Схема усилителя на TDA2030A – Практическая электроника
Схема усилителя на TDA2030A является самым простым и качественным усилителем, который может повторить даже школьник.
Микросхема TDA2030A
В роли микросхемы усилителя в этой статье мы возьмем микросхему TDA2030A, которую можно купить абсолютно в любом радиомагазине по цене не дороже, чем буханка черного хлеба.
TDA2030А — это микросхема, которая исполняется в корпусе Pentawatt (корпус с пятью выводами для мощных линейных интегральных схем). Используется в основном как усилитель низкой частоты (УНЧ) в классе усиления AB. Максимальное напряжение однополярного питания составляет 44 Вольта. Вряд ли вы найдете такое напряжение в своей домашней лаборатории. Поэтому, использование этой микросхемы вполне подойдет для ваших электронных безделушек без вреда спалить микросхему.
Также TDA2030A имеет большой выходной ток вплоть до пикового 3,5 Ампер и имеет низкие гармонические и перекрестные искажения.
Это значит, что усилитель, собранный на этой микросхеме, будет иметь очень даже неплохое звучание. Кроме того, микросхема включает в себя защиту от короткого замыкания и автоматически ограничивает рассеиваемую мощность. Также включена защита от перегрева, при которой микросхема автоматически отключается при высоком нагреве корпуса.
P.S. Так как в основном рынок захлестнули китайские TDAшки, не исключено, что эти защиты могут сработать не так, как надо, а могут не сработать вообще. Поэтому, не рекомендую проверять их на КЗ и на перегрев.
Простая схема усилителя
Как вы видите, ничего сложного здесь нет. При сборке схемы не забывайте про электролитические конденсаторы, которые имеют полярность и максимальное напряжение. Как вы помните, оно не должно превышать +Uпит. +Uпит в этой схеме можно брать от 12 и до 44 Вольт.
Мощная схема усилителя
Если есть желание, то можно собрать схему с парой комплементарных транзисторов, тем самым увеличив выходную мощность.
Другими словами, ваш динамик будет орать еще громче, если он, конечно, будет рассчитан на такую мощность. Схема ничуть не сложнее, чем предыдущая:
Если не найдете зарубежные транзисторы BD907 и BD908, то их можно заменить на отечественные аналоги КТ819 и КТ818 соответственно.
Все выше предложенные схемы усиливают только один канал. Для усиления стереосигнала нам потребуется сделать еще один такой же усилитель. Также не забывайте про радиаторы, так как на высокой мощности микросхема сильно греется.
Где купить усилитель
На Алиэкспрессе есть даже готовый упрощенный простой схемы усилителя
Его можете посмотреть по этой ссылке.
Если вообще не желаете заморачиваться по поводу пайки усилителей, то можно приобрести готовые модули, которые будут в разы дешевле, чем готовые усилители в корпусе
Выбирайте на ваш вкус и цвет!
Я уже давненько собирал эти схемы и убедился в их работоспособности. Хотя мне наступил медведь на ухо, но могу точно сказать, что по качеству звучания такие усилители нисколько не уступают каким-нибудь Hi-Fi навороченным усилителям.
Вполне пойдет для какой-либо комнатушки, либо среднего размера гаража, чтобы потанцевать под любимые песни.
Все эти схемы вы можете найти также в даташите на микросхему. Даташит можете скачать по этой ссылке, либо без проблем найти в интернете.
Микросхема усилитель TDA2030. Подробное описание
Микросхема усилитель TDA2030 является достаточно популярной и дешевой микросхемой позволяющей построить качественный усилитель для бытовых нужд. Может работать как от двухполярного, так и однополярного источника питания.
TDA2030 является монолитной интегральной микросхемой в корпусе типа Pentawatt с пятью выводами.
Микросхема предназначена для изготовления низкочастотных усилителей звука класса AB.
Усилитель класса «A» – является линейным, усиление совершается на линейном участке вольт-амперной характеристики. Достоинством является хорошее качество усиления и практически нет переходных искажений. К недостаткам можно отнести не экономичный в плане энергопотребления, отсюда низкий КПД.
