной) практической амплитудой. Вероятно потребуется ограничить скорость нарастания входного сигнала, чтобы не выводить усилитель в нелинейный режим по скорости. Затем, замерив формы входного и выходного сигналов, можно рассчитать АЧХ/ФЧХ реального усилителя с реальной нагрузкой. Что скажете?

Я прекрасно понимаю, что TDA7293 не дотянуться по качеству до ZD-50. Однако тот же ZD-50 не собрать "на коленке" - требуется многослойная ПП. Узнав стоимость комплекта плата+детали ZD-50 я решил, всё же, выжать максимум из имеющегося усилителя на TDA7293. Тем более, что эта микросхема радовала меня за последние годы уже трижды: первый раз когда перешёл на разводку всех цепей усилителя витыми парами, второй раз - когда перевёл её в инвертирующее включение и треий раз - когда перевёл усилитель в режим УПТ со снижением входного сопротивления. Все три раза наблюдал заметный прирост качества звучания.
Считаю, что очередной шаг можно сделать оптимизировав обвязку для низкого Ку с нужными коррекциями. Наверняка получу очередной прирост качества. И не отговаривайте .

[ViktKors]

ViktKors, Имея ввиду многовариантность АЧХ/ФЧХ, предлагаю снимать ПХ на полном сигнале, с большой (максимальной) практической амплитудой. Вероятно потребуется ограничить скорость нарастания входного сигнала, чтобы не выводить усилитель в нелинейный режим по скорости. Затем, замерив формы входного и выходного сигналов, можно рассчитать АЧХ/ФЧХ реального усилителя с реальной нагрузкой. Что скажете?

Скажу, чти вижу здесь две основные принципиальные проблемы:

1) Нужно быть уверенным, что в предполагаемом режиме будет реализовываться действительно "самый худший случай". Нет никакой увернности, что подключив АС с другим фильтром и другим импедансом, или подогрев/переохладив микросхему, не получится "еще немножко" ухудшить условия и вывести усилитель в "разнос". Еще усложняет ситуацию то, что я, например, просто не рискнул бы снимать характеристики в "макисмально плохом режиме". Ну как, например, гонять ТДА-шку на полном сигнале на сопротивлении в 2 Ома (такой провал вполне может быть АС)?

2) Оптимизация ТДА-шки так или иначе предполагает уменьшение петлевого усиления на частотах близких к частоте единичного усиления в петле (для ТДА это по-сути одно из условий устойчивости). ФЧХ цепи ООС при этом имеет явно выраженный "провал" (заход далеко за 90 градусов) на частотах которые выше звуковых, но ниже частоты единичного усиления (постройте АФЧХ для скорректированой до более низкого Ку ООС). Обычно это не проблема.

Но. Если в силу "ухудшения" в особых условиях полоса ООС сузится, то (в отличие от "датащитовского" варианта, когда запас по фазе просто падает) в скорректированом варианте частота замыкания ООС может зайти в этот самый "провал" фазы. И получится, что к ухудшению фазовых свойств самой ТДА-шки добавится еще и завал фазы петлей ООС. Как итог, последствия будут еще более фатальны...
Вывод напрашивается: "лучше не пытаться обмануть создателей датащита"

ViktKors, Я прекрасно понимаю, что TDA7293 не дотянуться по качеству до ZD-50. Однако тот же ZD-50 не собрать "на коленке" - требуется многослойная ПП. Узнав стоимость комплекта плата+детали ZD-50 ...

Помилуйте Собирайте не "на коленке", собирайте на двухсторонней плате. Варианты были и в ветке и самому развести ее совсем не трудно, особенно если несколько облегчить задачу, например применив отдельный источник для питания ОУ (упрощается земля), или подведя силовое питание шлейфами, и разведя его на плате идетничными дорожками (верх и низ платы для "+" и "-", точно друг над другом и зеркальны). Причем вполне реально отвести силовые цепи на край платы, как-бы "за ее пределы", а под весьма компактными сигнальными цепями оставить сполошной земляной полигон (ну подвести питание к ОУ проводом). Вот и выполнен минимальный набор требований.
Кроме того, в ветке есть рекомендации автора.

ИМХО: Да и потом, все определяется задачами. Задача автора - получить максимальные параметры - именно отсюда и четырехслойные платы и наборы емкостей и пр.. Если допустить ухудшение параметров, ну скажем в десять раз (ой-ей), то достаточное качество монтажа реализуется обычными методами, а качество звука все равно остается недосягаемым для всевозможных модификаций стандартного/инвертированого/скорректированого включения.

И еще, а где там разница в цене относительно обычного инвертирующего варианта включения??? Я вижу только два отличия - один дополнительный ОУ и пара емкостей-резисторов в его обвязке. Вопрос в 10 баксах?
Еще конечно есть стабилизатор, но его можно добавить и потом, если останетесь недовольны результатом

[Nikolay_Po]

Ну если так, значит, мне просто нравится сам процесс. Разработку чего-то уровня ZD-50 не потяну, а вот оптимизировать TDA7293 - почему бы и нет?

[dekko]

а вот оптимизировать TDA7293 - почему бы и нет?

патамушта ЛМка будет лучше версия ЛМка с Ку-3 звучит лучше,чем ТДА с Ку-3... ИМХО ТДА ставлю только в кафешки, потому как дешевле.

[master-makc]

Привет, а хватит ТС-160 на два канала ?
Если да то сколько вольт надо намотать и сколько МкФ в плечо?
Нагрузка 4 ома.