Усилитель 50 ватт на микросхеме LM3886

Усилитель на LM3886 c хорошим звучанием от Audiomaniac (50 Вт/4 Ом)

Технические характеристики усилителя:

Темы поддержки на форуме:

Статья самого автора, там же возможен и заказ набора:

Печатная плата под ЛУТ в редакции Romanoff здесь.

Электрическая и доработанная схемы в формате [.pdf]

Автор проекта: Audiomaniac

50 комментариев: Усилитель на LM3886 c хорошим звучанием от Audiomaniac (50 Вт/4 Ом)

а радиаторы взяты слабые (для 50 вт.) от советского конструктора УНЧ-20 вт. на кт805а которые разогревают не хило эти радиаторы.

вы будете смеяться. Но в усилителе АВ мощность в нагрузке – в разы больше тепловой мощности, высаживаемой в радиаторах. Для 100-ваттного усилителя с током покоя 100мА хватает радиатора с ладошку.
Так что все здесь по науке. Не рвите сердце без нужды.

Сравнивать кт815 с могучей микросхемой на толстой медной подошве некорректно, слишком разные у них тепловые сопротивления. Поэтому микросхема рассеет в виде тепла 20 ватт спокойно, а 815 превратится в уголек.

это мне известно без всех этих подробностей, моя суть первого коментария относиться к этой строке (Выходная мощность: 50 Вт/канал (определяется площадью радиатора);) которая написана в начале статьи. Это как мощность может определяться площадью радиатора. поясните пожалуйста, может я не знаком с таким методом расчёта мощности

Если на пальцах, то площадь радиатора выбирается как 10-12 кв см на ватт тепловой мощности. На 100 ватт выходной мощности на канал при кпд усилителя АВ класса 70 процентов, 30 ватт высадится в виде тепла, значит, 300- 360 кв см нужен радиатор , 720 кв см на весь усилитель. Это если грубо прикидочно. Точнее можно узнать нагрузив усилитель и измерив реальную температуру радиатора.

Сложность расчета ещё и в том, что тепловая мощность усилителя АВ класса сильно гуляет в зависимости от выходной и при максимальной скажем, 100 ватт мощности тепловая уже снижается, а самое большое тепловыделение ваттах примерно на 40. Под эту мощность и считается радиатор.

Регулятор громкости в данной схеме по совместительству выполняет функцию фильтра ВЧ. Частота среза будет меняться в зависимости от положения движка регулятора громкости.Максимум ослабления НЧ спектра будет при минимальной громкости.

Точно подметили, звук внизу будет сильно меняться с положением ручки. Не хватает добавочного последовательного резистора, снижающего этот дурной эффект.

Либо применить “классическую” схему включения регулятора, когда сигнал на вход усилителя снимается с движка переменного резистора. Постоянную составляющую на выходе УМ можно уменьшить включив последовательно с R15 конденсатор 5 – 10 мкФ.(желательно неполярный).

ну да, полезное решение, хотя АД825- прецизионный , там доли милливольт на выходе, на общий сдвиг на выходе мало повлияет. Ставить в пару к бытовой микросхеме такое чудо техники. как супер-опер, мне почему-то жалко. Словно английский лорд в роли кучера . Лошадь от этого быстрее не побежит.

“…емкость для РГ номиналом 10 кОм оптимальна в пределах 0,47-0,68мкф. Этот конденсатор совместно с РГ образует фильтр верхних частот с частотой среза около 20 Гц, который ослабляет инфразвуковой мусор.”(с)
Какая прелесть, как всё просто оказывается – бац, емкостишку с дулькин **ен на 10-килоомный Alps, и дело в шляпе – мусор отфильтрован. А той шляпе известно, что на входе усилителя при таких величинах С и R фактически образуется дифференцирующая цепь, вносящая в сигнал свой “мусор”, на 20Гц крутящая фазу на 60 градусов, или она, эта шляпа, посчитать простейшее не в состоянии Ах,да! Ниже 40Гц музыки нет, – голосят “аудиоманьяки”. Ну так на 40Гц уже 40-градусный заворот кишок. А на 80Гц, на 100, где для многих всё мясо? Там чуть получше, но тоже не айс – от 18 до 23. Ерунда , – скажете? А что тогда для вас не ерунда?! Эта ерунда складывается с ерундой в ваших АС. А отсюда и звучит из них всякая ерунда. Так зачем, позвольте вас, господа слухачи, спросить, все эти рассуждения о тысячных долях процента искажений усилителя и мусоре, поступающем от источника, если на входе усилителя стоит мусорная яма?
При входных 10кОм емкость конденсатора должна быть не менее 10uF; или лучше 2,2uF на 50кОм (если говорить об МКР и Alps). А для борьбы с мусором инфранизких частот есть иные способы.

А правда, что при использовании пассивых фильтров, НЧ-составляющая тормозится и чуть отстает от ВЧ?

KOMITART – развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

  • » На Главную
  • » Радиолюбителю
  • » APEX AUDIO
  • » Блоки питания
  • » Гитарные примочки
  • » Своими руками
  • » Автомобилисту
  • » Service-Manual
  • » PREAMPLIFIERS
  • » Бесплатные программы
  • » Компьютер
  • » Книги
  • » Женские штучки
  • Готовим вкусно и быстро
  • » Игры на сайте
  • » Юмор
  • » Разное – интересное

GNEZDO NEWS

Друзья сайта

Статистика

Собираем УНЧ 50Вт на LM3886.

Собираем УНЧ 50Вт на LM3886.

Усилитель на LM3886 своими руками

В этой статье мы с вами рассмотрим схему усилителя звуковой частоты, реализованную на микросхеме LM3886. Несмотря на свою простоту, данный УНЧ обладает хорошими техническими характеристиками и обладает довольно-таки не плохим звучанием. За основу была взята схема стандартного включения, указанная в даташите на эту микросхему, с последующим внесением незначительных изменений.

И так, рассмотрим принципиальную схему одного канала усилителя, изображенную на рисунке ниже:

Согласно даташита данная микросхема способна отдать в нагрузку 4 Ома мощность до 68 Ватт при напряжении питания 2х28 вольт, 38 Ватт на 8-омную нагрузку при Uпит 2х28 вольт, и 50 Ватт на 8-омную нагрузку при Uпит = 2х35 вольт. Собственно, все технические характеристики вы сможете найти в файле даташита, ссылка на скачивание которого находится в самом конце статьи.

По поводу выходной катушки, она намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 0,4…0,5 мм непосредственно на корпус одноваттного резистора 10 Ом (R7, согласно вышеуказанной схемы), количество витков – 15. После намотки провода катушку можно облагородить, применив термоусадочную трубку.

Читайте также:
Как сделать усилитель звука для ноутбука?

Вместо полярного электролитического конденсатора С2 можно поставить неполярный.

Внешний вид собранной платы усилителя изображен на следующем фото:

Для крепления микросхемы к радиатору использована паста КПТ, слюда, и изолирующие пластмассовые втулки (смотрите следующее фото):

На следующем фото вы видите внешний вид платы со стороны проводников:

Работа плат усилителя проверялась на испытательном стенде:

В испытательном стенде применен понижающий трансформатор мощностью 105 Ватт, напряжение вторичной обмотки 2 х 24 вольта, но реально нужно ставить трансформатор более мощный, Ватт на 180…200. В качестве блока питания использована самая простая схема, импортная диодная сборка, установленная на небольшой радиатор, четыре конденсатора по 10000 микрофорад каждый на рабочее напряжение 50 вольт, предохранители по плюсу и минусу выходного напряжения.

Во время испытания усилителя выявились следующие нюансы:

• При отключенном кабеле входного сигнала в динамиках прослушивается еле слышный фон в виде гудения, при подключении на вход кабеля от источника сигнала этот небольшой фон пропадает.
• Если микросхемы LM3886 изолированы от радиатора с помощью пасты КПТ, слюды, и изолирующих втулок, заземление радиатора ведет к устранению фона при отключенном кабеле входного сигнала.

Далее на картинках показан вид печатной платы усилителя со стороны элементов и со стороны проводников:

Вид печатной платы со стороны дорожек

Вид печатной платы со стороны элементов

По просьбе читателей нарисовал печатную плату вышеуказанного проекта. Лейка выполнена для одностороннего фольгированного стеклотекстолита, размер 35 х 58 mm. Разница заключается в примененных разъемах для подвода питания и выхода усилителя, а так же устранил SMD резистор на 22k, идущий с 8-й ноги микросхемы. И еще один нюанс, по питанию в схеме стоят конденсаторы 220 mF, в шаблоне нарисовал для 1000 mF. Если будете запитывать усилитель напряжением больше 24-0-24V, ставите конденсаторы на 35. 50V. Лейка выглядит следующим образом:

LM3886 Amplifier LAY6

LM3886 Amplifier LAY6 FOTO

Размер файла-архива для скачивания материалов по усилителю на LM3886 – 0,65 Mb.