Усилитель класса «В» – усиление происходит активными транзисторами, причем каждый работает в ключевом режиме, усиливая свою часть полуволны сигнала. У данного класса высокий КПД, но вместе с тем и уровень нелинейных искажений выше, по причине несовершенной стыковки обоих полуволн.
Усилитель класса «AB» – усредненный вариант. По причине начального смещения снижаются нелинейные искажения звукового сигнала («стыковка» приближена к совершенной), но происходит ухудшение в плане экономичности.
Микросхема обеспечивает 14 ватт выходной мощности (d = 0,5%) при 14 В (двухполярном) или 28 В (однополярном) напряжении питания и нагрузки в 4 Ом. А также обеспечивает гарантированную выходную мощность в 12/8 ватт при нагрузки 4/8 Ом.
TDA2030 создает высокий выходной ток и имеет очень низкие гармонические и перекрестные искажения.
Гармонические колебания возникают из-за искажения формы напряжения от идеальной синусоиды. Это приводит к тому, что, помимо колебания первостепенной частоты (первой гармоники), в форме напряжения возникают колебания высших гармоник, которые и являются гармоническими искажениями.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Перекрестные искажения являются причиной нелинейной входной характеристики транзисторов, функционирующих в усилителях режима «В».
Кроме того, TDA2030 включает в себя оригинальную и запатентованную систему защиты от короткого замыкания, состоящую из модуля автоматического ограничения рассеиваемой мощности для удержания рабочей точки выходных транзисторов в пределах их безопасного рабочего диапазона. Так же имеется типовая схема отключения по перегреву.
Типовая схема включения TDA2030 с выходной мощностью до 14 ватт
В качестве входного сигнала (приблизительно 0,8 вольт) может выступать аудиосигнал с выхода CD/DVD проигрывателя, радиоприемника, MP3 плеера. К выходу необходимо подключить громкоговоритель с сопротивлением катушки 4 Ом. Переменный резистор Р1 предназначен для изменения величины входного аудиосигнала.
Если необходимо усилить достаточно слабый сигнал, например, сигнал с микрофона или со звукоснимателя электрогитары, то в этом случае необходимо применить предварительный усилитель микрофона.
Предусилитель – усилитель слабого сигнала, расположенный, как правило, вблизи источника этого сигнала для предотвращения всевозможных искажений из-за различных наводок. Используется для усиления слаботочных сигналов с таких устройств как микрофоны, всевозможные звукосниматели.
Источник питания желательно собрать на отдельной плате от самого усилителя. Схема источника питания достаточно проста.
Выпрямительным трансформатором может быть любой трансформатор, обеспечивающий на вторичной обмотке напряжение около 20…22 вольт. Для нормальной работы усилителя, микросхему TDA2030 желательно установить на теплоотвод. В качестве, которого вполне подойдет небольшая алюминиевая пластина толщиной около 3 мм с общей площадью поверхности приблизительно 15 кв. см. Собранный без ошибок усилитель в наладке не нуждается и начинает работать сразу.
Микросхема TDA2030A
В роли микросхемы усилителя в этой статье мы возьмем микросхему TDA2030A, которую можно купить абсолютно в любом радиомагазине по цене не дороже, чем буханка черного хлеба.
TDA2030А — это микросхема, которая исполняется в корпусе Pentawatt (корпус с пятью выводами для мощных линейных интегральных схем). Используется в основном как усилитель низкой частоты (УНЧ) в классе усиления AB. Максимальное напряжение однополярного питания составляет 44 Вольта. Вряд ли вы найдете такое напряжение в своей домашней лаборатории. Поэтому, использование этой микросхемы вполне подойдет для ваших электронных безделушек без вреда спалить микросхему.
Также TDA2030A имеет большой выходной ток вплоть до пикового 3,5 Ампер и имеет низкие гармонические и перекрестные искажения. Это значит, что усилитель, собранный на этой микросхеме, будет иметь очень даже неплохое звучание. Кроме того, микросхема включает в себя защиту от короткого замыкания и автоматически ограничивает рассеиваемую мощность.