Если кого интересуют другие принципиальные схемы УНЧ на LM3886, делимся с вами еще двумя вариантами:

Принципиальная схема усилителя на LM3886 ver.2

Схема полного усилителя на LM3886

LM3886: правильная схема и печатная плата

Встречайте усилитель мощности на основе вероятно самых известных интегральных микросхем для УМЗЧ — LM3886. Изначально хотелось создать усилитель мощности, который обеспечил бы хороший звук при прослушивании при относительно низкой цене. В то же время интересовала простота конструкции. Предполагалось, что это будет только оконечный усилитель без предварительного усилителя или селектора, потому что всё итак управляется с компьютера или DVD.

Почему решено сделать усилитель на микросхеме LM3886? Конечно из-за того, что его долго запускать не нужно — он работает сразу в отличие от транзисторных УМЗЧ. Выбор был TDA7294, LM3875, LM3886, LM4780. Сразу отклоним TDA7294 из-за худших параметров. В итоге выбрана LM3886 из-за более легкого отвода тепла от небольшой площади (2 вместо 1 с той же поверхностью контакта с радиатором) и немного большей мощности, чем у LM3875.

  • Схема усилителя на 3886
  • Схема электропитания
  • Первый запуск УНЧ
  • Корпус и сборка
  • Прослушивание

Схема усилителя на 3886

Он сделан на элементах среднего класса. Конденсаторы Panasonic FC с низким ESR (63 В) и WIMA (100 В). Резисторы Vishay с допуском 1% и 0,1%. Собрано все на печатной текстолитовой плате.

LM3886 печатная плата правильная

Все сделано в соответствии с примечанием к применению из даташита (за исключением конденсаторов на входе усилителя — емкость была увеличена до 1 мкФ).

В качестве охлаждения использовались 2 радиатора от сгоревшего процессора с вентиляторами.

Схема электропитания

Использовались 2 тороидальных трансформатора 24V 40VA / 28V 120VA для питания УНЧ. Далее 2 диодных моста с 8х MUR860. Они довольно быстрые и долговечные, но доступные по цене. Затем в БП есть 4x 6800 мкФ / 50 В Nippon (2 штуки на плечо питания). Это был компромисс в отношении цены и качества. Дополнительно припаяйте в дорожках толстые провода, чтобы уменьшить риск их повреждения. При незагруженном источнике питания выход составляет 39 В, а при высокой нагрузке напряжение падает до 37 В, так что это вполне неплохо. Питание идёт через кабели с двойной изоляцией диаметром 2,5 мм.

Первый запуск УНЧ

Для первого запуска корпус не нужен. Первое включение через токоограничитель. После осмотра и включения усилитель сразу запустился. На выходе практически нет постоянной составляющей. Потом для теста подключите старый динамик и MP3-плеер. Усилитель звучал довольно неплохо. После некоторого времени игры можно считать схему собранной и заняться коробкой.

ЛМ3886 действительно прекрасно подходит для создания акустического усилителя. Возможно она не дает большой мощности, но у неё динамичный звук с хорошим басом, со свежими высокими частотами. Если что, можете отказаться от входного сопротивления и емкости. Как известно, в аудио-аппаратуре многое зависит от выбора элементов и их количества. Эта емкость в мосту не так уж и нужна. Вентиляторы тоже не нужны, потому что эти микросхемы не сильно нагреваются. Ток покоя настолько мал, что без сигнала радиаторы остывают.

Ограничив количество компонентов, можно сократить пути прохождения сигнала, что очень желательно для аудио. Превосходные результаты достигаются при удалении блока питания в отдельный корпус, но это кто как предпочитает. Советуем четко отделить кабели питания и выпрямительные мосты от усилителей. Важно чтобы в обратной связи был резистор хорошего качества, который припаян прямо к выводам микросхемы.

Корпус и сборка

В качестве корпуса использовался старый магнитофон, потому что он имел правильные размеры и хорошую вентиляцию. Сняв все лишнее, пришло время вырезать вентиляционные отверстия сзади и высверлить все места под винты. Вентиляционные отверстия были подточены напильником, но они так и не выглядели идеально, поэтому накрыл их матерчатыми кусками.

На задней панели установлены позолоченные клеммы для бананов / динамиков — они удобны и выглядят красиво. Также на задней панели находится гнездо предохранителя на 6 А (меньшие по размеру не выдерживают скачок тока источника питания) и выключатель питания. Входной сигнал пропускается через экранированные кабели.

Читайте также:
Чувствительный микрофонный усилитель

Следующим шагом — сделать переднюю панель. Вначале клей и кусочки пластика начали покрывать все лишние отверстия. Затем автомобильная шпаклевка. Оставлен только выключатель и индикатор. Остальное отшлифовали наждачной бумагой в порядке 80-180-400-600. Получился довольно хороший эффект.

Управление охлаждением УНЧ — схема

Два вентилятора 12 В с питанием от блока питания меньшего номинала 9 В работают в режиме охлаждения. Они не производят шума, но в будущем планируется изменить напряжение на ещё более тихое.

Прослушивание

На данный момент усилитель мощности работает со старыми колонками JVC и CD-плеером той же компании.

  • Усилитель звучит очень красиво. У него чистый и динамичный бас, его не слишком много или слишком мало — просто правильно, как надо.
  • Он не заглушает остальную часть спектра, как в некоторых конструкциях, и опускается довольно низко по АЧХ.
  • Средний диапазон чистый и одинаково динамичный. Высокие частоты чистые, а не звонкие или приглушенные.
  • Гитары агрессивны, барабаны не исчезают на заднем плане. На большой громкости практически нет искажений.

Думаю он звучит намного лучше, чем УМЗЧ на STK, который есть дома, или несколько других усилителей, которые слышал у друзей. Звук действительно динамичный и сочный. Эффект стерео отлично различим — легко определить где гитарист или солист.

Мостовой усилитель мощности звуковой частоты на микросхемах LM3886 класса AB (136 W) – отличные характеристики и сила цунами

Обзор посвящен одноплатному монофоническому мостовому усилителю мощности звуковой частоты (УМЗЧ, УНЧ) класса AB на основе двух микросхем LM3886 номинальной мощностью 1 x 136 Вт.

В обзоре будут приведены технические характеристики микросхемы усилителя низкой частоты LM3886 , кратко разобрана схемотехника тестируемого одноплатного усилителя, показаны осциллограммы работы усилителя, а также сделаны полезные выводы и критические замечания.

Купить плату усилителя на основе LM3886 можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на дату обзора – около $19 .

(Одноканальный мостовой усилитель низкой частоты на LM3 886 ; изображение с официального сайта AliExpress )

Небольшие пояснения к структуре платы.

Ключевой элемент платы, усилитель мощности LM3886 – это одноканальный усилитель мощности низкой частоты с двухполярным питанием (есть возможность включения с однополярным питанием, но это – сложнее).

Мостовая схема реализована за счет размещения на плате второй микросхемы, которая работает в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи минус 1.

Далее перечислены характеристики LM3886 в “одиночном” включении (т.е. не в составе мостового усилителя).

Усилитель (микросхема) LM3886 – технические характеристики:

Вариант подключения LM3886 Однополярное питание Двухполярное питание
Максимальная выходная мощность н а канал ( RMS ) * 68 Вт (VS = 56 V, RL = 4 Ohm ) 68 Вт (VS = ±2 8 V , RL = 4 Ohm )
Номинальное напряжение питания 20. 84 В ±10. ±42 В
Максимально-допустимый пиковый ток выхода 7 А 7 А
Рекомендуемое сопротивление нагрузки 4. 8 Ом 4. 8 Ом
Коэффициент нелинейных искажений 03 % (PO = 60 W , RL = 4 Ohm )
03 % (PO = 30 W , RL = 8 Ohm )
03 % (PO = 60 W , RL = 4 Ohm )
03 % (PO = 30 W , RL = 8 Ohm )
Шум, приведённый ко входу 10 мкВ (макс.), 2 мкВ (тип) 10 мкВ (макс.), 2 мкВ (тип)
Полоса пропускания > 2 МГц > 2 МГц
Ток покоя

Примечание:
* RMS (Rated Maximum Sinusoidal) – Максимальная (предельная) синусоидальная мощность – мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа без физического повреждения. Обычно именно она указывается как номинальная “приличными” производителями (а не пиковая – PMPO).

Нижнюю границу полосы пропускания производитель микросхемы не указал, поскольку микросхема представляет собой низкочастотный операционный усилитель и может использоваться в качестве усилителя постоянного напряжения с полосой частот от 0 Гц.

Микросхема выпускается в двух модификациях в зависимости от типа корпуса: LM3886TF – с корпусом, полностью покрытым пластиком (как в тестируемой версии) и LM3886T – с открытым металлическим теплоотводом.

Схемотехнически микросхема выполнена на биполярных транзисторах, включая и выходной каскад (т.е. без применения MOSFET- ов и других типов полевых транзисторов).

Полностью все характеристики и типовые схемы включения LM3886 с однополярным и двухполярным питанием указаны в техническом описании ( datasheet) LM3886 (PDF, 850 KB ). Правда, типовые схемы включения, приведённые в документе, не отличаются полнотой.

Теперь – углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого усилителя.

Внешний вид и конструкция одноплатного одноканального усилителя класса AB на микросхеме LM3 886 с однополярным питанием

Никакой документации в комплекте усилителя не было, но обозначений на самой плате достаточно для её правильного подключения.

Посмотрим на плату усилителя в двух наклонно-диагональных ракурсах:

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Вид с противоположной диагонали:

Все внешние подключения осуществляются без помощи пайки – с помощью клеммников под винт.

Задняя сторона платы:

На этом снимке видна главная особенность применённых микросхем LM3886TF – изолированный корпус.

Это позволит использовать радиатор, не заботясь о его электрической изоляции от металлических элементов корпуса усилителя. Он может даже выходить наружу и при этом быть электробезопасным для потребителей, если только не допущено каких-то других нарушений по этой части.

Обратная сторона платы:

Металлизация на плате – двухсторонняя: и на верхней, и на нижней стороне.

На верхней стороне металлизация покрыта защитным лаком чёрного цвета, а на нижней – светлым (белым с лёгким голубым оттенком).

И на верхней, и на нижней стороне лак – слабо прозрачный, из-за чего на плате довольно трудно отслеживать расположение соединительных дорожек.

Флюс, в основном, отмыт хорошо; но кое-где пришлось его дотереть.

По углам платы расположены отверстия для её закрепления в корпусе.

Перед испытаниями к микросхемам платы был прикреплён теплоотвод, в качестве которого использовался ставший не нужным кулер от процессора Intel Pentium 4 (S478).

Получилась такая конструкция:

Вид с обратной стороны:

Данную конструкцию вряд ли можно считать оптимальной: из-за горизонтального расположения рёбер естественная вентиляция радиатора будет ухудшена. По-хорошему, усилителю требуется более крупный радиатор и с вертикальным расположением рёбер (или игольчатый).

Читайте также:
Как сделать блютуз колонку своими руками?

Так что данную конструкцию можно рассматривать не как окончательную, а только как временную для проведения испытаний.

Внимание! При установке радиатора (-ов) применение термопасты крайне желательно!

В следующей главе разберём, что к чему и зачем на этой плате усилителя.

Схемотехника одноплатного одноканального усилителя класса AB на микросхеме LM3 886 с однополярным питанием

Перед анализом схемы посмотрим на плату усилителя вертикально сверху:

Особенность платы – в том, что она при необходимости легко может быть легко переделана из одноканальной мостовой схемы (BTL) в двухканальный стереоусилитель. Для этого на плате даже установлены некоторые “лишние” элементы и сделаны контактные площадки для внешних соединений.

Ещё один вариант получения стереозвучания – приобретение двух таких плат, каждая из которых будет работать в своём канале.

Усиление обеспечивается правой микросхемой на фото (коэффициент усиления – 22 ), а левая работает в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи минус 1. Итого, благодаря мостовой схеме, полное усиление составляет 44.

Ножки микросхем – очень широкие, явно рассчитанные на высокий ток.

Самые яркие (в прямом смысле) элементы на плате – большие красные плёночные конденсаторы с номиналом 2.2 мкФ*250 В. То, что они – плёночные, это – хорошо (стабильность). А допустимое напряжение в 250 В – это явное излишество (можно было бы и ниже в разы). Вероятно, производитель закупил по дешевке вагон этих конденсаторов, и теперь ставит их, где попало. :)

При этом рабочим в мостовой схеме является только правый конденсатор на фото, а левый припаян на случай переделки в стереоусилитель и перемычкой внизу замкнут на землю (перемычка видна на фото).

На плате есть элементы для предотвращения самовозбуждения схемы: прямой и инвертирующий входы микросхем соединены конденсаторами 220 пФ; а на выходах микросхем припаяны RC- цепочки (10 Ом + 0.1 мкФ), соединённые с землёй.

Принципиально важно, что при включении в мостовой схеме удваивается напряжение на нагрузке по сравнению с “обычным” включением при том же напряжении питания; и, соответственно, удваивается и ток. В связи с этим при высоких напряжениях питания может возникнуть перегрузка по току.

В таких случаях может оказаться невозможной работа с нагрузкой 4 Ом, и работа будет возможна только с нагрузкой 6-8 Ом или выше.

Испытания мостового УНЧ с двухполярным питанием на микросхеме LM3 886

При измерениях использовались: импульсный блок двухполярного питания на ±24 В (обзор), DDS- генератор сигналов FY6800 (обзор) и осциллограф Hantek DSO5102P ( обзор).

По указанным выше причинам испытания проводились с нагрузкой 8 Ом.

Сначала был замерен ток покоя усилителя. Он составил 102 мА.

Формально такое значение тока покоя – небольшое; но, с учётом высокого напряжения питания, это приводит к существенному нагреву усилителя (мощность рассеяния – 4.9 Вт). В конфигурации с радиатором, изображенным на фото в предыдущей главе, температура составила 46 градусов при температуре окружающей среды 22 градуса.

Шумы усилителя оказались очень малы и практически не заметны.

Испытания с синусоидальным сигналом

Синус 1 кГц, амплитуда

0.5 от максимальной:

При таком уровне сигнала форма синуса – практически идеальная, при этом мощность в нагрузке составляет уже 24.5 Вт.

Синус 1 кГц, амплитуда – на уровне начала ограничения:

На верхушках сигнала заметна небольшая “бахрома”, которая может свидетельствовать о процессах самовозбуждения в эти моменты.

Мощность на выходе W = U^2 / 2R = 101 Вт. Очень неплохо!

При этом ток, потребляемый от источника питания, составил 3.1 А (мощность 48В * 3.1 А = 148.8 Вт).

КПД усилителя составил, соответственно 101/148.8 = 68%.

При этом надо отметить относительно высокое “остаточное” напряжение на транзисторах выходного каскада микросхем – около 4 В. Это может стать причиной сильного падения выходной мощности и КПД при низких значениях напряжения питания.

Нагрев был сильным; температура микросхем с применённым радиатором составила 76 градусов (измерена инфракрасным термометром Benetech 531).

Синус 1 кГц, амплитуда – с ограничением:

Вокруг плоских площадок на уровнях ограничения видны “рожки” с кратковременным более высоким уровнем сигнала. Происхождение этих “рожек” объяснить затруднительно.

Для обнаружения искажений типа “ступенька” (характерных при переходе сигнала через нулевой уровень) использовался синусоидальный сигнал с частотой 100 кГц с уровнем

0.5 от максимального.

Частота в 100 кГц была выбрана по той причине, что обычно такие искажения более заметны на высоких частотах.

В данном случае они имеют незначительную величину. На картинке с масштабом 5 В / дел. их вообще не удаётся обнаружить; но при масштабе 1 В / дел. можно заметить некоторый изгиб вблизи нуля (для его обнаружения рядом проведена прямая линия красным цветом:

Для обнаружения этого изгиба пришлось создать совершенно нереальные условия работы усилителя.

В реальных условиях никакого искажения сигнала по причине “ступеньки” нет.

Синусоидальный сигнал использовался также и для проверки работы одной из микросхем усилителя не в мостовом, а в одиночном включении; при этом была подключена нагрузка 4 Ом.

Синус 1 кГц, нагрузка 4 Ом, одиночное включение, амплитуда – с ограничением:

Мощность на нагрузке составила 51 Вт, потребляемый ток – 1.6 А, КПД = 66%.

Испытания с сигналом прямоугольной формы

Прямоугольник 10 кГц, амплитуда в “плоской” части

0.5 от максимальной:

На осциллограмме видны выбросы вблизи фронтов сигнала. Судя по их несимметричности, они возникли не только из-за наличия частотно-зависимых элементов в схеме платы, но и из-за внутренних особенностей микросхемы LM3886.

Прямоугольник 2 кГц, амплитуда в “плоской” части – максимальная:

На этой осциллограмме “рожки” выбросов оказались почти полностью срезаны, так как вышли за границы динамического диапазона.

В нижней полуволне видна “бахрома”, предположительно, от самовозбуждения.

Мощность на выходе составила 185 Вт, мощность потребления 228 Вт, КПД 81%.

Испытания с сигналом треугольной и пилообразной формы

Треугольник, пила и обратная пила 2 кГц, амплитуда

0.5 от максимальной:

Склоны треугольника и пилы – практические идеальные, но сигнал на последней осциллограмме сопровождается сильным выбросом (как на прямоугольнике).