Также включена защита от перегрева, при которой микросхема автоматически отключается при высоком нагреве корпуса.
P.S. Так как в основном рынок захлестнули китайские TDAшки, не исключено, что эти защиты могут сработать не так, как надо, а могут не сработать вообще. Поэтому, не рекомендую проверять их на КЗ и на перегрев.
Мостовая схема включения TDA2030
В случае если необходимо получить более мощное усиление звука, то можно собрать усилитель по мостовой схеме подключения TDA2030
Акустический сигнал с выхода микросхемы DA1 поступает сквозь делитель на резисторах R5, R8 на инвертирующий вход микросхемы DA2. Это позволяет работать в противоположной фазе. В связи с чем увеличивается напряжение на нагрузке, и, следовательно, усиливается мощность на выходе. При напряжении питания 16 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом выходная мощность может составить 32 Вт.
(249,3 KiB, скачано: 9 052)
↑ Мой усилитель
Моя разводка платы несколько неправильна и определена типом использованных резисторов смещения.
Их лучше располагать на двух сторонах платы и блюсти правило наикротчайших проводников. Греется всё это хорошо. Я использовал активный продув корпуса. В макете я пробовал вставить генератор тока на LT1083 с хорошим радиатором. Звук улучшается. Конструкция становится более компактной.↑ Упомянутые источники
1. Бать С., Середа В. Высококачественный усилитель НЧ // Радио, 1974, №6, с. 52 – 54. 2. 32W Hi-Fi AUDIO POWER AMPLIFIER TDA2050 3. 12W AUDIO AMPLIFIER TDA2006 4. 14W Hi-Fi AUDIO AMPLIFIER TDA2030 5. 18W Hi-Fi amplifier and 35W driver TDA2030A 6. 20W Hi-Fi AUDIO POWER AMPLIFIER TDA2040 7. 20-W Audio Power Amplifier LM1875 8. Smith P. Students’ Amp // Everyday Practical Electronics, 2007, №4, р. 10 – 15. 9. Расчет теплоотводов на компьютере // Радио, 1988, №2, с. 60, 61. 10. Мосягин В. Стереофонический усилитель на современных микросхемах / В копилку радиолюбителя. Популярные схемы и конструкции. Книга 2. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007, с.148 – 174.
↑ Детали
Ниже приведен список деталей для сборки усилителя [8].
Детали для УМЗЧ Питера Смита (2 канала)
DA1 – Микросхема LM1875T NSC – 2 шт., R1 — Рез.-0,25-1 м – 2 шт., R2, R5 — Рез.-0,25-22 кОм – 4 шт., R3, R4 — Рез.-0,25-1 кОм – 4 шт., R6 — Рез.-0,25-10 Ом – 2 шт., R7 — Рез.-1-1 Ом C1 — Конд.2,2/16V 0511 NPL – 2 шт. (Рекомендую 2,2/50V или 2,2/63V), C2 — Конд.NPO 330пф 5%керам.имп. – 2 шт., C3 — Конд.22/16V 1016 NPL – 2 шт. (Рекомендую 22/50V или 22/63V), C4 — Конд.0,22/63V К73-17 – 2 шт., C5, C7 — Конд.0,1µ/63V J К73-17(имп.) – 4 шт., C6, C8 — Конд.220/35V 1016 +105°C – 4 шт., FU1, FU2 – Предохранитель 2,5А – 4 шт., Держатель предохранителя 5х20, FH-100 на плату (пара) – 4 шт., Клеммник 2К шаг 5 мм на плату ТВ-01А – 4 шт., Клеммник 3К шаг 5 мм на плату ТВ-03ВС – 2 шт., Детали блока питания
VD1 – VD4 – Диод UF5404 – 4 шт., VD5, VD6 – Стабил. 15V 1,3W – 2 шт., R1, R2 – Рез.-1-560 Ом – 2 шт., C1, C2 – Конд.4700/35V 1840 +105° — 2 шт., C3, C4 – Конд.100/16V 0809 105°C – 2 шт. (Рекомендую 100/25V), Клеммник 3К шаг 5 мм на плату ТВ-03ВС – 3 шт.