Читайте также:
Усилитель звука всего за 20 рублей

Треугольник 1 кГц, пила и обратная пила 2 кГц, амплитуда – максимальная:

Линейность склонов треугольника и обоих пилообразных сигналов – на высшем уровне, и только “бахрома” в точках минимума сигнала на первой и второй осциллограммах слегка портит гламур.

Амплитудно-частотная характеристика одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме LM3886

Амплитудно-частотная характеристики снималась методом подачи на вход сигнала с линейно-нарастающей частотой от 10 Гц до 40000 Гц.

И вот что получилось:

Один цикл прохождения полосы частот 10 Гц – 40 кГц обведён красной рамкой, он и представляет собой АЧХ в данном диапазоне.

АЧХ получилась абсолютно плоской, что подтверждает высокие характеристики применённых микросхем LM3886.

Более детальная проверка в области низких частот показала, что по уровню минус 3 дБ полоса начинается от частоты 3.3 Гц.

Что касается высоких частот (свыше 40 кГц), то был обнаружен плавный подъём характеристики в районе 230 – 240 кГц примерно на 18%, после чего шёл уже довольно быстрый спад.

Видимо, из-за этого подъёма и образовывались выбросы, заметные на осциллограммах с прямоугольным и пилообразным сигналами.

Окончательный диагноз одноплатного усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме LM3886

Усилитель показал себя с самой наилучшей стороны.

Он, действительно, может отдавать в нагрузку очень большую мощность с ничтожными искажениями.

Небольшие шероховатости в виде “бахромы” возникают только при подаче сигнала на уровне максимального напряжения на выходе; что, в общем-то, не является рабочим режимом с точки зрения качества воспроизведения сигнала.

Кроме очень малых искажений, усилитель отличается прекрасной амплитудно-частотной характеристикой.

И, наконец, до кучи: при желании этот монофонический мостовой усилитель можно переделать в стереофонический “обычный” усилитель.

Особенность усилителя – требование довольно высокого напряжения питания, не менее ±10 В. А лучше – более высокое напряжение питания (от ±20 В) для получения высокой выходной мощности и улучшения КПД.

Где купить мостовой УНЧ на LM3886

Купить плату протестированного в этом обзоре усилителя на основе LM3886 можно на Алиэкспресс, например, по этой ссылке. Цена на дату обзора – около $19 (в дальнейшем может меняться).

Обзоры других усилителей класса AB – здесь.

Обзоры усилителей класса D – здесь.

Весь раздел “Сделай сам! ( DIY) ” – здесь.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Искренне Ваш,
Доктор
16 февраля 2021 г.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

Усилитель на LM3886

У меня была мечта…

С подросткового возраста…

Собрать хорошую Hi-Fi систему для созерцательного прослушивания любимой музыки.

Но всегда что-то мешало мне её осуществить. То денег не было, то мучила проблема выбора – какие колонки и какой усилитель брать. После института было вообще не до каких-то там «ХиФи систем». Потом часть денег утекала на студийное оборудование.

Потом пришёл Интернет и mp3, и в такого рода аппаратуре смысл как бы пропал, тем более, что дома я музыку слушать почти перестал, а слушал только на работе в наушниках.

Но начав заниматься электроникой для себя я подумал, что наконец-то пришло время собрать усилок для Hi-Fi системы! Тем самым одним выстрелом убивался целый выводок зайцев: я реализую не только интересный, но и полезный для себя проект, сделаю усилок так, как хочу я, прокачаю скилл «самоделкина», почитаю теорию, напишу данную статью для сайта и наконец-то осуществлю свою давнюю мечту.

У меня на антресолях лежит неплохая кассетная дека Yamaha KX-390, купленная в незапамятные времена каким-то случайным образом и почти не использовавшаяся. Были и советские колонки 25АС-309, к которым я уже успел приложить свои шаловливые ручки.

Оставалось сделать главный компонент – усилитель.

Долго думал, что бы собрать. А выбор был довольно широкий. Можно было собрать усилитель в классе А на силовых транзисторах (и я его таки собрал, но опыт оказался крайне неудачным). Можно было комбинированный AB на рассыпухе, можно было AB на интегральных микросхемах.

Ламповый усилитель по определённым причинам я собирать не хотел.

Так же на АлиЭкспрессе продаются различные усилители класса D («D» не значит «digital», как многие ошибочно думают, там импульсный принцип работы и аналого-цифрового преобразования, as a matter of fact, попросту нет).

В Китае вообще можно купить отдельные модули и собрать любой усилитель на свой вкус.

Также по Сети разбросана куча схем, начиная ещё с советских времён разной степени сложности и уже опробованных и обкатанных.

Но я сильно заморачиваться не хотел, поэтому вариант собирать на рассыпухе (искать нужные транзисторы, подбирать их, а потом ещё всё это настраивать), сразу отпал.

Немного поразмышляв, взвесив все плюсы и минусы, я остановился на интегральных усилителях класса AB, к тому же я натолкнулся на отличную статью [1] с подробным описанием трассировки, компоновки и расчётами «обвязки».

Плюсы такого решения очевидны: вся схема, по сути, уже сделана за вас, всё настроено и «подогнано», не надо подбирать транзисторы, надо только сделать блок питания и организовать минимальную «обвязку» для микросхемы усилителя. К плюсам можно отнести и дополнительно реализованные фишки, типа защиты от перегрева, от переплюсовки и другие – зависит от конкретной микросхемы.

Поэтому дальше речь пойдёт про усилитель, собранный именно по схеме из той статьи, придерживаясь описанной там же методики сборки.

Моя статья – это не перевод оригинала, если хотите знать подробности – читайте его, я опишу лишь свой опыт.

Там товарищ сильно заморочился с деталями и купил т.н. «аудиофильские» – это когда один керамический конденсатор стоит 300 рублей, а один резистор – 150. Про цену плёночных конденсаторов даже говорить страшно…

Ммм… Нет… Я такое покупать не хочу и решил обойтись разумным компромиссом, но тем не менее сильно не экономить на компонентах. В итоге я купил большую часть в магазине, а не на Алиэкспресс – так хоть какой-то шанс, что не подсунут подделку.

Читайте также:
Усилитель звуковой частоты на советской микросхеме

Сами микросхемы LM3886TF обошлись в 500 р. каждая. Обратите внимание, что есть точно такая же микросхема, но без покрытия (LM3886T– без буквы F) – она чуть дешевле, но для неё нужна будет изолирующая прокладка (слюдяная) для крепления к радиатору.

Немного о характеристиках (подробности читайте в datasheet [2]).

LM3886 является высокопроизводительным одноканальным усилителем, способным выдавать мощность в 68 ватт на нагрузке в 4 Ома. Если верить тестам, то на самом деле микросхема способна выдать около 40 Вт мощности. Фишкой микросхемы является технология SPiKe (Self Peak Instantaneous Temperature (Ke)), реализующая схему защиты от разных невзгод – от перегрева, перегрузки, перенапряжения, короткого замыкания.

Отличное отношение сигнал/шум более чем в 92дБ, линейность в 0,004% и широкая полоса питающего напряжения от 20 до 94 вольт! В общем, для домашнего использования более чем подходит.

Уже позже я узнал, что именно на этих микросхемах делают усилители для студийных мониторов типа KRK, Tannoy, Edifier. Определённо, это довольно веский аргумент делать домашний усилитель именно на LM3886.

Входной конденсатор важен, но «аудиофильские» стоят каких-то нереальных денег – для тех, кто не в курсе, один такой конденсатор (а их нужно два) легко может стоить и 2000 р., и 4000 р., а иногда и больше. Нужен ли мне такой? Не думаю…

Поэтому я решил наконец-таки попробовать китайское чудо Audiophiler – клон известных в определённых кругах конденсаторов MKP. Цена за один такой была вполне демократичной – что то около 150 рублей за штуку. Сами конденсаторы тяжёлые, толстые, в ярко красном цвете. Ёмкость проверил – всё точно как в аптеке.

Я бы вполне мог поставить и популярные плёночные Epcos, за те же деньги и не обломался бы, но их тогда не было в продаже.

Свою схему я приводить не буду, она точно такая же, как и в оригинальной статье:

Так как мои детали отличаются от тех, что в оригинальной схеме, то я, разумеется, занимался трассировкой платы самостоятельно. Получилось довольно компактно и чуть меньше, чем в оригинале: моя плата получилась 100 х 55 мм.

Не забываем разделить сигнальную и силовую землю. Грамотно организовать «землю» – это крайне важно! Все «земли» приходят в одну точку на плате блока питания. Обратите на это внимание при компоновке усилителя.

Ещё я дополнительно усилил дорожки питания и сигнальные цепи: нарисовал маску в слое Bottom Solder, чтобы её на производстве не заливали паяльной маской, а потом прошёлся по дорожкам припоем – я частенько проделываю такой трюк для критически важных цепей (особенно с большими токами).

В оригинальной статье рекомендуется в качестве резисторов в цепи усиления, обратной связи и фильтра (соответственно R2, R3 и R4 на схеме) использовать прецизионные (с точностью 0,1% и точнее) металлоплёночные резисторы. К сожалению, такие резисторы в свободной продаже я не нашёл, а заказывать шесть деталек из-за бугра было неохота (я даже был готов закрыть глаза на заоблачную для резисторов цену), поэтому я подобрал из самых обычных китайских 1% с точностью до второго знака после запятой. R4 в оригинальной конструкции припаяны прямо к ножкам микросхемы, но я так делать не стал, а расположил R4 на плате, просто близко к ножкам LM-ки.

Теперь о блоке питания. Схему БП я немного доработал. Во-первых, диоды в диодных мостах я поставил на радиаторы – лишними не будут. Во-вторых, убрал резисторы по 2.2К, для разрядки электролитов, вместо них и для индикации (это в-третьих) поставил светодиоды с соответствующими резисторами – через эту цепь ток из электролитов после выключения питания пусть медленно, но утечёт. И в-четвёртых, добавил плавкие предохранители в каждое плечо – защита лишней не бывает.

Я люблю индикацию, даже если она самая простенькая – из светодиодов. А тут получилось неожиданно красиво – светящие светодиоды видно сквозь решётки корпуса. Так что рекомендую всегда использовать светодиоды для индикации – и полезно, и красиво!

Электролиты для блока питания я купил в местном магазине. В схеме используются два по 8000 мкФ, но таких в продаже не было, поэтому я купил по 6800 мкФ. Тут, думаю, можно было бы и поиграться, например, поставить по одному конденсатору на 10-15000 мкФ, тогда и плату можно было бы чуть уменьшить. Но я решил оставить так, как в оригинальной схеме – по два конденсатора в плечо.

Не знаю, зачем в оригинальной схеме поставлены здоровенные 5-ваттные резисторы в цепь Цобеля, там же не течёт прямой ток? Я поставил 2-ваттные.

Ещё в оригинале поставлены дорогущие плёночные конденсаторы MKP, которые у нас продаются по 700-1000 рублей за штуку, а некоторые и дороже! Не самое рациональное решение, на мой взгляд, тем более, если мы говорим о блоке питания. Я ограничился самыми обычными плёночными конденсаторами из Китая.

Важная деталь – трансформатор. Он у меня оставался от предыдущего проекта. На выходе – две линии по 24 вольта и 4 ампера. Для такой схемы он несколько избыточен. Думаю, что здесь вполне подошёл бы трансформатор на 20 вольт и 2 ампера.

Плата блока питания получилась габаритами 100 х 130 мм.

Силовые дорожки я дополнительно усилил припоем.

Две платы усилителя и плата блока питания:

Радиаторы для микросхем я купил отечественные. Их габариты идеально подошли для усилителя.

Провода я сначала хотел использовать от старого компьютерного блока питания AWG16, но они оказались очень «дубовыми», скрутить их вообще невозможно. Поэтому я использовал китайские AWG18, хотя они чуть тоньше, зато очень эластичные и ещё плюс – оплётка отлично держит температуру и почти не плавится при пайке.

Читайте также:
Усилитель на микросхеме серии LM

Все провода надо скручивать, поэтому при компоновке усилителя берите их с 1,5-2-кратным запасом по длине. Я немного не рассчитал и взял впритык, поэтому скрутки получились не такими плотными.

Для катушек выходной цепи Тиле пришлось купить толстый медный провод. Мотал на подобранный корпус от шариковой ручки.

В схему защиты от земляных петель я не стал ставить диодный мост (честно говоря, я так и не понял, зачем он там нужен), ограничившись резистором и конденсатором (см. оригинал статьи).

Самая дорогая часть проекта – корпус.

Изначально была идея купить какой-нибудь убитый Hi-Fi-компонент ради корпуса, но потом всё же решил купить новый корпус отдельно – для себя делаю, хотелось сделать получше. В итоге нашёл довольно неплохой, хотя и дороговатый корпус в Казани.

Сложнее всего было выпилить отверстие для большого разъёма питания, а я хотел ставить именно такой – с кнопкой включения и предохранителем. Я насверлил дырок и выпилил лобзиком с пилкой по металлу. Было тяжело.

Разметить отверстия для клемм можно на бумажном скотче, предварительно заклеив им нужную часть корпуса. Крайне важно – надо просверлить отверстия такого диаметра, чтобы влезала только пластмассовая шайба разъёма, а сам разъём не касался корпуса!

Здесь я совершил одну досадную (но не фатальную) ошибку – зачем то просверлил две пары отверстий для входных разъёмов, когда как надо было ограничиться одной парой. Но, не беда, дополнительную пару можно приспособить для небольшого предусилителя, например.

Сборка каких-либо проблем не вызвала. Я определил места для трансформатора и плат. Заранее в Китае купил небольшие уголки для крепления радиаторов. Платы поставил на стойки. Провода закрепил на стяжки с клеевой основой, приклеив их к корпусу.

Бюджет.

Сколько всего вышло по деньгам могу прикинуть только примерно и по памяти.

Цены приведены на весну 2020 года.

Микросхемы LM3886TF: 1000 р. пара.

Остальные детали для усилителя: 500 р.

Трансформатор 2 х 24В по 4А. Такой я покупал летом 2019 года за 2500 р. Но можно взять не такой мощный, тем самым сэкономив немного.

Детали для блока питания: набор ультрафаст-диодов, электролиты, мелочёвка… Ну пусть будет 1500 р. Здесь самое дорогое – это электролитические конденсаторы.

Печатные платы: примерно 1200 за блок питания + 800 за усилитель = 2000 р. (напомню, что каждую плату китайцы делают по пять шт.)

Радиаторы: 600 р. за две шт.

Провода, клеммы, винтики, шпунтики… Накинем ещё 1000 р.

Корпус около 5000 включая доставку.

Получилось всего примерно 14000 р.

Как понятно из изложенного – это средняя цена. Она может как прилично вырасти, если покупать «аудиофильские» компонеты, так и уменьшиться, если поставить задачу сэкономить. Например, можно сэкономить на корпусе и трансформаторе.

Результат.

После пары часов прослушивания на не очень большой громкости радиаторы усилителя нагрелись на ощупь градусов до 40, т.е. немного тёплые. Так что такой размер радиаторов – идеальный. Диоды в блоке питания практически не нагрелись, лишь на уровне ощущений, т.е. около 35 градусов.

В целом звук очень приятный, вообще не утомительный. У 35АС-309 со сверхвысокими дела обстоят неважно, поэтому кассеты (даже немного «убитые») на таком конфиге слушаются просто шикарно! Никакого «песка» нет, звучат почти как компакт-диск. Это меня удивило больше всего, реально, не ожидал такого от доставших меня ещё 20 лет назад аудиокассет.

Крайне важная деталь – упругий и акцентированный бас. Инструменты не сливаются в кашу, даже есть некая прозрачность. Очень приятно слушать на небольшой громкости – звука много и очень хорошо всё слышно из разных точек комнаты.

У кассетной деки выход мощнее, чем у мобилки, поэтому всего лишь на 20% громкости (у меня внешний регулятор-коммутатор) колонки орут довольно прилично. Запас по мощности есть и очень большой.

Старый рок заиграл новыми красками! Услышал у Black Sabbath, Deep Purple нереальный кач, который пропадал на том, на чём я до этого их слушал. У The Cure появилась определённая мощь! Про всякого рода экстремальный метал даже говорить не приходится – всё долбит и жужжит будь здоров!

Своей работой и усилителем я определённо доволен.

[1] A Complete Guide to Design and Build a Hi-Fi LM3886 Amplifier. Мне попадался перевод этой статьи на русский, со всеми картинками и формулами, но без единой ссылки на оригинал!

LM3886. Опыт приготовления

Содержание / Contents

  • 1 Выбор схемы
  • 2 Выбор элементов для УМЗЧ на LM3886
  • 3 Назначение некоторых элементов схемы УМЗЧ
  • 4 Первое включение
  • 5 Прослушивание
  • 6 Фон
  • 7 Печатная плата

↑ Выбор схемы

Ну, собственно, их не так и много, как могло бы показаться. Первая — как советует производитель. Без изысков: не инвертирующий усилитель, с достаточно высоким входным сопротивлением, но с использованием разделительных конденсаторов в сигнальных цепях и в цепи ООС. В большинстве случаев, кстати, их можно и не ставить. Всё зависит от конкретного корпуса микросхемы.

Однако, присутствие конденсатора, гарантирует Кус по постоянному току 1, и как следствие — очень малое постоянное смещающее напряжение на выходе усилителя. Чтобы устранить присутствие разделительных электролитических конденсаторов полностью, в сети распространена схема включения LM3886 инвертирующим усилителем с входным буфером на ОУ. Отсутствие разделительных конденсаторов в тракте передачи звука превращает схему в один большой усилитель постоянного тока (УПТ), с заданным К усиления. И как следствие — появление на выходе устройства постоянной составляющей.