, T1 – Трансформатор 80 Вт (Например, тороидальный силовой трансформатор HR типа Т008218, 2х18В, 2,2А) – 1 шт., SA1 – Перекл. SC-791, 220V, 15A FU1 – Предохранитель 1А – 1 шт. XP1 — Шт.»Сеть» CS-001 приб./защёлка – 1 шт.
Подчеркну, что в данном усилителе может быть применена любая из микросхем, указанных в табл. 1. Из этой же таблицы берется напряжение питания усилителя и параметры элементов обвязки (С1, С2, С4, R4 и R7, см. рис. 4).
↑ «Студенческий» УМЗЧ Питера Смита
Распространенность микросхемы LM1875
позволяет надеяться, что имеются законченные конструкции на ее основе. Так оно и оказалось, – соберем великолепный усилитель
Питера Смита
, опубликованный в апрельском номере английского журнала «Everyday Practical Electronics» за 2007 год [8]. Автор назвал его «студенческим». Действительно, собрать его проще, чем конструкцию 35 – летней давности [1]. Принципиальная схема одного канала усилителя показана на рис. 4, а блока питания к нему – на рис.
5. Блок питания снабжен необязательной опцией – компенсационным двухполярным стабилизатором, который может пригодиться для питания предварительного усилителя или темброблока.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Рис. 4. Принципиальная схема «студенческого» усилителя Питера Смита
Усилителя мощности имеет следующие параметры:
Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом; 8 Ом), Вт = 20 Рабочий диапазон частот при выходной мощности 1 Вт, Гц = 14…100000 Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц при выходной мощности 20 Вт, дБ = -105
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Рис. 5. Принципиальная схема блока питания для усилителя Питера Смита
Хотя микросхемы, указанные в табл. 1 просты и удобны в использовании, они требуют тщательной продуманности разводки проводников при разработке печатной платы для обеспечения устойчивой и надежной работы.
Печатная плата, спроектированная Питером Смитом представляет собой пример грамотной разводки сильноточных и слаботочных цепей усилителя, и может быть смело рекомендована к повторению (рис. 6), также, как и блок питания (рис. 7).
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Рис. 6. Размещение элементов и печатная плата «студенческого» усилителя мощности. Размеры печатной платы – 80х63,5 мм
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Рис. 7. Размещение элементов и печатная плата (90х54,5 мм) блока питания для усилителя Питера Смита
Здесь возник вопрос, требующий пояснения.
Корпус и БП
Блок питания берите или с трансформатором плюс выпрямитель, или готовый импульсный, например от ноутбука. Усилитель необходимо питать не стабилизированным напряжением в пределах 12 — 30 В. Максимальное напряжение питания 35 В, до которого естественно лучше не доходить на пару вольт, мало ли что.
Корпус делать с нуля очень хлопотно, так что проще всего подобрать готовую коробку (металл, пластик) или даже готовый корпус от электронного устройства (ТВ тюнер спутниковый, плеер DVD).
↑ Немного истории
На рис. 1 изображена принципиальная схема усилителя, которую в свое время собирал каждый увлеченный студент радиотехнической специальности. На юбилейной (30 лет со дня окончания ВУЗа) встрече выпускников Новгородского политехнического института в мае 2009 года мы обсуждали этот усилитель, а главным образом танцы, в озвучивании и которых он принимал самое непосредственное участие .
Рис. 1. Принципиальная схема высококачественного усилителя звуковой частоты С. Батя и В. Середы [1]Параметры усилителя мощности следующие:
Номинальная выходная мощность (Rн=4 Ом, Кг=0,7 %), Вт = 20 Рабочий диапазон частот при неравномерности частотной характеристики ±0,5 дБ, Гц = 20…20000 Чувствительность при номинальной выходной мощности и входном сопротивлении 10 кОм, В = 1 Относительный уровень помех, дБ = -86
Усилитель выполнен по топологии Лина, ставшей классической и состоит из дифференциального входного каскада на транзисторах VT1, VT2, усилителя напряжения VT3 и двухтактного выходного каскада VT4 – VT9.