Устранить смещение призвано другое устройство — интегратор. Его задача — отслеживать смещение постоянной составляющей на выходе и выработка «компенсирующего» напряжения подаваемого на вход усилителя. Таким образом, на выходе усилителя имеем постоянный нуль. Вроде всё хорошо, однако, на мой взгляд, подобное усложнение оправдано для достаточно мощных усилителей, с высокими питающими напряжениями и большими К усиления.

Мне же не требовались высокие мощности. К тому же, судя по «даташитам», после 50—60 Ватт у этой МС обозначался резкий рост Кгр. Так что мне требовались 30 Ватт, но, насколько возможно, качественных. Вследствие этого была выбрана схема, представленная на рисунке.

Читайте также:
Усилитель на 10 ватт

↑ Выбор элементов для УМЗЧ на LM3886

А дальше необходимо пару слов сказать о выборе элементов. Начнём с LM3886. Производитель гарантирует устойчивую работу этой МС с Кус. не менее 10. По этому зададимся сопротивлением R7, как определяющим входное сопротивление микросхемы. Я выбрал его номинал 3,3 кОма. Это компромисс между входным сопротивлением и шумами микросхемы, ведь с увеличением номиналов сопротивлений обратной связи, появляется вероятность и роста шумов. Кроме того, на большинство современных ОУ производитель нормирует параметры, задавшись сопротивлением нагрузки в 2 кОма.

В нашем случае нагрузкой ОУ (DA1) будет входное сопротивление LM3886, то — есть 3,3 кОма. Что предпологает некоторый «нагрузочный запас». Именно по этому, встречающиеся в сети схемы, где входное сопротивление равно 1кОму, ограничивает радиолюбителей в выборе операционных усилителей в качестве DA1. Исходя из заданного R7, определимся с R10.

Вывод № 8 LМ3886 производителем предназначен для реализации функции «mute», то есть отключения звука. Однако это управление осуществляется во входном дифкаскаде микросхемы, что, на мой взгляд, не очень корректно. По этому, подав на вход, постоянное напряжение, от функции «mute», я отказался.

Для включения микросхемы, достаточно замкнуть этот вывод на минусовую шину питания через сопротивление 10 — 15 кОм, Так, кстати, могут поступить те, кто не смог найти полевой транзистор. Однако, лучшие результаты даёт замена этого сопротивления генератором тока. Он может быть различным по конструкции, но на полевом транзисторе проще и достаточно эффективно.

Как уже отмечалось ранее, небольшое входное сопротивление усилителя накладывает некоторые ограничения в выборе ОУ, в качестве предварительных усилителей. Наиболее оптимальным (в смысле цена — качество), на мой взгляд, стал NE5534. Этот ОУ, работает с достаточно низкими искажениями на малых сопротивлениях нагрузки, обладая, между тем, превосходными характеристиками.

Можно найти и лучшие микросхемы, однако они и трудно доступны (по крайней мере, у меня в городе), и значительно дороже. Желающим поэкспериментировать, можно посоветовать ОРА134 (ОРА2134), МС33078, ОРА2604, AD825. Необходимо учитывать, что некоторые из перечисленных ОУ являются сдвоенными.

Лично я, в целях чистоты эксперимента, устанавливал в усилитель следующие ОУ: NE5534, LM 318, TL 071, TL081, К574УД1А, К140УД25, К544УД1, К140УД18, К140УД8 и даже К140УД7. Все перечисленные ОУ работали, однако при использовании «советских» приборов на выходе увеличивался «сдвиг» постоянной составляющей на выходе. Так что при использовании наших ОУ желательно устанавливать цепи балансировки «0». Мне понравились два ОУ — NE5534, LM318. Долго думал, решил остановиться на первой.

↑ Назначение некоторых элементов схемы УМЗЧ

Установленные стабилитроны VD1 и VD2 призваны обеспечить питанием операционный усилитель, поэтому необходимо выбрать их исходя из потребляемого тока ОУ и напряжения питания. Подавляющее большинство операционников вполне работоспособны в диапазоне ±10. 15 Вольт.
Если нет возможности найти стабилитроны на 15 Вольт (зенеры 15V0), можно поставить и другие в указанном диапазоне. Помните только, что устанавливаются они попарно. На схеме стабилитроны зашунтированы «спаркой» конденсаторов.
В качестве электролитов можно взять любые электролитические конденсаторы ёмкостью от 47 до 100 мФ с рекомендованным напряжением не менее 16 В. В качестве неэлектролитических конденсаторов можно поставить любые, в диапазоне емкостей от 0,047 до 0,22 мФ.

Резистор R4 определяет входное сопротивление DA1. Слишком увеличивать его не стоит, необходимо помнить, что собственное дифференциальное входное сопротивление NE5534 составляет около 300 кОм. Разумеется, при использовании других ОУ входное сопротивление можно немного увеличить. Цепочка R2C1 является простейшим фильтром, ограничивающим попадание ВЧ помех на вход усилителя, и тем самым защищает усилитель от возможной перегрузки и возбуждения, повышая устойчивость схемы. Конденсатор, отмеченный звёздочкой (параллельно R5), можно и не устанавливать. Его назначение — повышение устойчивости DA1 на высоких частотах. Если ОУ устойчив и без него, то от конденсатора можем отказаться.

R1 — регулятор чувствительности усилителя. Его вполне можно заменить обычным регулятором громкости.

RL — фильтр, установленный на выходе LM3886, повышает устойчивость микросхемы при работе на комплексную нагрузку (провода, фильтры АС, динамики). В сети ходят слухи, что эти элементы плохо влияют на звук. Я эти мнения не разделяю. А вот возможная генерация микросхемы, при отсутствии этих элементов, уж точно ничего хорошего в звук не принесёт.

Для этих же целей служит и цепочка Цобеля (R13C8). Индуктивность изготовлена из покрытого эмалью провода диаметром 0,4 — 0,8 мм. Многие радиолюбители мотают её на резистор R12. Я же установил её рядом, намотав на оправке 5 мм. Количество витков — 20. Резистор R12 — одноваттный, резистор R13 — полуваттный.

Мощность остальных сопротивлений не критична. Можно применять хоть SMD компоненты. В моём случае все оставшиеся резисторы 0,125 Ватт. Конденсатор С8 желательно применить с допустимым напряжением 250 — 400 Вольт. В качестве С2 рекомендуется применить неполярный конденсатор с максимально возможным качеством. В сети много рекомендаций по выбору конденсаторов, пусть каждый решает сам.

↑ Первое включение

Первое включение усилителя было произведено с лампочкой в нагрузке (всё — таки черт его знает). Как ни странно, но усилитель молчал. Оказалось, неприятности с цепью «mute». Заменив временно «полевик» резистором 15кОм, снова включил усилитель. Все заработало.

Установив полевой транзистор на место включил снова — всё работает. Ну что, ситуация порадовала. Не часто бывает, что бы вот так, почти с первого раза, всё работает. Отключаем, берём всё в охапку и несём поближе к CD — плееру и колонкам. Приступаем к прослушиванию.

↑ Прослушивание

Надеюсь никто не ждёт от меня попыток словами передать музыку? Вот и хорошо. Скажу только что звук довольно честный, никаких дисбалансов в сторону ни ВЧ ни НЧ замечено не было. А уж, заметных на слух искажений, тем более. В общем пусть каждый, кто хочет, собирает и слушает.

Читайте также:
Ультралинейный усилитель А класса

Я же, решил проверить как работает защита этой микросхемы от перегрева. Для этого микросхема была закреплена на транзисторном радиаторе с поверхностью контакта чуть больше чем фланец самой микросхемы. В режиме молчания микросхема нагрелась до температуры 48 — 50С. При работе на среднем уровне громкости (комната 3,3×6м) температура поднялась до 52С.

После чего было решено «спалить» микросхему. Для этого я вывернул регулятор громкости «на полную» и пошёл продолжать ремонт в другой комнате. С 10 утра до 7 вечера микруха «оттопырилась по полной», озвучивая все три комнаты, однако никакого ухудшения качества звука замечено не было. Радиатор нагрелся до температуры в 93С. В общем моё испытание на надёжность эта микросхема прошла. После чего была «посажена» с применением термопасты на радиатор нормальных размеров и продолжила радовать хозяина (то есть меня).

Интересно было сравнение, в плане нагрева, микросхемы LM3886 с её «заклятым» другом TDA7294. Вторая, в режиме молчания, имела у меня температуру немного ниже (около 40—42С). Видимо объясняется это особенностями построения выходных каскадов микросхем.
Несмотря на достаточно сильный нагрев корпуса, микросхема LM3886 вполне работоспособна с пассивными радиаторами. Однако применение принудительного обдува не помешает.

Ещё небольшое замечание по поводу сетевого фона. Я уже говорил, что на самой плате усилителя, в питании, установлены электролитические конденсаторы достаточно большой ёмкости — по 4700 мФ в каждом плече. Однако при подключении выводов питания усилителя непосредственно к соответствующим выводам диодного моста, фон в АС прослушивался, хоть и не значительный.
После установки к выводам диодного моста дополнительных электролитов по 10 000 мФ в каждое плечо фон практически исчез.

Кроме того, был сделан вывод, что микросхема «прощает» ошибки монтажа блока питания, поскольку у меня в БП было «накуралесено»… И конденсаторы больших емкостей висели на тонюсеньких проводках.

Однако, я не призываю к наплевательскому отношению в проектировании этого устройства, и, всё же, советую отнестись к организации блока питания с должным вниманием.

↑ Печатная плата

К сожалению, я не пользуюсь специальными программами. Платы я развожу сначала на бумаге, а точнее на координатной ленте или «миллиметровке». Затем всё переношу на стеклотекстолит. Дорожки рисую битумным лаком либо цапон-лаком. Поэтому могу привести только фотографии самой платы и схемы её разводки на бумаге. А дальше уж дело вашего творчества.

— Точки помеченные буквами «А» предназначены для соединения перемычкой, если не получится провести дорожку по внешней стороне выводов микросхемы, либо она протравится.
— заштрихованная область — масса (земля). Делается, по возможности, чем шире тем лучше.
— дорожки соединяющие вход питания (+ и -), соответствующие выводы емкостей питания и выводы «1», «5» и «4» микросхемы, так же делаются по возможности шире.
— дорожка, соединяющая выход микросхемы «3» с резистором и индуктивностью, узкими делать не советую. В крайнем случае, можно пропаять её по всей длине лужёным медным проводом.
— в плате предусмотрена возможность установки полевых транзисторов КП364, КП303, и, при желании, резистора (нарисован пунктиром) на выбор.

Вроде бы и всё. У кого есть вопросы — пишите в комменты.

Успехов в творчестве.
С уважением, Юра Зотов.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Что есть что: динамические головки, статья. Журнал “Stereo & Video”

Сохранить и прочитать потом —

Современная электроакустика появилась на рынке с изобретением А. Г. Беллом и Т. Ватсоном телефона в 1876 году. И хотя с тех пор совершенствование электроакустических преобразователей (то есть громкоговорителей) было темой бесконечной череды научных изысканий и статей, значительно большей, чем посвященных любому другому элементу звукоусилительного тракта,кардинальных изменений практически нет .

Первая заявка на патент на электродинамическую конструкцию с подвижной катушкой была подана в 1877 году, а на электродинамический громкоговоритель — в 1898 году. Однако практического применения эти изобретения тогда не получили — еще не было достаточно мощного источника, который позволил бы раскачать головку громкоговорителя с подвижной катушкой. Коммерческие модели появились только в 20-х годах, когда стали доступны ламповые усилители. В первых электродинамических громкоговорителях катушки были высокоомные, использовались тканая подвеска и электромагниты с питанием постоянным током. Некоторые историки техники указывают, что первой электродинамическую головку в максимальном приближении к ее современной конструкции запатентовала в 1925 году фирма General Electric.

Внешне конструкции динамических головок для воспроизведения низких и высоких частот различаются, но содержат одни и те же компоненты. НЧ-головка имеет металлическую (реже пластиковую) раму, которую также называют корзиной за ее форму или диффузородержателем — это уже ее назначение. Окна диффузородержателя обеспечивают свободное движение воздуха у задней стороны диффузора. При отсутствии окон воздух мог бы воздействовать на подвижную систему как дополнительная акустическая нагрузка, уменьшая отдачу в области низких частот. Технология изготовления диффузородержателя определяется мощностью и размерами головки. Основное требование — обеспечение жесткой конструкции, свободной от вибраций, способных вызвать призвуки. С этой точки зрения лучше использовать литые конструкции из металлов или композитных материалов. На раме закрепляется конический диффузор, обычно изготавливаемый из бумаги (на самом деле — из измельченной древесины), чистого или с наполнителем пластика и реже — металла или керамики. К задней (более узкой) части конуса прикрепляется гильза (бумажная с пропиткой или металлическая), на которую наматывается звуковая катушка.

Звуковая катушка наматывается обычно в два (реже — четыре) слоя медным или алюминиевым проводом в эмалевой изоляции на каркас (гильзу) и закрепляется на нем лаком. Обычно используется стандартный провод круглого сечения, но для очень мощных головок применяется провод с прямоугольным сечением, обеспечивающим почти 100-процентное заполнение зазора. При сборке подвижной части головки широко используются современные материалы. Например, для приклеивания каркаса звуковой катушки к керамическому или металлическому купольному диффузору используются полимерные клеи с ультрафиолетовым отверждением. Выводы катушки с помощью специальных очень гибких проводов подключаются к контактам на плате соединений. Несмотря на непрерывные исследования в области материаловедения, для большинства НЧ- и СЧ-головок, имеющих схожую конструкцию, но отличающихся размерами, используются конические диффузоры из бумажной массы. Кроме этого, используются такие материалы как полипропилен, бекстрен, а в последнее время и легкие металлы (алюминий, титан, магний). Фирмы с именем и историей, имеющие собственные исследовательские центры или заказывающие разработку, активно экспериментируют с различными наполнителями и композиционными материалами, создавая комбинированные диффузоры. Тут в качестве наиболее известного примера можно привести СЧ-головки B&W с диффузором из тканого кевлара с пропиткой.

Читайте также:
Самодельный усилитель к наушникам

Конусы с прямолинейной образующей использовались в низкочастотных головках только в самых первых головках. Жесткости такой конструкции не хватает на весь рабочий диапазон частот, и выше некоторой частоты излучение приобретает изгибной характер: реально работает только центральная его часть. Диффузор оказывается слишком тяжел и слишком мягок, чтобы точно следовать за перемещением катушки. Он просто не успевает полностью отклониться и вернуться, а изгибные колебания порождают призвуки и дополнительное окрашивание звука. Самый простой и древний способ борьбы с этим явлением — формирование в процессе изготовления на поверхности конуса серии концентрических канавок. В современных громкоговорителях используется целый комплекс мер для подавления параметрических резонансов. Во-первых, практически все диффузоры имеют криволинейную образующую. Во-вторых, все больше из них изготавливаются из материалов, эффективно гасящих продольные колебания и, кроме того, они имеют переменное сечение: у катушки оно больше, а у подвеса меньше. Конечно, все зависит от выбранного материала. Для бумажного диффузора подойдет специальная пропитка, а для слоистой или композитной структуры важно сочетание физико-механических свойств составляющих ее материалов. Поскольку диапазон воспроизводимых частот головки громкоговорителя определяется областью поршневого движения его диффузора, важно чтобы он был максимально жестким, но при этом еще имел бы и минимальную массу.

Внешний подвес диффузора, который обеспечивает его поступательное движение при работе, может быть выполнен как единое целое с диффузором (в виде гофра с одной или несколькими канавками) или как автономное кольцо из резины, каучука, полиуретана и других материалов с аналогичными свойствами, которое затем приклеивается к внешнему краю диффузора. Подвес, особенно низкочастотной головки, должен обладать большой гибкостью: это обеспечивает низкую частоту собственного резонанса. Практически сразу ниже этой частоты эффективность головки резко падает, то есть собственный резонанс определяет границу воспроизведения басов. Второе основное требование к подвесу — упругие свойства должны сохранять линейность во всем диапазоне перемещений подвижной системы громкоговорителя.

Достаточно долго высокочастотные головки имели такой же конический диффузор, только меньшего размера. Однако сегодня наиболее распространенным у ВЧ-головок является купольный диффузор. Он может быть мягкий (из текстиля, например шелка с пропиткой) или жесткий — из металла или керамики. Конструкция типичного ВЧ-динамика отличается не только размером диффузора. Обычно купольный диффузор с подвеской изготавливается как единое целое, к которому приклеивается гильза со звуковой катушкой. При этом в конструкции отсутствует гибкая центрирующая шайба. Магнитная система, как и диффузор, закрепляется на пластине переднего фланца.

Купольные диффузоры, которые могут быть выпуклыми или реже вогнутыми, изготавливаются прессованием из натуральных или синтетических тканей с обязательной последующей пропиткой. Все большее распространение получают диффузоры ВЧ-головок из синтетических полимерных пленок или металлической фольги. Для повышения жесткости диффузоры изготавливают методом осаждений из паровой фазы различных материалов: бора, бериллия, золота и даже алмаза. Существуют многочисленные примеры купольных диффузоров из керамики, которая, по сути, является окислом металлов, например, алюминия.