Выбрана неинвертирующая схема включения. Резистор R1 определяет входное сопротивление, а резисторы R6 и R7 образуют делитель цепи отрицательной обратной связи, задающий усиление по переменному току: Ku=1+R7/R6=11 (20,83дБ).
По постоянному току коэффициент передачи равен единице, от аудиоусилителя не требуется усиление постоянного напряжения. Но встречаются авторы, скажем Е.С. Алешин, которые утверждают, что усилитель должен иметь нижнюю границу усиливаемых частот от постоянного тока (0 Гц). Для разделения цепей передачи постоянного и переменного тока установлен конденсатор С3. Входная цепь R1, C1 и цепь обратной связи R6, C3 образуют фильтры верхних частот. Поскольку частоты среза этих фильтров близки, вместе они определяют нижнюю границу воспроизводимого усилителем диапазона частот. В нашем случае:
Оптимальной результирующей частотой среза будет частота, на порядок ниже слышимой человеком, а именно – 1…3 Гц. В цепи коллектора усилителя напряжения VT3 имеется схема «вольтодобавки» R10, R11, C5, создающая положительную обратную связь на нижних частотах, и позволяющая улучшить форму отрицательной полуволны усиливаемого сигнала.
В коллектор VT3 включен также конденсатор С4, формирующий требуемую амплитудно-частотную характеристику на высоких частотах. Обычно такой конденсатор включают между базой и коллектором каскада усилителя напряжения. За счет эффекта Миллера его емкость оказывается небольшой – несколько десятков пикофарад. Включение конденсатора С4 между коллектором и общим проводом потребовало на порядок увеличить его емкость.Выходной каскад выполнен на составном эмиттерном повторителе – тройке, причем в отрицательном плече применена схема Шиклаи, позволяющая использовать мощные транзисторы одинаковой структуры. Поскольку в то время был дефицит всего, транзисторы мы покупали на радиорынке Автово в Ленинграде (теперь Санкт – Петербург). Помню, в первый раз приобрел транзисторы у любезного молодого человека в пиджаке и при галстуке. По приезде в Новгород выяснилось, что все транзисторы имеют пробой между коллектором и эмиттером, хотя и не паяные. В следующий раз мне не удалось заглянуть в глаза этому жулику, но опыт пришел быстро.
На радиорынке я приметил мужика, у которого тряслись руки, и внешний вид был не столь фешенебельный, как у предыдущего. Зато все приобретенные транзисторы оказались просто замечательными, да еще с военной приемкой!
Печатная плата УНЧ
Печатная плата УНЧ ТДА2030
Печатную плату можете посмотреть на фотографиях. с чертежами можно в архиве (без регистрации). Что касается сборки — удобно сначала впаять две перемычки на шинах питания. По возможности следует использовать более толстый провод, а не тоненькую ножку от резистора, как часто бывает. Если усилитель будет работать с АС 8 Ом, а не 4 Ома — конденсаторы C7 и C14 (2200uF/35V) могут иметь значение 1000uF.
На фланцы обязательно следует прикрутить радиаторы или один общий радиатор, помня, что корпуса микросхем TDA2030A внутренне связаны с массой.
На печатной плате с успехом можно применять микросхемы TDA2040 или TDA2050 без всяких изменений цоколёвки. Плата была разработана таким образом, чтобы ее можно было при необходимости перерезать в месте, обозначенном пунктирной линией, и использовать только одну половину усилителя с микросхемой U1.
На место разъемов AR2 (TB2-5) и AR3 (TB2-5) можете впаивать провода напрямую, если аудио разъёмы закреплены на корпусе усилителя.
Печатная плата усилителя готовая с расположением деталей
Как сделать аудиоусилитель 12 В на TDA2030