Центрирующая шайба — непременная часть НЧ- или СЧ-головки; ее задача обеспечить правильное положение гильзы со звуковой катушкой в воздушном зазоре магнитной системы. Требования к шайбе такие же, как и к подвесу — максимальная гибкость в осевом направлении и сохранение линейности во всем диапазоне перемещений, дополняются еще и требованием максимальной жесткости в радиальном направлении. Для повышения эффективности головки зазор должен быть минимальным, и малейшее смещение в радиальном направлении неминуемо приведет к заклиниванию звуковой катушки. На всем пути совершенствования головок центрирующая шайба изготавливалась из разных материалов (картона, бумаги, текстолита, ткани). Сегодня практически все головки имеют центрирующую шайбу с концентрическими канавками, прессованную из ткани с последующей пропиткой.

Важнейший элемент конструкции и головки, который во многом определяет ее электроакустические характеристики, — это магнитная система. Она образуется кольцевым магнитом, расположенным между двумя кольцевыми фланцами и цилиндрическим керном, который образует с передним фланцем воздушный зазор. Конструкция магнитной системы с керновым магнитом, широко распространенная в середине прошлого века, ныне в головках, предназначенных для многополосных акустических систем, практически не используется. Магнитная система создает в зазоре постоянное магнитное поле. При подаче сигнала на катушку ее магнитное поле взаимодействует с полем магнитной системы, заставляя ее перемещаться в зависимости от направления тока вперед и назад и двигать прикрепленный к ней диффузор. Зазор должен быть как можно меньше: так повышается эффективность взаимодействия катушки и постоянного магнита.

Магнитное поле системы с кольцевым магнитом не замыкается полностью в магнитопроводах. Эта конструкция имеет внешнее поле рассеяния, которое может влиять на другие устройства, например, кинескоп цветного телевизора. Поэтому в случае использования таких головок в акустических системах домашнего кинотеатра требуется дополнительный магнитный экран, представляющий собой стакан из магнитомягкого материала, которым закрывают снаружи всю магнитную систему.

Форма полюсных наконечников (отверстия верхнего фланца) и керна определяет величину магнитной индукции в воздушном зазоре и равномерность распределения в нем магнитного потока. От размеров элементов магнитной системы и ширины воздушного зазора зависит степень нагрева звуковой катушки и, следовательно, ее термостойкость. Здесь сталкиваются противоречивые требования. Для улучшения вентиляции нужно увеличить зазор, но это снижает чувствительность головки и требует увеличения магнита. Тут появляется поле деятельности для поиска компромиссного инженерного решения. Поэтому, например, в мощных НЧ-головках диаметр катушки больше, и часто используются два кольцевых магнита.

Читайте также:
Как сделать усилитель звука для автомагнитолы?

Как известно, для эффективной работы НЧ-головки необходимо, чтобы звуковые волны от передней и задней стороны диффузора были изолированы (см. «Акустическое оформление», S&V, 4/2004). Поэтому центральное отверстие конического диффузора закрывают колпачком, который из-за дополнительной функции называется пылезащитным. В некоторых конструкциях в центральном сердечнике магнитной системы делают отверстие, закрытое звукопоглотителем, а в качестве материала колпачка используют плотную ткань или нетканый материал с большим акустическим сопротивлением. Поршневое движение диффузора в широкой полосе частот возможно только при его идеальной жесткости. Для реальных диффузоров из-за возникновения продольных колебаний диффузора эффективная полоса существенно сужается. Заметим, что и для идеального диффузора полоса ограничена его физическими размерами, но уже по другой причине. Скорость звука в воздухе имеет конечное значение около 340 м/с при комнатной температуре. При некоторой частоте длина звуковой волны становится соизмерима с размером диффузора и даже меньше его. На практике это проявляется как сужение диаграммы направленности динамической головки с повышением частоты. То есть чем выше частота, тем ближе к оси головки должен находиться слушатель, чтобы услышать высокие частоты. Так для диффузора диаметром 10 дюймов (250 см) теоретическая максимальная частота, на которой диаграмма акустического излучения сжимается до узкого луча, равна 1335 Гц. Для наиболее часто используемого размера 8 дюймов (200 мм) она составит уже 2015 Гц, для головки с диффузором 5 дюймов (125 мм) — 3316 Гц, а для типичного твитера диаметром 1 дюйм (25 мм) — 13680 Гц. На низких и средних частотах конструкторы стараются не заставлять головки работать выше этих частот. Для ВЧ-головок приходится идти на технические хитрости. Как правило, перед диффузором устанавливается рассекатель той или иной формы, в зависимости от того, в какой плоскости необходимо расширить диаграмму направленности излучения. В нашем примере конструкции ВЧ-головки шестилучевой рассекатель обеспечивает оптимальное рассеивание, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. В СЧ-головках для расширения диаграммы также используют рассекатели в виде конусов со сложной образующей.

Очень важным параметром динамического громкоговорителя является линейность его амплитудной характеристики. Это зависимость звукового давления от амплитуды колебания диффузора. В некотором диапазоне средних значений все работает нормально. Однако при малых значениях входного сигнала силы взаимодействия поля катушки и постоянного магнита не хватает на преодоление упругих сил подвеса. Это проявляется на слух как ухудшение воспроизведения низких частот при малых уровнях сигнала. При больших амплитудах катушка выходит за пределы поля магнита в зазоре, что резко увеличивает уровень нелинейных искажений. Амплитуда перемещения диффузора, в пределах которой амплитудная характеристика головки сохраняет линейность, очень небольшая. Для НЧ-головок она редко превышает 6 мм, а для ВЧ-головок — 0,3 мм. Благодаря столь малому ходу для улучшения теплопередачи в ВЧ-головках зазор магнитной системы заполняют магнитной жидкостью, которая представляет собой смесь силиконовой смазки и мельчайшего порошка ферромагнитного материала. Однако их применение ограничивает срок службы головки из-за значительного увеличения со временем вязкости смазки.

Выбор громкоговорителя остается самым важным среди других компонентов системы для окончательного звучания, которое вы хотите получить в своей комнате прослушивания. Кроме всего прочего, для акустических систем очень велик диапазон цен: от менее $100 до более чем $70000 за пару. Возникает вопрос, что там такое внутри, если столь велика цена. Ответ так же прост, как и в случае с дорогими усилителями. Более дорогие акустические системы выпускаются малыми партиями, в них установлены сделанные на заказ головки (и, кроме того, тщательно отобраны по параметрам) и высококлассные корпуса, чаще всего ручной работы. В общем случае вы видите, за что платите деньги, но тональные характеристики акустических систем индивидуальны: отличия от образца к образцу возможно больше, чем у всех остальных компонентов системы звуковоспроизведения. Необходимо слушать и слушать различные системы, чтобы наконец найти ту одну, звук которой наиболее приятен вашему уху. Одна акустика дает яркий звук на высоких, другая — жесткое звучание на средних, а третья — очень глубокий бас. Хотя, конечно, существуют системы с более нейтральным (тонально правильным) звуком, но громкоговорителя, воспроизводящего правильно весь звуковой диапазон (тот, что слышит человеческое ухо), нет. Все они окрашивают звук в разной степени, которая зависит от их цены. Иногда тональная окраска специально добавляется в соответствии со вкусом создателя акустической системы. Поиски акустики, удовлетворяющей ваш вкус, требуют усилий и времени.

Современный громкоговоритель имеет некий вариант подвижной диафрагмы (диффузора), хотя метод, с помощью которого она приводится в движение, может существенно отличаться. Сама диафрагма может иметь разную форму: коническую, плоскую или поршня, купольную и т.п. Пока диафрагма колеблется как единое целое, она аналогична поршню. Характеристики акустического излучения жесткого цилиндрического поршня хорошо изучены и прямо следуют из фундаментального труда лорда Релея «Теория звука», опубликованного в 1878 году. Работы Релея и его последователей стали основой современного звукоусиления.

Первые громкоговорители

В большинстве первых громкоговорителей использовались не электромагнитные (то есть с подвижной катушкой), а магнитоэлектрические преобразователи: звуковые волны излучали металлические (железные) язычки, которые колебались под действием поля электромагнита, на катушку которого подавался звуковой сигнал. Звук был ужасный, поскольку его сопровождали ярко выраженные собственные резонансы язычков, отсутствие баса и нелинейные искажения из-за одностороннего движения язычка. Симметричная конструкция привода излучателя была использована в начале 20-х годов прошлого века. Тогда же конусные излучатели были заменены небольшими рупорами. Но и этой конструкции были присущи резонансы, и из-за большой жесткости она не могла воспроизводить частоты ниже 120 Гц. Подобные электроакустические преобразователи с металлической мембраной из магнитного материала и электромагнитом достаточно долго использовались в качестве излучателя звука в трубках обычных телефонов, и их еще можно встретить в сохранившихся аппаратах 30-летней давности.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: