Lm3886 усилитель: Усилитель на микросхеме LM3886 | AUDIO-CXEM.RU

Содержание

Усилитель на микросхеме LM3886 | AUDIO-CXEM.RU

Усилитель НЧ, представленный в этой статье собран на интегральной микросхеме LM3886, которая в свою очередь является мощным операционным усилителем (ОУ). На протяжении многих лет её популярность постоянно возрастала среди радиолюбителей и практически стала лидером среди интегральных УНЧ. Микросхема обладает отличным качеством звучания и развивает достаточно высокую выходную мощность, 68Вт на нагрузку 4Ома при напряжении питания ±28В или 50Вт на нагрузку 8Ом и питании ±35В. Я уже публиковал статью «Усилитель на LM3886+AD825», схема в ней отличается включением LM3886, там она включена в инвертирующем варианте с добавлением буфера на ОУ AD825 для согласования входного сопротивления. В этой статье представлена схема с прямым включением, без применения дополнительного операционного усилителя.

Также УНЧ обладает широким диапазоном питающих напряжений, который колеблется от ±10В до ±42В. Еще одна особенность, это очень низкие нелинейные искажения, всего 0.03% практически во всем частотном диапазоне (от 20Гц до 20кГц) при номинальной выходной мощности.

Схема усилителя на LM3886

Разделительный конденсатор C1, не пропускающий постоянную составляющую на вход LM3886 должен быть пленочным.

На выходе схемы включена цепь Цобеля R7C11 совместно с дросселем L1, намотанным поверх резистора R6. Эти элементы подавляют паразитное влияние индуктивности катушки динамической головки, а также наводки в соединительных проводах, подключаемых акустическую систему к усилителю.

Резисторы R6, R7 должны быть мощностью 2 Ватта. Поверх R6 необходимо намотать 6-10 витков (до полного заполнения корпуса резистора) медным лакированным проводом (диаметром 0.6-1мм). Концы провода зачистить и припаять к отводам резистора R6.

Все неполярные конденсаторы должны быть пленочными, кроме C2 (керамический).

Отдельное слово необходимо сказать про источник питания. Он должен быть двухполярным и обладать достаточной мощностью. Сборку двухполярного импульсного источника я описывал в статье «Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153»

Если источник будет выполнен на трансформаторе, то последний должен быть мощностью минимум 50Вт на один канал и иметь две вторичные обмотки, либо одну вторичную обмотку со средним отводом. Напряжение вторичных обмоток трансформатора при нагрузке 8Ом рекомендую выбрать не более 28В+28В переменного тока, а для нагрузки 4Ома не более 20В+20В. Например, после выпрямления 20В+20В на выходных конденсаторах выпрямителя получиться +28В и -28В постоянного тока (умножаем на 1.41).

Радиатор необходимо применить с площадью охлаждаемой поверхности не менее 700см2. Как нарезать резьбу в нем можно прочесть в статье «Нарезаем резьбу в радиаторе усилителя НЧ»

Звук LM3886 очень приятный и чистый, на умеренной и полной громкости искажения практически не слышны, но хочу заметить, если блок питания недостаточно мощный, то будут слышны значительные искажения, усилитель будет входить в так называемый клиппинг.

Печатная плата усилителя на LM3886 СКАЧАТЬ

DATASHEET на LM3886 СКАЧАТЬ

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

LM3886 принципиальная схема усилителя звука

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.

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.

LM3886 | Усилитель на LM3886 | Микросхема

Итак, сегодня хочу предложить нашим уважаемым радиолюбителям оценить качество ещё одного интегрального усилителя на LM3886. Микросхема LM3886 была выпущена популярной фирмой National Semiconductor в 2003 году. УЗЧ на этой ИМС по своим характеристикам практически идентичен столь популярному среди радиолюбителей усилителю на TDA7294. До сих пор спорят, какой из этих УЗЧ лучше.

Микросхема LM3886 является УЗЧ высокого качества с выходной мощностью 68 ватт на 4 Ом или 50 ватт на нагрузку 8 Ом. Мощность в пике достигает 135 Вт. Широкий диапазон питающих напряжений УЗЧ от 20 до 94 вольт. Причем возможно применять как двуполярные, так и однополярные источники питания. Коэффициент гармоник усилителя при выходной мощности в 60 ватт и в 30 ватт на нагрузки 4 Ом и 8 Ом соответственно составляет 0,03 %. Причем это во всей широте диапазона 20…20000 Гц. Схемы УЗЧ, рекомендуемые фирмой-производителем в двуполярном и однополярном исполнении приведены ниже:

Зависимость коэффициента нелинейных искажений от выходной мощности:

Графики даны для частоты в 20 Гц. Для 1 кГц и 20 кГц они практически одинаковые. Т.е. качество воспроизведения этого УЗЧ остается на высоте по всему воспроизводимому спектру частот.

Зависимость выходной мощности от напряжения питания УЗЧ:

Собранная схема усилителя на два канала ниже на фото.

Чтобы собранный УЗЧ можно было применять в хорошей домашней акустике, рекомендуется добавить на вход двухканальный фильтр с возможностью регулирования низких, высоких частот, а также баланса и громкости. Схема также на интегральной микросхеме AN5835 или AN5836 или отечественном аналоге КА2107. Фильтр, собранный по приведенной ниже схеме, ещё является предварительным усилителем для УМЗЧ на LM3886.

Напряжение питания фильтра или регулятора тембра 12…14,4 В. АЧХ фильтра показана на графике:

Также имеется вариант мостового включения микросхемы LM3886 для использования, например, в сабвуферном канале акустической системы. Схема мостового УЗЧ ниже.

Подробнее о встроенных защитах и прочих характеристиках микросхемы LM3886 Вы можете почитать в datasheet.

Скачать datasheet для LM3886

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: УНЧ

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Интегральный стерео усилитель 2×6 Ватт


4 канальный автомобильный усилитель

TDA7294 vs LM3886 — объективное сравнение

Я уже проводил пробное сравнение этих двух микросхем, но тогда оно было больше по даташитам и немного на слух. Вторая попытка сравнения была неудачной — подвела плохая разводка печатной платы LM3886. Третья попытка сравнить эти две микросхемы наконец оказалась более успешной.

Я собрал на каждой из микросхем инвертирующий усилитель. Почему инвертирующий? Причин несколько:

  • у меня уже был собран такой усилитель на TDA7293;
  • в инвертирующем усилителе нет электролитического конденсатора в цепи сигнала;
  • зачастую инвертирующий усилитель чуть лучше, т.к. в нем отсутствует синфазная составляющая на входном дифференциальном каскаде.

Схемы обоих усилителей практически одинаковы за исключением собственных нюансов каждой из микросхем, чтобы усилители были максимально одинаковыми, и разница определялась только лишь используемыми микросхемами. Кстати, TDA7293 я использовал потому, что она лучше, чем TDA7294. И если есть лучшее, то зачем пользоваться худшим?

Рис. 1. Схема усилителя на TDA7293 Рис. 2. Схема усилителя на LM3886.

Разница в схемах небольшая. В TDA7293 присутствуют конденсаторы вольтодобавки С5-С6, другое управление режимом Mute и разделение земель резистором R10. В LM3886 добавился резистор R3, уменьшающий постоянку на выходе (в TDA7293 он не нужен) и катушка на выходе (необходимая согласно даташиту). Опыта по разделению земель в LM3886 у меня нет, поэтому нет и разделительного резистора (чтобы ничего не ухудшить ненароком). Хотя входная и силовые земли все равно надежно разделены монтажно.

В прошлом неудачи в сравнении были вызваны плохой монтажной схемой усилителя на LM3886. Я так и не нашел времени придумать свою, но обнаружил нечто пригодное в интернете. И тут возникла небольшая закавыка: исходная разводка не моя, и было бы хорошо объявить вслух, чью разводку я взял за исходную. Но проблема в том, что в ней была пара мелких бяк, и один довольно крупный косяк, поэтому это может послужить антирекламой автору. Так что я промолчу об авторе разводки, тем более что я ее довольно сильно изменил. Скажу сразу – это далеко не идеал, особенно по габаритам, но в плане правильности она получилась очень  хороша.

В обеих схемах земля разделена, но у LM3886 без разделительного резистора (поскольку я не уверен, что с ним будет лучше). Если с моей платой все понятно и все ОК, то разводку платы LM3886 немного поясню. Низковольтная земля (вход, ООС) разведена на «полупятак» в центре платы. Слева платы разведена силовая земля – питание и нагрузка. Туда же входит и сравнительно тонкий проводник, соединяющий эти разделенные земли. Ток по нему, в общем-то, не течет (условно), а нужен проводник для задания потенциала земли. На силовой земле лежат 2 медных проводника диаметром 0,8 мм. Они соединяют между собой выводы электролитических конденсаторов фильтра питания и служат для уменьшения сопротивления дорожки. В середине этих проводников (посередине между электролитами) подключается провод земли источника питания. Так что выходит, что провод питания и электролиты соединены примерно в одной точке. «Межземельный» провод подходит примерно в эту же точку, но перпендикулярно, так что не затрагивает ток, питания протекающий по силовой земле. Примерно также перпендикулярно, но с другой стороны, подходит провод земли нагрузки. В результате токи питания, нагрузки и «межземельный» взаимно независимы. На самом деле нагрузка подключена немного несимметрично, но сопротивление этой несимметрии мало – дорожка нагрузки входит в широченную дорожку земли – и несимметрия влияет очень мало.

Рис. 3. Разводка печатных плат.

На плате LM3886 слева две черные линии – отрезки провода диаметром 0,8 мм, припаянные к земляному проводнику для того, чтобы получить соединение конденсаторов С4 и С7 «в одной точке» с минимальным сопротивлением.

Детали я использовал абсолютно одинаковые в обоих схемах (под них и разводил 3886). Наиболее важными считаются конденсаторы. На входе полипропиленовые EPCOS, на выходе (в цепи Цобеля) полипропиленовые К78-19, в цепи питания лавсановые EPCOS. После первых экмпериментов, я в усилителе на LM3886 заменил и электролиты в питании на фирменные LOW ESR.

Обе платы я установил на общий радиатор от усилителя «Орбита» (микросхема LM3886Т в изолированном корпусе, взаимного соединения не произойдет).

Рис 4. Платы усилителей вид сверху. Рис. 5. Платы усилителей вид снизу.

Все это я подключил к стабилизированному источнику питания Matrix 2х31,6 вольт. Сигнал подавался и обрабатывался звуковой картой EMU-0404. Выходной сигнал контролировался цифровым осциллографом RIGOL с использованием режима цифровых измерений. Для компьютерных измерений использовались программы ARTA и SpectraPlus (бывшая SpectroLab).

Рис. 6. Измерительный стенд. Слева на столе – 2 блока нагрузок, имеющих активные и комплексные сопротивления.

Как показала практика, на частотах ниже 500 Гц эти источники питания вносили искажения из-за того, что ток, потребляемый усилителем, приближался к пределу срабатывания защиты (имеется ввиду ток в импульсе, средний ток был довольно маленьким). Поэтому я использовал нестабилизированный источник 2х28 вольт. Это очень хороший источник, но у него маловато напряжение, а я хотел нагрузить микросхемы посильнее, выжав максимальную мощность. Тем не менее, и с ним все получилось. В процессе работы выяснилось, что микросхема LM3886 перегревается и у нее срабатывает тепловая защита. Пришлось поставить ее на отдельный радиатор и добавить 80-мм компьютерный кулер, запитанный от напряжения 5 вольт, иначе искажения здорово росли прямо в процессе измерений.

Рис.7. С таким охлаждением перегрев микросхемы на результаты не влияет.

Каждая из микросхем подключалась по отдельности.

Чем нагружал.

В одном варианте нагрузки я использовал мощные проволочные резисторы ПЭВ (очень линейные, кроме того, они нагружались не более чем на 1/4) в различных комбинациях. Измерения показали, что их индуктивность мизерна и начинает сказываться на частотах выше 100-200 кГц. Такую нагрузку я буду обозначать R. Например, R = 4 Ома. Другая нагрузка имеет сложный комплексный характер. Это довольно трудная, но достаточно реальная нагрузка.  АЧХ и ФЧХ ее импеданса показаны на рис. 8. Ее я буду обозначать Z.

Рис. 8. АЧХ и ФЧХ сложной комплексной нагрузки. Примерно на такую нагрузку в реальности работают усилители.

Что измерял.

Некоторые справедливо ругают коэффициент гармоник Кг (THD) за то, что он имеет смысл «средней температуры по больнице». Ну что поделаешь, что до сих пор о нелинейности усилителя судят по этому сильно упрощенному показателю. Я придерживаюсь мнения, что на звук сильно влияет не только величина нелинейности, но и ее порядок (характер) – чем выше порядок, тем хуже звук. В просторечии это называют так: «высшие гармоники более вредные, чем низшие». Поэтому кроме стандартного Кг, я буду использовать нормированный к номеру гармоники параметр Кг’, который вычисляется так:

где k – номер гармоники.

Интересно, что некоторые люди, критикующие стандартный Кг за его равноправие по отношению к номерам гармоник, Кг’ совершенно не приемлют, несмотря на то, что он все же лучше. Кг’ тоже далеко не идеал, но в отсутствии идеала ИМХО лучше пользоваться коэффициентом хоть и приближенным, но более точным. Типа из двух зол выбираем менее неточное. А они говорят: «пока не дадите нам идеальную меру, будем пользоваться самым неточным коэффициентом Кг». Но ведь известно, что «заметность гармонических искажений третьего порядка вдвое выше, чем искажений второго порядка, заметность искажений от пятого порядка и выше в 6…10 раз выше, чем второго». Так что Кг’ пусть и не идеально, но все же учитывает тот факт, что «высшие гармоники звучат хуже». Хотя в качестве рекламы Кг гораздо лучше, чем Кг’ – ведь его значение значительно меньше…

Что получилось.

Некоторые считают меня апологетом микросхемы TDA7294-TDA7293. Типа я ее люблю, а все остальные ненавижу. Это неправда. Просто так вышло, что я начал работать именно с этой микросхемой, и не видел веских причин переходить на какие-то другие. Поэтому я торжественно клянусь, что не буду никому подсуживать. Что получится, то и получится. Пускай победит сильнейший, а я занимаю позицию: «Платон мне друг, но истина дороже».

Тест №1. Максимальное выходное напряжение-ток-мощность. Я подключил на выход нагрузку R = 2 Ом, чтобы максимально нагрузить усилитель выходным током. И посмотрел, какое максимальное выходное напряжение (и мощность) дает каждый из усилителей при Кг = 1%.

Рис. 9. Максимальный выходной сигнал микросхем.

У TDA7294 небольшой выигрыш – 0,5 вольт действующего значения. В общем-то, мелочь, около 5% по напряжению или примерно 10% по мощности. Но учтите, что микросхема 3886 при этом стоЯла на большом радиаторе и обдувалась (хоть и не сильно) вентилятором.

Тест №2. АЧХ усилителей. АЧХ снимались в режиме большого сигнала: выходное напряжение 10 вольт RMS, сопротивление нагрузки R = 6 Ом. Т.е. в реальных боевых условиях, а не в тех тепличных, которые иногда используют для получения красивых рекламных чисел.

Рис. 10. АЧХ усилителей.

Небольшое несовпадение АЧХ на частоте 20 Гц — следствие разброса емкости входного конденсатора.

У TDA7293 частота среза порядка 110 кГц, у LM3886 порядка 90 кГц. На самом деле четкого ответа, что лучше здесь нет. Обе микросхемы хороши. У более высокой частоты среза (TDA7293) есть как «за», так и «против». Поэтому тут полная ничья. Более того, такой широкий диапазон рабочих частот в реальности не очень-то и нужен (если не считать рекламы). Поэтому после следующего теста на скорость нарастания я в оба усилителя установил конденсатор в цепь ООС так, как описано здесь. В результате частота среза упала до примерно 70 кГц. Причины установки конденсатора описаны по ссылке выше. Но еще одна причина там не указана, а она тоже довольно важная.

Существует формула (это так называемый критерий динамической линейности) для вычисления требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя. Если условие, указанное в формуле выполняется, то в усилителе динамические искажения не возникнут никогда:

Условие динамической линейности усилителя.

Секрет в том, что при вычислении требуемой скорости нарастания выходного напряжения усилителя в формулу правильно подставлять в качестве частоты fmax не максимальную звуковую частоту 20 кГц, а максимальную рабочую частоту усилителя. В смысле частоту среза. Именно в этом случае не будет динамических искажений. Поэтому усилитель с верхней рабочей частотой в 120 кГц потребует вдвое большей скорости нарастания, чем усилитель с верхней частотой 60 кГц. А ведь скорость нарастания у микросхем не такая уж и большая! Вот поэтому и неплохо ограничить максимальную частоту усилителя значением 40…70 кГц.

Хотя, есть еще один вариант объяснения различий в АЧХ, я его правда не проверял: у 3886 на выходе стоИт катушка, так что на самых высоких частотах спад АЧХ может давать именно она.

Тест №3. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения усилителя. На вход усилителя подаю с функционального генератора Matrix меандр частотой 10 кГц. Нагрузка по-прежнему есть, активная R = 6 Ом – то есть условия остаются боевыми (хоть и не самыми плохими).

Тут есть один нюанс. Он заключается в методике измерений. Одна из них такая: подать входной меандр разумной амплитуды, в пределах номинального входного напряжения. На выходе будет сигнал, соответствующий реальности – просто усиленный входной (ну и с немного растянутыми фронтами). Такой сигнал может на самом деле встретиться в звуковой программе (или в тестовом сигнале).

Второй метод: на вход усилителя подают прямоугольный сигнал огромной (лишь бы ничего не сгорело) амплитуды. И тогда уже измеряют скорость нарастания, которая получается максимально возможной. И цифирки при этом тоже получаются красивые. Но к реальной жизни это отношения не имеет: ведь при таком входом сигнале на выходе творится полный беспредел. Искажения просто сверхъестественные. И поэтому на практике такая ситуация не встречается (встречается в цифровой технике, но нам туда не надо). Но обычно все пользуются вторым способом — реклама прежде всего.

Я использовал оба метода. При этом были отключены все цепи, вносящие задержку: ФНЧ на входе, конденсатор в цепи ООС и катушка на выходе усилителя на LM3886 (и это правильно). На рисунках слева — первый (мягкий) способ измерений, справа — второй (жесткий). Кстати, сравните, как реклама выигрывает от смены метода измерений!

Рис. 11. Скорость нарастания выходного напряжения TDA7293.

Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.

Рис. 12. Скорость нарастания выходного напряжения LM3886.

Слева при выходном напряжении меандра 15 вольт (амплитудных). Справа при подаче на вход напряжения в 5 раз выше максимального.

Результаты сводим в таблицу:

МикросхемаСкорость нарастания «реальная», В/мксСкорость нарастания максимальная, В/мкс
TDA729368,3
LM38865,616,6

LM3886 побеждает с хорошим счетом… Но в «преувеличенном» тесте. Т.е. микросхема вдвое обгоняет конкурента по скорости нарастания, но в реальной работе это произойдет при пятикратной (!) перегрузке. Не все любят слушать музыку в таких условиях. Вот только в этой бочке меда небольшая ложка дегтя: посмотрите, LM3886 не дает на выходе напряжения выше 20 вольт (осциллограф показал 19,4 в положительном направлении), тогда как TDA7293 загоняет луч за пределы экрана. Можно было бы сказать, что нет смысла в большой амплитуде, если скорости нарастания недостаточно. Но все же вряд ли в реальном сигнале будет такое количество высоких частот, что TDA7293 не справится с ними по скорости нарастания – если высоких и вправду будет так много, то они мгновенно сожгут пищалку в колонках и не будет слышно, что микросхема лажает .

Кстати, а на тесте таким сигналом, какой бывает в реальных условиях, микросхемы одинаковы. Разница в 0,4 В/мкс незначима — ведь у микросхем существует разброс.

Тест №4. Измеряем Кг и Кг’ на частоте 1 кГц при выходном напряжении 10 В RMS и нагрузке либо R  = 4 Ома (Рвых = 25 Вт), либо R  = 8 Ом (Рвых = 12,5 Вт) Два разных сопротивления позволят оценить влияние сопротивления нагрузки (и опять же выходного тока) на искажения. Т.е. рассматриваем вопрос «кто более чувствителен к нагрузке»? Вот спектры выходных сигналов, ограниченные первыми 20-ю гармониками.

Рис. 13. Спектр искажений микросхем на нагрузке 4 Ома. Рис. 14. Спектр искажений микросхем на нагрузке 8 Ом.

Искажения LM3886 заметно выше. Но в спектре преобладает «красиво звучащая» 2-я гармоника. Так что можно предположить, почему эта микросхема некоторым нравится больше, чем TDA7294: возможно, что «более сладкое» звучание LM3886 перевешивает «неправильности», вызванные бОльшими искажениями. Но пока это только предположение.

Посмотрим, как влияет нагрузка на каждую из микросхем.

Рис. 15. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы TDA7293. Рис. 16. Влияние сопротивления нагрузки на искажения микросхемы LM3886.

В общем-то влияние небольшое, но меня не оставляет мысль о том, что я недогрузил микросхемы. Возможно, в следующем сравнении надо будет повторить измерения, но при Rнагр = 2 Ома.

А пока сведу результаты в таблицу для большей наглядности.

ПараметрСопротивление нагрузки, ОмLM3886TDA7293
Кг (THD), %80,020,01
Кг (THD), % 40,0340,015
Кг’, % 80,640,52
Кг’, % 40,430,59

Почему-то LM3886 ведет себя аномально: при росте выходного тока Кг’ уменьшается. Возможно это случайность, пока я не знаю, почему такое может быть и как это проверить.

Тест №5. АЧХ Кг и Кг’. APTA почему-то не хочет измерять гармоники выше частоты 22 кГц (несмотря на то, что я установил Fд=96 кГц). Поэтому графики не доведены до частоты 20 кГц, а оборваны там, где начинает теряться точность из-за того, что некоторые гармоники уже не измеряются. Выходное напряжение 10 вольт RMS. Активная нагрузка R = 4 Ом.

Рис. 17. АЧХ коэффициента гармоник обеих микросхем на резистивной и сложной нагрузках. Рис. 18. АЧХ нормированного коэффициента гармоник обеих микросхем на резистивной и сложной нагрузках.

Выводы:

  1. Комплексность нагрузки влияет не так уж и сильно (особенно на «правильный» Кг’).
  2. У LM3886 основные искажения приходятся на 2-ю гармонику, поэтому при довольно заметном различии в «обычном» Кг, нормированный Кг’ обеих микросхем не так уж и различается. Наверное поэтому они звучат примерно одинаково.

Тест №6. Интермодуляционные искажения IMD. Они очень хорошо показывают нелинейность, особенно на высоких частотах, где гармоники бывает трудно измерить. Итак, подаем синусоиды 18 кГц и 19 кГц одинаковой амплитуды. Нагрузка R = 4 Ом и комплексная, выходное напряжение 12 вольт амплитудного значения.

Рис. 19. Интермодуляционные искажения микросхемы TDA7293 при нагрузке R = 4 Ом. Рис. 20. Интермодуляционные искажения микросхемы TDA7293 при комплексной   нагрузке Z. Рис. 21. Интермодуляционные искажения микросхемы LM3886 при нагрузке R = 4 Ом. Рис. 22. Интермодуляционные искажения микросхемы LM3886 при комплексной нагрузке Z.

На «простой» нагрузке LM3886 демонстрирует результаты лучшие, чем TDA7293 (хотя это не совпадает с АЧХ Кг). Хотя основную роль в этом играет разностная частота 1 кГц. На частотах интермодуляций 2, 3, 4 кГц побеждает TDA7293, только неизвестно, влияет ли это на что-нибудь – уж очень маленькие амплитуды.

А вот на трудной нагрузке LM3886 сразу «дохнет». Кстати, и выходное напряжение 12 вольт амплитуды было выбрано потому, то большее напряжение (16 вольт) микросхема LM3886 «не тянула» (похоже шла в разогрев – искажения росли во времени до ужасных величин). TDA7293 выдавала напряжение 16 вольт вполне спокойно.

На мой взгляд причина в разных выходных транзисторах этих микросхем. У TDA7293 и TDA7294 на выходе используются полевые транзисторы. Их входной ток практически не зависит от сопротивления (и тока) нагрузки. У LM3886 на выходе транзисторы биполярные. Их ток базы пропорционален выходному току, причем с ростом выходного тока коэффициент передачи транзисторов h31 падает, и ток базы может расти быстрее, чем растет выходной ток. И вполне возможно, что этот повышенный ток базу нагружает драйверный каскад, который и создает дополнительные искажения. Также может быть, что микросхема хуже охлаждается (из-за изолированного фланца), и искажения вызывает разогрев ее кристалла. В общем-то  этот тест довольно жесткий.

Заключение.

В общем, практически по всем параметрам побеждает TDA7293, но с небольшим отрывом. LM3886 со своей стороны может привлечь сторонников «красивого» звучания своей большой 2-й гармоникой.

На самом деле, я и этим сравнеием недоволен. Причины:

1. В инвертирующем включении не видно разницы в свойствах входных дифференциальных каскадов микросхем. Так что если они заметно различаются — то мы этого не увидели.

2. Слишком большие получились коэффициенты гармоник. Раз в 10 больше, чем в даташите. Даже с учетом того, что в даташите публикуют результаты при самых «удобных» измерениях (например, могут использовать стабилизированный источник питания). Но особое подозрение вызывает тот факт, что эти мои измерения микросхемы TDA7293 не совпали с другими (правда сделанными для других экземпляров усилителя). Может все же я где-то промахнулся?

3. И измерить АЧХ и зависимость от амплитуды первых пяти гармоник. А потом уж сводить в кучу, используя Кг и Кг’.

4. Измерять, а главное публиковать искажения до 20-й гармоники… И какая муха меня укусила? Не, прибор-то что-то показывает, но насколько это соответствует реальности?

5. Может мне попалась неудачная микросхема. А может что-то из элементов, установленных на этих платах. Надо сделать еще по одной плате с другими микросхемами (купленными в другом месте и в другое время) и сравнить.

6. Интересно измерить скорость нарастания на «трудной» нагрузке.

7. Провести ряд других тестов:

  • Допустимый нагрев микросхем.
  • Работа на малом сигнале.
  • Что-нибудь еще.

В общем — продолжение будет!

22.03.2013

Total Page Visits: 3553 — Today Page Visits: 7

Усилитель на LM3886

   LM3886 — это 2×70 ватт усилитель мощности на основе компании National Semiconductor. Данный усилитель звука может превзойти большинство китайских усилителей (особенно использующих более недорогие интегральные микросхемы), естественно при правильном построении. LM3886 имеет очень низкий уровень THD, так что вы точно не будете разочарованы её звучанием. При подключении к аудио-видео оборудованию звучание будет очень громким (несмотря на 70 ватт на канал), и практически никогда не требуется больше, чем 25% уровня. Рекомендуем скачать и почитать описание LM3886.

Схема принципиальная УМЗЧ на LM3886

Электропитание усилителя


   Напряжение и ток БП берём исходя из предельнх значений микросхемы (клик для увеличения таблицы).

   Как видно из схемы БП, вам нужно как +28 В и -28 В, следовательно, понадобятся два выпрямителя (вы можете использовать обычные мостовые выпрямители на ток от 5 А).

   Трансформатор может быть использован для 2 каналов: 160-250 Ватт. Если питание требуется для более чем 2-х каналов, то 300 или 500. Конденсаторы используются 40000-60000 мкФ 50В.


   Микросхема здесь может использоваться или LM3876 (56 Вт), или LM3886 (68 Вт), потому что они имеют одинаковую цоколёвку, за исключением того, что LM3886 требует, чтобы V+ подключается к контактам 1 и 5, а V+ для LM3876 только контакт 1. Резисторы желательно 1% допуска, все электролитические конденсаторы 50 В (в том числе на плате усилителя).


   После того как вы спаяли все это и ничего не взорвалось, а также не пахнет горелым, подключите звуковой сигнал и проверьте УМЗЧ на первый попавшийся плохой динамик, ведь при ошибках монтажа вы можете постоянным напряжением выхода спалить свою дорогую АС.

Примерный вид АЧХ

Гармонические искажения: 4 Ом — 40 Вт, 8 Ом — 30 Вт.

   Обратите внимание: этот усилитель работает только на динамики от 4-х до 8 Ом, не подключайте 2 Ома нагрузку!


Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

Набор для сборки стерео усилителя мощности на базе LM3886. Обзор набора для сборки стерео усилителя. Тест собранного усилителя

Совсем недавно я выкладывал обзор регулятора громкости и вот сегодня продолжение серии обзоров, посвященных всякой разной аудиотехнике и речь пойдет об усилителе мощности на базе довольно популярных микросхем LM3886.

В качестве вступления должен сразу сказать, что я не являюсь аудиофилом и по большому счету для меня на первом месте стоит материал, который я слушаю чем аппарат, при помощи которого я это делаю. Но это совсем не значит что мне все равно при помощи чего воспроизводится музыка, просто для меня это вторично.
Также в этом обзоре не будет фраз вида — воздушная середина, прозрачный верх, упрямый бас, мутноватая сцена и т.п, для меня усилитель это просто усилитель, у которого только одна задача, усилить звуковой сигнал с минимальными вносимыми искажениями.

Вообще отчасти я и перестал обращать внимание на аппаратуру потому, что процесс совершенствования бесконечен, всегда будет что-то немного дороже, но лучше, мощнее и конца этому нет и я не хочу перейти в категорию людей, которые вместо музыки начинают прогревать стойки под колонки, слушать USB кабели, покупать к этом кабелям подставки и т.д.

Ну и кроме того, в обзоре будет много разных компонентов с фирменной маркировкой, Dale, Nichicon, Wima, Omron, но я не могу гарантировать ни то, что это оригиналы, ни то, что это подделки. В данном случае для меня это просто красивые детальки 🙂

Подкупил меня данный усилитель четырьмя вещами:
1. Ценой
2. Весьма лояльными отзывами о микросхемах LM3886.
3. Тем, что это набор для сборки, а не готовое изделие.
4. Красивым внешним видом.

Ну вот как пройти мимо такого красавца?

Из технических характеристик было указано только это:
Напряжение питания: допустимый диапазон от 2х15 В до 2х28 В (относится к выходному напряжению трансформатора, например 25-0-25)
Сопротивление нагрузки: 4-8 Ом
Выходная мощность: макс. 68 Вт + 68 Вт
Размер платы: 155 мм * 80 мм

Исходно комплект идет без радиатора, трансформатора и входных фильтрующих конденсаторов, при этом на странице товара есть ссылки на:
1. Трансформатор 200 Ватт с обмотками 2х25 + 2х15 Вольт
2. Радиатор
3. Конденсаторы фильтра
4. Плату с переменным резистором
5. Переменный резистор без платы

Кроме того, вроде как можно заказать даже собранную плату, с доплатой около 4 долларов.

В итоге я получил довольно неплохо упакованный пакет, где по идее лежало все необходимое.

Набор включает в себя:
1. Печатную плату
2. Комплект компонентов для сборки
3. Монтажный чертеж

Порадовала монтажная карта, где не только указано куда ставить компоненты, а внизу приведена расшифровка кодового обозначения резисторов в привычные, которые и указаны на карте.

Печатная плата внешне изготовлена на 5 баллов, есть маска, шелкография, покрытие дорожек. Пожалуй нет только указания номиналов компонентов, но для этого есть подробная монтажная карта.

Судя по маркировке, данная версия платы разработана в мае этого года, но в данном случае это вполне может быть и дата выпуска партии.

Также на плате имеется маркировка наименования набора — 3886AMP DC Servo.

Комплект компонентов разделен на две части, основная, куда входят конденсаторы, микросхемы, терминалы, реле и дополнительный пакет, где находятся резисторы и пара диодов. Основная часть компонентов просто свалена в кучу, но ничего в процессе доставки не пострадало.

В рассортированном виде все выглядит немного понятнее.

Честно говоря я был даже удивлен, что у компонентов не то что не было повреждений, а даже выводы не погнулись в процессе перевозки.

Переходим к сборке, а так как она содержит много банальностей, то лучше уберу ее под спойлер.


Как обычно, начинать проще всего с монтажа резисторов и здесь разных номиналов довольно много.

Заявлено, что резисторы производства фирмы Dale. не могу подтвердить что фирменные, но заметил что у одних резисторов выводы заметно длиннее, чем у других. Выводы не магнитятся.

Для удобства сборки можно сразу разложить их на монтажной карте как они там указаны, неуказанным оказался только номинал 4.3 кОм.

Номиналы всех резисторов соответствуют указанным и проблем не возникло.

Следующими идут конденсаторы, здесь их также много. По входу стоит пара штук Wima 100 нФ, хотя опять же, ничего утверждать по поводу производителя я не могу.

Можно разложить их аналогичным образом на карте.

Также как и с резисторами, на этом этапе не было ни одной проблемы.

Еще конденсаторы, на этот раз электролитические. Судя по маркировкам здесь и Nichicon, и Matsushita с Philips, а также малоизвестный Lelon, который попадался мне в блоках питания Минвел. У большей части конденсаторов выводы не магнитились.

Просто ради интереса измерил характеристики большей части конденсаторов, в общем ничего вроде необычного нет, конденсаторы как конденсаторы.

Соответственно также выкладываем на чертеже, хотя в данном случае это уже совсем необязательно, перепутать что либо очень сложно.

И запаиваем в плату.

На плате установлено три стабилизатора напряжения, 7824, 337 и 317, при этом 337 и 317 выдают на выходе +/- 15 Вольт для питания операционных усилителей, а 7824 служит для питания схемы защиты и реле. Защита реализована на специальной микросхеме uPC1237.
Также дали и диодный мост, панельки для двух операционных усилителей и радиаторы для стабилизаторов.

Стабилизаторы имеют очень тонкий фланец теплоотвода, такие мне попадались и в оффлайновых магазинах. В данном случае это непринципиально, тепла выделяется не очень много, но я больше люблю «полнотелые» варианты, как показаны справа.
Кроме того в отдельном пакете лежал крепеж. Сначала мне показалось что его очень много, но позже выяснилось, что «лишними» являются только два винтика.

На фото магазина описана какая-то ерунда, попробую расписать как считаю правильным:
1. Для крепления LM3886 к радиатору, альтернативный вариант, 2шт
2. Крепеж платы к стойкам и стабилизаторов к радиаторам — 7шт
3. Фиксация платы со стойками в корпусе.
4. Стойки, 4шт
5. Для крепления LM3886 к радиатору, основной вариант, 2шт
6. Шайбы, используются совместно с п5.

Предпоследняя часть основного сборочного процесса.
Для подключения проводов питания и акустических систем дали неплохие клемники.

Входной сигнал можно подавать используя разъем или клемник.

Так как я собирался подключать к усилителю разные источники тестовых сигналов, то использовал вариант с винтовым клемником, при этом отмечу что клемник применен правильный, «лифтового» типа.

Четыре операционных усилителя, пара OP7 и пара 5534, вот по поводу последних у меня самые большие подозрения в оригинальности.

Я не считаю себя профессионалом в сфере аудиоусилителей, но судя по схемам подобных усилителей могу предположить что:
1. 5534 является входным буферным усилителем.
2. OP7 работает в схеме балансировки нуля на выходе LM3886

При этом к 5534 дали две панельки и гурманы могут попробовать различные типы операционных усилителей.

Немного о схемотехнике усилителя. К сожалению я не нашел принципиальную схему, а реальную забыл срисовать до того как спаял. Возможно позже я все таки начерчу ее, но попытки поиска в интернете по — DC Servo вывели меня на вариант схемотехники для TDA7294, там же указывается и LM3886. Могу сразу сказать, схема отличается, как минимум тем, что на входе ОУ балансировки нуля нет двух встречно параллельно включенных диодов, да и вообще в цепях усиления звука нет никаких диодов или отдельных транзисторов, нет даже ни одного подстроечного элемента, каждый канал реализован на комплекте 5534, OP7 и LM3886 + конденсаторы/резисторы.


Вот я и подошел к последнему этапу сборки данной платы, собственно усилителям мощности, LM3886.

Также не берусь судить об оригинальности данных компонентов, потому просто приложу их фото. Усилители выполнены в полностью изолированном корпусе, вроде встречал вариант поставки с неизолированным корпусом, искал информацию на странице продавца, но не нашел, возможно перепутал с другим.

Зато у данного продавца указано, что можно выбрать из двух вариантов формовки выводов, стандартная под вертикальную установку и альтернативная, под горизонтальную. По умолчанию высылается первый вариант, для второго надо указать это в комментарии к заказу.

Краткие технические характеристики LM3886. Из указанных характеристик следует, что максимальная мощность составляет 68 Ватт при сопротивлении нагрузки 4 Ома и напряжении питания +/-28 Вольт или 50 Ватт при 8 Ом и +/-35 Вольт питании. В моем случае использовалась недорогая акустика мощностью порядка 20 Ватт и сопротивлением около 3.5 Ома.

Для установки LM3886 обязательно нужен радиатор и дело не только в том, что он им нужен в любом случае, а в том, что для правильной установки надо сначала привинтить микросхемы к радиатору, а лишь затем припаять их к плате.
Я использовал уже известный по другим обзорам радиатор, для данного усилителя он несколько маловат, примерно раза в два, но так как я не планировал гонять усилитель на большой мощности, то для эксперимента более чем достаточен.

Сначала размечаем и сверлим в радиаторе отверстия для крепления микросхем.

Затем привинчиваем микросхемы к радиатору, но пока без теплопроводящей пасты. На данном этапе главное их выставить так, как они будут стоять в готовом изделии. После установки запаиваем микросхемы. Я обычно фиксирую припоем один вывод, потом проверяю ровно ли все стоит и запаиваю остальные выводы.

Откручиваем радиатор, наносим теплопроводящую пасту и устанавливаем его обратно, затягивая крепежные винты уже как положено. В комплекте были винты двух размеров, по задумке надо было использовать длинные с мелкой шляпкой под шестигранник, но в процессе нарезки резьбы мешали ребра радиатора и я в итоге взял более короткие винты с большой шляпкой под крестовую отвертку, шайбы в этом случае не нужны.

Вот собственно основная часть и собрана, после этого можно промыть плату от следов флюса и заодно проверить, все ли контакты запаяны.

В процессе я дополнительно не использовал флюс, более чем хватало того, что был в припое. Плата паялась просто отлично, кроме того все компоненты были относительно новыми и также паялись без проблем. Обычно я при сборке устройств сначала набиваю плату компонентами, попутно загибая выводы, но в этот раз выводы загибать не стал, откусывал почти в плоскость платы, потому монтаж выглядит немного аккуратнее. После полного окончания сборки скорее всего покрою плату лаком Пластик-70 для защиты от возможного окисления.

Но у меня еще оставался открытым вопрос насчет конденсаторов фильтра питания. Насколько я понимаю, здесь нужны были конденсаторы порядка 10000-15000 мкФ на напряжение 35 Вольт, но у меня таких дома нет, а те что я заказал, еще в пути.
В итоге нарыл дома две пары конденсаторов, 4700 мкФ отечественного производства и 10000мкФ импортные. Оба типа на 25 Вольт, но наши более старые.

Ради интереса сначала измерил их характеристики и довольно предсказуемо остановился на варианте с импортными, хотя в процессе заметил любопытную вещь, у наших параметры имеют меньший разброс, чем у импортных.

А так как в мои планы совсем не входит использовать данные конденсаторы с этим усилителем на постоянной основе и потому укорачивать им выводы не хочется, то я просто загнул их после того как припаял.

Вот и все, по сути здесь не хватает только трансформатора питания, кроме того жаль что радиатор не черненый, смотрелось бы куда как лучше.

Перед тем, как перейти к тестам, проверкам и прочему, должен сделать отступление. Я очень предвзято отношусь к «микросхемному» звуку и скорее всего не заказал бы подобный набор если бы не положительные отзывы в интернете. А вообще мое знакомство с усилителями на микросхемах закончилось очень давно, наверное лет так 20 назад, если не больше и последний не дискретный усилитель, который я собирал, показан на этом фото. Здесь он в полусобранном виде и в дело так и не пошел.
Кстати, не так давно я в комментариях показывал усилитель для сабвуфера, каково же было мое удивление, когда я случайно нашел еще один, почти полностью собранный, даже забыл что делал их два 🙂

А вот так по задумке должен был выглядеть усилитель из обзора, только установленный в корпус. Впрочем я этот усилитель встречал в продаже в готовом виде, как по мне, то смотрится отлично. Жаль только что с Тао очень дорогая доставка тяжелых вещей типа корпусов для аппаратуры 🙁

Обычно первое включение рекомендуется проводить с трансформатором, в цепь первичной обмотки которого включена лампа накаливания, что позволяет избежать некоторого количества проблем из-за КЗ на плате, а если усилитель дискретный, то бывает что первое включение производят без оконечных транзисторов.
В моем же случае все было немного проще, я использовал очень маломощный трансформатор, выходное напряжение обмоток 2х24 Вольта, но мощность не более 20 Ватт, потому в случае КЗ у него бы просто просело выходное напряжение за счет высокого сопротивления обмоток.
В итоге после подачи питания засветился светодиод, через три секунды включилось реле и все, усилитель готов к работе.

Кстати по поводу подключения. Рядом со входным клемником есть еще один, это выход на светодиод индикации включения, он включен через резистор 4.3 кОм к выходу стабилизатора 24 Вольта. Кроме того, из четырех крепежных стоек с общим проводом платы связаны только две, одна показана здесь, а вторая находится около выходной клеммной колодки. при этом помечена как заземления только показанная на фото, да и мне как-то казалось, что лучше соединять с корпусом в одной точке, а не двух, будьте внимательны.

Ну а дальше я подключил к усилителю показанный ранее регулятор громкости, пару колонок (на фото пока подключена только одна) и источник, в роли которого выступал мелкий плеер Transcend. Понятно что все это выглядит несколько… смешно, но что есть. Потом в качестве источника был компьютер, но по большому счету глобально это ничего не изменило.

Выше на фото видно что подключен только один выход, собственно я и включил просто ради интереса, но был несколько удивлен насколько хорошо все работало. Грелось правда всё это также весьма заметно, на втором термофото видно, что заметно больше греется левая микросхема, собственно этот канал и был нагружен.

Но послушав так музыку некоторое время я нагрузил и второй выход, и все продолжало работать, даже весьма неплохо, конечно с учетом малой мощности трансформатора, простой акустики и «источника». После примерно 15 минут работы с приличной громкостью и двумя нагруженными каналами максимальную температуру имел уже трансформатор и от него начал идти не очень приятный запах, зато микросхемы разогрелись примерно одинаково.

Я конечно понимаю, что для обеспечения музыкальной мощности в 20 Ватт совсем необязательно чтобы такую мощность имел и трансформатор, но то, что я получил довольно мощный и качественный звук, само по себе немного удивило. По ощущениям суммарная мощность в нагрузке составляла никак не меньше 30 Ватт, но это на музыкальном сигнале, с синусом конечно все было бы по другому.
Кстати, производитель рекомендует для этого усилителя трансформатор мощностью порядка 150 Ватт, но при этом дает ссылку на 200 Ватт вариант. На мой взгляд больше 150 Ватт брать трансформатор просто не имеет смысла.

Скажу откровенно, изначально я подключил плеер просто для того, чтобы проверить, усилитель вообще хоть как-то работает или нет, но в итоге выключил я музыку часа через полтора, реально увлекся 🙂

Естественно мощность этого мелкого трансформатора никак не подходит для тестов и я подключил трансформатор ТПП270, первичная была соединена под 240 Вольт, выходная под максимально возможное, паспортная мощность трансформатора 57 Ватт, но зная довольно неплохое качество наших трансформаторов можно спокойно нагружать и больше.
В итоге я получил без нагрузки напряжение на конденсаторах фильтра было 26 Вольт, потому они работали с небольшим перегрузом.

Здесь я музыку слушал уже заметно дольше, несколько часов на весьма приличной громкости, температура корпусов микросхем была около 62 градусов, трансформатор был немного теплый.

Ладно, идем дальше, надо ведь хоть как-то протестировать его с применением приборов.

Для начала два теста, измерение постоянного и переменного напряжения на выходе. Первый тест показывает правильность работы схемы установки нуля, при помощи второго я хоть как-то попытался оценить уровень шумов на выходе при закороченном входе. Понятно что второй тест ничего особо не говорит, но все таки может пригодиться.
1, 2. По постоянному току на выходе мультиметр показал ноль.
3, 4. По переменному около 0.3 мВ. Кстати должен сказать, что усилитель действительно немного шумит, причем это именно шум, а не фон 100 Гц, но услышать его можно только примерно в 10-15см от ВЧ динамика. Фон 100 Гц вообще не прослушивается.

После этого я проверил как усилитель ведет себя с синусоидой на входе и при разном сопротивлении нагрузки. Резисторов 4 и 8 Ом у меня как-то дома не оказалось, потому тесты проходили с мощными резисторами 10 Ом, в результате я имел три тестовых сопротивления нагрузки, 3.3, 5 и 10 Ом, Кстати акустика у меня имеет сопротивление около 3.5 Ома, потому я и проводил тест и с сопротивлением 3.3 Ома как наиболее ближайший к реальному.

1. Нагрузка 3.3 Ома, размах перед ограничением, выходное напряжение 10.94 Вольта, входное (постоянное) 19.55 Вольта, расчетная мощность на выходе — 36 Ватт
2. Нагрузка 3.3 Ома, начало ограничения, выходное напряжение 11.46 Вольта, входное (постоянное) 19.35 Вольта, расчетная мощность на выходе — 39 Ватт. Сначала обрезается нижняя полуволна, при дальнейшем увеличении входного напряжения обрезаются обе полуволны.
3. Нагрузка 5 Ом, размах перед ограничением, выходное напряжение 12.505 Вольта, входное (постоянное) 21.1 Вольта, расчетная мощность на выходе — 31 Ватт
4. Нагрузка 10 Ом, размах перед ограничением, выходное напряжение 14.08 Вольта, входное (постоянное) 23.5 Вольта, расчетная мощность на выходе — 20 Ватт

В принципе декларируемая и измеренная мощность примерно совпадают, проблема с получением полной мощности была в низком напряжении питания.

Более удобный график, тем более что здесь есть тест при сопротивлении нагрузки 6 Ом, что близко к моим тестовым 5 Ом.
Согласно данному графику при напряжении питания 21 Вольт и сопротивлении нагрузки 6 Ом выходная мощность должна быть около 26 Ватт, у меня при 5 Ом получилось 31 Ватт.

Если с синусом все было красиво, то вот прямоугольник совсем не порадовал, во всех тестах есть выброс на переднем фронте сигнала. Я бы несколько удивлен и потому даже включил второй канал осциллографа чтобы видеть что происходит на входе усилителя, желтый цвет осциллограммы — вход.
1. 3.3 Ома нагрузка, напряжение на выходе — 9.2 Вольта
2. 5 Ом нагрузка, на выходе 9.8 Вольта
3. 10 Ом, на выходе 10.4 Вольта
4. Без нагрузки.

Старался подбирать такой размах выходного напряжения, чтобы он был ближе к максимальному, при дальнейшем увеличении водного сигнала форма приобретала вид нормального прямоугольника, если еще повышать напряжение, то срабатывала защита усилителя. Оба канала вели себя полностью идентично.

Вроде относительно недолго тестировал, а микросхема тестового канала успела прогреться до примерно 100 градусов.

Ну а после всего этого я решил поэкспериментировать с программой RMAA. Вообще знаю я об этой программе почти с самого ее появления, но так как усилителями не занимался много лет, то в реальном использовании столкнулся впервые. ТЕсты проходили со встроенной звуковой картой моего компьютера так как компьютер с Креатив Лайв 5.1 я пока запустить не смог, да и не уверен что она даст лучший результат.

В обем результаты теста какие-то очень уж странные и в данном случае я скорее склонен винить не сам усилитель, а мою неопытность в тестировании подобных устройств при помощи RMAA.

Но вот с чем я точно соглашусь, это с подъемом АЧХ в НЧ и ВЧ области. Еще на этапе прослушивания музыки я для себя отметил некий минус, присутствует небольшой провал в СЧ диапазоне, но подумал что это особенность плеера, с которого я подавал сигнал. Но тест АЧХ показал примерно то же самое, что мне не очень нравится, так как на мой взгляд усилитель никак не должен влиять на этот параметр.

Пока у меня нет уверенности в результатах тестов, планирую экспериментировать дальше и в одном из будущих обзоров (еще одного усилителя) планирую провести повторные тесты. Возможно я действительно что-то делаю не так, но я быстро учусь и в качестве небольшого подтверждения приведу результаты RMAA для регулятора громкости из предыдущего обзора.

Тесты проводились с тем же компьютером и теми же кабелями.

Видеоверсия обзора

Как обычно краткое резюме по поводу данного усилителя.
Из положительного могу отметить то, что собирается комплект просто отлично, не было проблем ни со сборкой, ни с поиском компонента, ни с их количеством, ни с пайкой, но мало того, после сборки усилитель заработал. На плате нет ни одного подстроечного компонента, потому собрать его может даже самый начинающий радиолюбитель. Для того чтобы все заработало надо только трансформатор, два конденсатора и радиатор. Радиатор лучше раза в два больше площадью, чем применял я.

Несмотря на странные результаты тестов звук неплохой, я слушаю разноплановую музыку и в тесте принимали участие:
Jean Michel Jarre — Teo And Tea
Schiller — Deep Dance
Radiorama
Ken Laszlo
Shui Mu Nian Hua — Fly With Me
Cafe del Mar
Himekami
Keiko Matsui
Dire Straits
Pink Floyd
Andrea — Macho Man
Didier Marouani 1987 Space Opera
И еще много разного.

По всем тестам могу сказать что играет вполне нормально. Музыку слушаю дома постоянно и потому проверил весьма немаловажный для меня момент — от звука данного усилителя не устаешь.

Но при этом не порадовала ни реакция на прямоугольный сигнал, ни результаты RMAA. В последнем случае вполне может быть мой косяк, но насчет осциллограмм я уверен. Также отмечу что есть неравномерность АЧХ и я ее слышал при прослушивании музыки, сначала приняв за плохое качество самого плеера.

Эксперименты я не прекращаю и думаю что в дальнейшем вас ждут еще обзоры устройств для устрашения соседей воспроизведения музыки, но считаю что данный обзор не очень удался.
Хотя как по мне, то набор сам по себе интересный, особенно с учетом низкой цены и простоты сборки. Но все равно я считаю что усилитель относится к среднему классу, возможно в данном случае влияет мое предвзятое отношение к «микросхемному» звуку.

Заказ делался через посредника посредник yoybuy.com, ссылка реферальная, вам дает купон 10 от 50, мне может тоже какой нибудь бонус перепадет 🙂
Стоимость комплекта вместе с доставкой к посреднику выходит $21.31, стоимость доставки от посредника зависит от разных факторов. Весит набор 166 грамм, информация со страницы заказа у посредника.

Простой усилитель на LM3886 для начинающих — audiohobby.ru

При создании мультимедийного центра на базе персонального компьютера мною был изготовлен простой и качественный стереофонический усилитель на LM3886 (УМЗЧ для начинающих радиолюбителей) с выходной мощностью по 50 Вт на канал. Свой выбор на LM3886 я остановил, изучив описания и положительные отзывы радиолюбителей на форумах. LM3886 выпускается в двух вариантах: с минусом питания на корпусе (LM3886T) и с изолированным корпусом (LM3886TF). В первом случае желательна электрическая изоляция микросхемы от радиатора.

Эта микросхема обладает очень хорошими параметрами:

  • диапазон питающих напряжений от 18 (+-9) до +-42 В;
  • номинальная выходная мощность более 68 Вт при Кг 0.1%;
  • пиковая выходная мощность до 135 Вт;
  • внутреннее ограничение тока 7…11.5 А;
  • коэффициент гармоник на мощности 60 Вт не более 0.03%;
  • интермодуляционные искажения не более 0.01%;
  • скорость нарастания выходного сигнала 8…19 В/мкс;
  • полоса усиления 2…8 МГц;
  • соотношение сигнал/шум до 110 дБ.

Выходная мощность этой микросхемы ограничена лишь тепловыделением. Безопасный для выходных транзисторов долговременный ток позволяет получить выходные мощности ~68 Вт, а внутреннее ограничение тока (не менее 7 А) защищает микросхему от короткого замыкания на выходе.

В результате макетирования УМЗЧ наиболее приятной на слух оказалась схема с инверсным включением LM3886.

Возможным недостатком данной схемы может быть низкое входное сопротивление равное 10 Ком. Но если учесть, что выходное сопротивление современных звуковых карт редко превышает 4 Ком, это становится преимуществом (низкой чувствительностью к наводкам на соединительные провода). Номинал конденсатора С1 может быть в диапозоне 2 — 4,7 мкФ.

Второй канал стереофонического усилителя собран по этой же схеме.

Схем блока питания усилителя приведена ниже.

Плата усилителя спроектирована с помощью программы Sprint-Layout 6.0. Размер платы 46 х 33 мм. 

                                                                                                                 

Изготовлена плата по ЛУТ-технологии.

Из спортивного интереса решил провести замеры искажений LM3886 в зависимости от выходной мощности. 

Результаты измерений представлены ниже:

На графике видно, что спектр гармоник достаточно длинный, а уровень гармоник высших порядков практически не зависит от выходной мощности. Тем не менее их уровень оказался менее 120 Дб, т.е. для большинства звуковых карт он просто окажется за уровнем шумовой полки. 

Личный опыт показал, что с использованием интегральной микросхемы LM3886 можно собрать очень простой и весьма качественный усилитель мощности звуковой частоты, который удовлетворит запросы большинства начинающих радиолюбителей.

Полное руководство по проектированию и созданию усилителя Hi-Fi LM3886

Примечание. Редактируемые файлы печатной платы доступны для этого проекта здесь.

LM3886 — один из самых уважаемых усилителей для аудиочипов в сообществе DIY. Причина его популярности заключается в очень низком уровне искажений, минимальном количестве внешних компонентов и невысокой стоимости. При правильной компоновке и выборе компонентов вы можете создать превосходно звучащий аудиоусилитель Hi-Fi, который будет конкурировать с высококачественными усилителями, продаваемыми в розницу за несколько тысяч долларов и более.

В этом уроке я шаг за шагом пройдусь через процесс проектирования усилителя, создав 40-ваттный стереоусилитель с использованием LM3886. Я объясню, что делает каждая часть схемы, и покажу вам, как рассчитать правильные значения компонентов, на примерах из усилителя, который я строю. Я также покажу вам, как разместить печатную плату и подключить усилитель в корпусе для минимизации шума и шума.

Мой усилитель построен на той же схеме, что и в таблице данных, со всеми дополнительными компонентами стабилизации.

БОНУС: Загрузите мой список деталей, чтобы увидеть компоненты, которые я использовал для получения отличного качества звука от этого усилителя. Я также включил схему и файлы Gerber для используемого мной источника питания.

Я настоятельно рекомендую прочитать техническое описание перед сборкой усилителя. У него есть все технические характеристики, абсолютные максимальные характеристики, схемы и советы по дизайну:

LM3886 Лист данных

Примечание по применению AN-1192 содержит дополнительную информацию, которая заполняет пробелы, не указанные в таблице данных.Он также имеет схемы для мостовых и параллельных цепей усилителя:

Инструкция по применению Overture AN-1192

Также хорошо иметь Руководство по дизайну Overture. Это таблица Excel, в которой вычисляется выходная мощность, размер радиатора, коэффициент усиления и другие полезные параметры:

Руководство по дизайну увертюры

Так как это довольно длинная статья, вот ссылки на разные разделы:

Вы также можете посмотреть это видео, чтобы увидеть краткий обзор процесса проектирования.В конце я подключаю усилитель, чтобы вы могли услышать, как он звучит:

Что нужно решить перед началом работы

Перед тем, как приступить к проектированию усилителя, вы должны иметь представление о том, какую выходную мощность вы хотите получить от него. Выходная мощность — это то, что вы обычно называете номинальной мощностью усилителя. Максимальная выходная мощность LM3886 составляет 68 Вт, но фактическая мощность, которую вы получите, будет зависеть от напряжения источника питания и сопротивления динамика.

Вам также необходимо знать импеданс ваших динамиков. Вы должны найти импеданс вашего динамика на задней панели динамика или в руководстве пользователя.

Наконец, вам нужно знать входное напряжение . Это выходное напряжение аудиоисточника, который вы будете усиливать. Это может быть в руководстве пользователя устройства, но если нет, вы можете получить приблизительную оценку, воспроизведя чистую синусоидальную волну 60 Гц (есть приложения, которые будут делать это) на полной громкости и измерить напряжение переменного тока между землей и левым или правый канал с мультиметром.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ДАННЫЙ ПРОЕКТ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ РАБОТЫ С НАПРЯЖЕНИЕМ СЕТИ, КОТОРОЕ МОЖЕТ СЕРЬЕЗНО ПОЛУЧИТЬ ИЛИ УБИТЬ ВАС. ОБЯЗАТЕЛЬНО ПРИНИМАЙТЕ ВСЕ НЕОБХОДИМЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И НИКОГДА НЕ РАБОТАЙТЕ В РЕЖИМЕ ПИТАНИЯ !!

Определите необходимое напряжение и мощность источника питания

Давайте начнем с определения того, какое напряжение и мощность потребуются вашему усилителю от источника питания. Эти расчеты подскажут вам правильное напряжение и номинальные значения в ВА трансформатора, который вы будете использовать для питания усилителя.Этот шаг важен, потому что, если напряжение трансформатора слишком низкое, выходная мощность усилителя будет меньше ожидаемой. Если номинальная мощность трансформатора слишком мала, усилитель может обрезать или искажать звук при более высокой громкости.

Требуемое напряжение источника питания

Прежде чем вы сможете найти необходимое напряжение источника питания, вам необходимо рассчитать пиковое выходное напряжение усилителя .

Найдите максимальное выходное напряжение

Пиковое выходное напряжение (В opeak ) — это максимальное напряжение, измеренное на клеммах динамика усилителя.Пиковое выходное напряжение вашего усилителя будет зависеть от желаемой выходной мощности (P o ) и импеданса динамика по следующей формуле:

Усилитель, который я создаю, будет 40 Вт с динамиками 6 Ом, поэтому мое пиковое выходное напряжение составляет:

Найдите максимальное напряжение питания, необходимое для усилителя

Теперь, когда вы определили пиковое выходное напряжение вашего усилителя, вы можете рассчитать максимальное напряжение питания максимальное напряжение питания ) .Это напряжение, необходимое усилителю от источника питания для получения желаемой выходной мощности.

Чтобы найти максимальное напряжение питания, возьмите пиковое выходное напряжение и добавьте падение напряжения или ) LM3886 (4 В). Затем учитывайте регулировку трансформатора и изменение напряжения в сети.

Регулирование — это увеличение выходного напряжения трансформатора, когда нагрузка не потребляет ток (т.е. усилитель перестает воспроизводить музыку). Нормативные значения обычно можно найти в паспорте трансформатора, но если вы не знаете нормативов своего трансформатора, безопасное значение для использования составляет 15%.Регулировка трансформатора, который я буду использовать, составляет 6%.

Напряжение сети может варьироваться до 10% в зависимости от вашего местоположения. Обычно он достигает пика поздно ночью, когда люди спят, и падает днем, когда больше людей бодрствуют и потребляют ток из электросети.

Используйте эту формулу для расчета максимального напряжения питания, необходимого для вашего усилителя:

Для моего усилителя мощностью 40 Вт максимальное необходимое напряжение питания составляет:

Таким образом, мой блок питания должен обеспечивать пиковое напряжение ± 30.2 В для моего усилителя для вывода 40 Вт на динамики 6 Ом. Символ ± указывает на то, что напряжение составляет +30,2 В на положительной шине и -30,2 В на отрицательной шине.

Следующим шагом является определение номинального напряжения трансформатора, которое может обеспечить это максимальное напряжение питания.

Найдите максимальное выходное напряжение питания трансформатора

Имейте в виду, что номинальное напряжение трансформатора говорит вам только о выходном напряжении переменного тока . Напряжение постоянного тока будет выше после того, как диоды выпрямительного моста на вашем источнике питания преобразуют переменное напряжение в постоянное.

Чтобы найти максимальное выходное напряжение постоянного тока на выходе трансформатора и источника питания, возьмите номинальное напряжение переменного тока трансформатора и умножьте на 1,41 увеличение напряжения выпрямительных диодов, 10% отклонение напряжения сети и регулировку трансформатора:

Я попробовал вышеуказанный расчет с трансформатором, рассчитанным на 18 В переменного тока, чтобы проверить, может ли он обеспечить максимальное напряжение питания 30,2 В, необходимое для моего усилителя. С трансформатором 18 В я бы получил максимальное напряжение питания:

29.6 В довольно близко к максимальному напряжению питания 30,2 В, необходимому для моего усилителя, но давайте точно посчитаем, какую выходную мощность я получу с этим трансформатором.

Найдите выходную мощность по номинальному напряжению трансформатора

Чтобы рассчитать выходную мощность, которую вы получите от номинального напряжения конкретного трансформатора, используйте следующую формулу:

Используя максимальное напряжение питания, которое я рассчитал для трансформатора 18 В (29,6 В), я получу выходную мощность:

38.Выходная мощность 2 Вт довольно близка к моей цели 40 Вт, поэтому трансформатор на 18 В будет работать нормально.

Требуемая мощность трансформатора

Теперь давайте определим минимальную номинальную мощность в ВА трансформатора, который будет питать ваш усилитель.

Сначала вам нужно рассчитать общую мощность (P , питание ) , необходимую для усилителя. Общая мощность зависит от максимального выходного напряжения источника питания, пикового выходного напряжения усилителя и импеданса динамика.Используемая формула:

Я уже рассчитал максимальное напряжение питания трансформатора 18 В (29,6 В) и пиковое выходное напряжение моего усилителя (21,9 В). Общий ток покоя (QPSC) указан в таблице данных LM3886 как 85 мА.

Итак, мой трансформатор 18 В должен обеспечивать усилитель как минимум:

Теперь по общей мощности можно определить минимальную номинальную мощность трансформатора в ВА.

Преобразование полной мощности в номинальную мощность трансформатора, ВА

Чтобы преобразовать полную мощность в номинальную мощность трансформатора, необходимо умножить ее на коэффициент 1.5:

Это ВА, необходимая для каждого канала, поэтому для стереоусилителя, питаемого от одного трансформатора, просто удвойте это значение:

Найти трансформатор с ВА 222 будет сложно, но вы можете округлить до ближайшего ближайшего значения и использовать трансформатор на 250 ВА или больше.

Определите подходящий размер радиатора

LM3886 нужен радиатор, достаточно большой, чтобы рассеивать выделяемое тепло, иначе он быстро выйдет из строя.Минимальный размер радиатора можно найти, рассчитав его максимальное тепловое сопротивление (в ° C / Вт) .

Однако сначала вам нужно знать максимальную рассеиваемую мощность вашего LM3886 (P dmax ) и тепловое сопротивление на пути теплоотвода от кристалла кристалла в окружающий воздух.

Найдите максимальное рассеивание мощности

Максимальная рассеиваемая мощность — это предел, при котором активируется внутренняя схема SPiKe LM3886.При включении схемы SPiKe качество звука сильно ухудшается, поэтому для предотвращения этого нам нужен радиатор с достаточно низким тепловым сопротивлением, чтобы рассеять максимальную мощность, рассеиваемую LM3886. P dmax зависит от максимального напряжения питания вашего источника питания и импеданса вашего динамика:

Максимальное выходное напряжение питания от моего блока питания составляет ± 29,6 В, и я буду использовать динамики с сопротивлением 6 Ом, поэтому мой P dmax составляет:

Итак, мой радиатор должен рассеивать 29.6 Вт мощности для предотвращения срабатывания схемы защиты SPiKe.

Найдите максимальное тепловое сопротивление радиатора

Есть три сопротивления тепловому потоку от LM3886:

θ jc : тепловое сопротивление от стыка кристалла (кристалла) с корпусом.

θ cs : термическое сопротивление зазора между корпусом микросхемы и радиатором.

θ sa : Тепловое сопротивление радиатора окружающему воздуху.

Больше мощности будет рассеиваться при понижении любого из тепловых сопротивлений на пути к окружающему воздуху. θ jc — это свойство пластикового корпуса, в котором заключена матрица, поэтому мы ничего не можем сделать, чтобы уменьшить его.

θ cs можно уменьшить, применив термопасту между микросхемой и радиатором. Термопаста имеет тепловое сопротивление около 0,2 ° C / Вт, но точное значение используемого типа можно узнать у производителя.

Самый эффективный способ снизить общее тепловое сопротивление — это снизить θ до с помощью более эффективного радиатора.Радиаторы с меньшим θ и лучше рассеивают тепло.

Радиатор будет рассеивать пиковую мощность, производимую усилителем (P dmax ), если его тепловое сопротивление (θ sa ) меньше или равно значению, рассчитанному по следующей формуле:

LM3886 производится в двух разных корпусах: LM3886T и LM3886TF. LM3886T имеет металлический фланец на задней части корпуса, а LM3886TF полностью пластиковый. Пластиковый корпус LM3886TF дает более высокий θ cs :

  • LM3886T: θ cs = 1 ° C / Вт
  • LM3886TF: θ cs = 2 ° C / Вт

T jmax — максимальная температура перехода или температура на кристалле микросхемы, выше которой включается схема теплового отключения.В техническом описании указано значение T jmax , равное 150 ° C.

T amb — температура окружающей среды в ° C, при которой будет работать усилитель. Типичное значение T amb — комнатная температура (25 ° C).

Таким образом, максимальное тепловое сопротивление (θ sa ) радиатора для моего усилителя с P dmax 29,6 Вт составляет:

Так что мне понадобится радиатор с номиналом меньше или равным 2,1 ° C / Вт, чтобы он мог рассеивать максимальную мощность, производимую LM3886.

Вот один канал моего усилителя, подключенный к радиатору подходящего размера:

Расчет значений компонентов

Теперь, когда вы рассчитали требования к источнику питания и радиатору, следующим шагом является определение значений для компонентов в цепи усилителя. Я буду использовать схему, представленную ниже. Он в основном такой же, как и в таблице данных, но с дополнительными включенными компонентами стабильности:

Примечание. Компоненты помечены так, как они указаны в таблице.

Вот схема расположения выводов LM3886 для справки:

Найдите минимальное необходимое усиление

Коэффициент усиления может быть установлен на любое значение выше минимального для LM3886 10 В / В , но для получения желаемой выходной мощности оно должно быть выше определенного минимального значения. Минимальная настройка усиления вашего усилителя будет зависеть от входного напряжения, импеданса динамика и выходной мощности по формуле:

Я планирую использовать iPhone в качестве источника звука для моего усилителя с выходным напряжением 1 В.Выходная мощность, которую я получу с трансформатором и блоком питания, составляет 38,2 Вт, а импеданс моих динамиков — 6 Ом. Итак, мой минимальный выигрыш:

.

Поэтому мне нужно установить усиление не менее 15,1 В, / В, и , если мне нужна выходная мощность 38,2 Вт на динамики 6 Ом при входном напряжении 1 В.

Настройка усиления

Коэффициент усиления LM3886 можно установить, изменив номиналы резисторов R i и R f1 . Эти резисторы образуют делитель напряжения, который определяет напряжение на инвертирующем входе (вывод 9) LM3886:

.

Установка слишком высокого усиления может вызвать искажения.Установка слишком низкого уровня может сделать ваш усилитель слишком тихим. Хорошая настройка усиления, не слишком высокая, чтобы вызывать искажения, но не слишком низкая, чтобы дать вам хороший диапазон громкости, составляет от 27 до 30 дБ.

Прирост рассчитывается по следующей формуле:

Это дает вам коэффициент усиления по напряжению o / В и ) или коэффициент усиления. Чтобы преобразовать усиление по напряжению в усиление в децибелах (дБ), используйте эту формулу:

Резисторы более высокого номинала создают больше шума Джонсона-Найквиста, поэтому лучше всего выбрать соотношение R f1 / R i , которое обеспечит желаемое усиление при низких значениях резисторов.

Я выбрал для своего усилителя коэффициент усиления около 27 дБ (22,4 В, / В, и ). Чтобы сохранить низкое сопротивление, я начал с установки R и на 1 кОм. Затем я изменил формулу усиления, чтобы найти R f1 с усилением 22,4 В o / V i :

Я собираюсь использовать в своем усилителе металлопленочные резисторы серии PTF Vishay-Dale, но наиболее близкое значение, которое я смог найти, было 20 кОм. Но использование резистора 20 кОм для R f1 даст выигрыш:

Что достаточно близко к 27 дБ и выше 15.1 В или / В и минимальное усиление, необходимое для моей желаемой выходной мощности, входного напряжения и импеданса динамика.

Если вы создаете стереоусилитель, вам нужно, чтобы R i и R f1 имели жесткие допуски по сопротивлению. Если эти резисторы сильно различаются между двумя каналами, коэффициенты усиления будут разными, и один канал будет громче, чем другой. Идеально подходят металлопленочные резисторы с допуском 0,1% или меньше.

Балансировка входного тока смещения

После настройки усиления следующим шагом является балансировка входных токов смещения путем выбора значений для R в и R b :

Если токи на неинвертирующем входе (вывод 9) и инвертирующем входе (вывод 10) различны, между ними будет возникать напряжение.Эта разница в напряжении будет усиливаться как шум.

Инвертирующий вход видит сопротивление R f1 , а неинвертирующий вход видит сопротивление R в и R b последовательно. Вы уже нашли значение для R f1 , когда устанавливали коэффициент усиления усилителя. Значения рэнд в и рэндов выбраны таким образом, чтобы вместе они равнялись значению рэндов f1 . Это сделает ток на неинвертирующем входе равным току на инвертирующем входе.Чтобы найти значения рандов в и рандов b для конкретного рандов f1 , используйте эту формулу:

Я использовал значение, указанное в таблице данных для R b (1 кОм). Таким образом, с R f1 при 20 кОм значение R в , которое уравновешивает входной ток смещения для моего усилителя, составляет:

Вы, вероятно, сможете найти резистор 19 кОм, доступный с типом резисторов, которые вы используете, но 20 кОм — это самое близкое значение, которое я смог найти для резисторов Vishay-Dale PTF, поэтому мне придется с этим согласиться.

Установите обрезку низких частот на входе усилителя

C в включен последовательно с неинвертирующим входом. Его основная функция — блокировать любой постоянный ток, присутствующий в аудиоисточнике, позволяя при этом проходить переменному току (аудиосигналу). Необходимо заблокировать постоянный ток в источнике звука, иначе он будет усиливаться вместе со звуковым сигналом и создавать высокое смещение постоянного тока в динамиках. Это искажает звук, чего мы не хотим по очевидным причинам.

В дополнение к функции блокировки постоянного тока, C в и входной резистор (R в ) образуют RC-фильтр верхних частот, который устанавливает нижний предел полосы пропускания усилителя на неинвертирующем входе:

Частота среза этого фильтра (также известная как -3 дБ точка или частота среза ) — это частота, с которой фильтр начинает работать.В фильтре высоких частот частоты ниже частоты среза будут ослаблены (приглушены). В фильтре нижних частот все частоты выше частоты среза будут приглушены. Мы будем использовать комбинации фильтров низких и высоких частот, чтобы установить полосу пропускания усилителя и улучшить стабильность.

Частота среза (F c ) этого фильтра может быть найдена с помощью уравнения:

Уравнение можно изменить, чтобы найти значение C в для конкретного F c :

Вы нашли значение для R в при балансировке входных токов смещения, поэтому теперь все, что вам нужно, это выбрать частоту среза.Нижний предел человеческого слуха составляет 20 Гц, поэтому F c должен быть намного ниже этого значения, чтобы предотвратить ослабление низких частот. Идеально ниже 2–4 Гц.

Я предпочитаю слушать музыку с большим количеством басов, поэтому я выбрал для своего усилителя довольно низкий F c . Я начал с 1,5 Гц, но вы можете использовать более высокие или более низкие значения, если хотите. Просто убедитесь, что частота ниже 20 Гц, иначе низкие частоты будут слабыми.

С F c 1,5 Гц значение моего C в должно быть:

А 5.Конденсатор на 3 мкФ будет трудно найти, но довольно часто встречается близкое значение 4,7 мкФ. F c с конденсатором 4,7 мкФ будет:

F c 1,69 Гц довольно близко к моим желаемым 1,5 Гц, поэтому конденсатор 4,7 мкФ должен быть хорошим.

Поскольку C в находится непосредственно на пути входного аудиосигнала, тип используемого конденсатора будет влиять на качество звука. Следует избегать электролитических, керамических и танталовых конденсаторов.Лучше всего здесь будет звучать металлическая полипропиленовая пленка хорошего качества, а еще лучше — металлическая полипропиленовая пленка в масляном конденсаторе.

Установка низкочастотного отсечки в контуре обратной связи

Второй фильтр верхних частот присутствует в контуре обратной связи с R i и C i :

Частота среза этого фильтра должна быть в 3-5 раз на ниже , чем у F c C в \ R в фильтре высоких частот на входе.Если F c этого фильтра на выше , чем входной фильтр, усилитель будет передавать низкие частоты в контур обратной связи, с которыми он не может справиться. Это создаст напряжение на C и и вызовет появление постоянного напряжения на инвертирующем входе, которое будет усиливаться и вызывать искажения. Следовательно, входной фильтр (C в и R в ) должен определять нижнюю частоту полосы пропускания усилителя, а не фильтр контура обратной связи (C i и R i ).

Входной фильтр определяет нижнюю часть полосы пропускания, но C и все еще влияет на низкочастотный отклик. При меньших значениях C i басы будут мягче и менее яркими, но при больших значениях C i басы будут более плотными и более сильными.

Приведенная ниже формула даст вам отправную точку для значения C i :

.

Я уже нашел значения для R в , C в , R b и R i , поэтому значение моего C i должно быть больше, чем:

Округление до следующего общего значения емкости дает 220 мкФ.Давайте посмотрим, какая будет частота среза при этом. Мы можем использовать уравнение F c с R i и C i :

Теперь я проверю, не является ли 0,72 Гц в 3-5 раз ниже, чем 1,69 Гц F c моего входного фильтра:

Это в 2,3 раза меньше. Давайте попробуем несколько больших значений для C и , чтобы увидеть, что мы можем сделать лучше, чем это. Повторение расчета F c для конденсатора 330 мкФ дает 0,48 Гц.

3.В 5 раз меньше — это нормально, но я мог бы сделать даже лучше с конденсатором 470 мкФ. Повторение вычислений еще раз с конденсатором 470 мкФ дает F c 0,34 Гц.

Конденсатор емкостью 470 мкФ установит F c моего фильтра контура обратной связи в 4,9 раза ниже, чем F c моего входного фильтра. Это замечательно, поэтому я буду использовать конденсатор емкостью 470 мкФ для C и .

C i также находится в тракте аудиосигнала, поэтому следует использовать конденсатор хорошего качества.Емкость, вероятно, будет слишком высокой для использования полипропилена, поэтому вам, вероятно, придется использовать электролит. Однако существуют электролитические компоненты хорошего качества, такие как серия Elna Silmic II или Nichicon KZ, которые не должны отрицательно влиять на качество звука.

Установите обрезку высоких частот на входе усилителя

R b и C c образуют RC-фильтр нижних частот, который устанавливает верхний предел полосы пропускания усилителя на неинвертирующем входе:

В таблице данных C c показаны подключенными между неинвертирующим входом и инвертирующим входом.В этой конфигурации C c фильтрует радиочастоты и электромагнитные помехи, принимаемые входными проводами. К сожалению, это также увеличивает вероятность колебаний. Лучше всего подключить C c от неинвертирующего входа к земле, как показано на изображении выше. Таким образом, C c по-прежнему фильтрует радиочастоты, но он также действует как фильтр нижних частот, который устанавливает верхний предел полосы пропускания усилителя.

F c этого фильтра должен быть установлен значительно ниже самой низкой частоты радиовещания в вашем районе и намного выше верхнего предела 20 кГц для человеческого слуха.Радиочастоты вещания в США:

  • FM: от 87,5 до 108 МГц
  • AM: от 535 до 1605 кГц

Я решил начать с F c около 250 кГц. Она намного ниже самой низкой частоты AM-вещания (535 кГц), поэтому радиочастоты и большинство электромагнитных помех должны быть отфильтрованы. Кроме того, она намного выше верхней 20 кГц частоты человеческого слуха, поэтому более высокие звуковые частоты не будут ослабляться.

Чтобы найти значение для C c , которое дает F c , равное 250 кГц, я просто переставлю формулу частоты среза:

Поскольку 636 пФ не является обычным значением, я округлю до 680 пФ.С конденсатором 680 пФ F c становится:

Таким образом, конденсатор 680 пФ установит верхнюю частоту среза на 234 кГц, что достаточно близко к моему желаемому F c 250 кГц. C c также находится на пути прохождения сигнала, поэтому следует использовать конденсатор хорошего качества. Лучшими типами диэлектрика для аудиоконденсаторов в диапазоне пикофарадов являются серебряная слюда или полистирол.

Компоненты устойчивости R f2 и C f

R f2 и C f подавляют резонанс в контуре обратной связи и повышают стабильность:

R f1 , R f2 и C f образуют фильтр нижних частот в контуре обратной связи, но, как вы можете видеть из формулы в таблице данных, вычисление F c этого фильтра довольно сложно :

Лучше всего определять значения для R f2 и C f с помощью программного обеспечения для моделирования схем, такого как LTSpice.Однако это выходит за рамки данной статьи, поэтому я просто буду использовать значения, указанные в таблице.

Но если вы хотите поэкспериментировать, уменьшение значения C f повысит верхний F c полосы пропускания, а увеличение значения снизит его.

Сеть Zobel

C sn и R sn образуют сеть Zobel на выходе усилителя:

Сеть Zobel используется для предотвращения колебаний, вызванных индуктивными нагрузками.Это также предотвращает попадание радиочастот, улавливаемых проводами динамиков, обратно на инвертирующий вход усилителя через контур обратной связи.

На высоких частотах сопротивление C sn очень низкое, поэтому высокочастотный ток замыкается на землю. R sn ограничивает ток высокой частоты, поэтому нет прямого замыкания на землю, которое может превысить ограничение тока LM3886. Следовательно, меньшие значения R sn делают сеть Zobel более эффективной при фильтрации радиочастот, но также увеличивают частоту среза, что, в свою очередь, снижает ее эффективность.

В таблице данных указано значение 2,7 Ом для R sn и значение 100 нФ для C sn . Это делает F c :

589 кГц — это довольно много, тем более что самая низкая частота радиовещания AM составляет 535 кГц. Чтобы снизить это до более разумного уровня, я решил использовать 4,7 Ом для R sn и 220 нФ для C sn , что снижает F c до 154 кГц:

154 кГц намного выше предела 20 кГц человеческого слуха и намного ниже любых радиочастот, которые могут улавливать провода громкоговорителей.

Поскольку R sn должен шунтировать большие токи на землю, если усилитель колеблется, номинальная мощность должна быть не менее 1 Вт. C sn должен иметь низкий ESR и низкий ESL, с номинальным напряжением, превышающим размах выходного напряжения между направляющими. Чтобы свести к минимуму индуктивность, расположите сеть Zobel рядом с выходным контактом (контакт 4) и сделайте дорожки короткими.

Сеть Тиле

В то время как сеть Zobel уменьшает колебания, вызванные индуктивными нагрузками, сеть Thiele снижает колебания, вызванные емкостными нагрузками, обычно из-за длинных акустических кабелей.Это также предотвращает попадание радиочастот, улавливаемых проводами динамиков, обратно на инвертирующий вход усилителя через контур обратной связи.

Катушки индуктивности

имеют низкое сопротивление току низкой частоты и высокое сопротивление току высокой частоты. Звуковые сигналы имеют относительно низкую частоту, поэтому они беспрепятственно проходят через катушку индуктивности. Катушка индуктивности препятствует высокочастотному колебательному току, который заставляет протекать через резистор, который гасит его.

В техническом описании рекомендуется использовать резистор 10 Ом, 5 Вт параллельно с резистором 0.Индуктор 7 мкГн. В стереоусилителе будет одна сеть Тиле на канал. Они должны быть расположены вдали от входной схемы усилителя, чтобы предотвратить помехи от магнитных полей, создаваемых индуктором. Хорошее расположение — рядом с выходными клеммами динамика, немного разнесенными или под углом 90 ° друг к другу, чтобы предотвратить взаимодействие магнитного поля между ними.

Изготовление индукторов

Индукторы для сети Тиле представляют собой проволочные сердечники с воздушным сердечником, изготовленные путем наматывания эмалированной проволоки (магнитной проволоки) вокруг цилиндрического объекта.Поскольку катушка индуктивности будет пропускать полный выходной ток усилителя, провод должен быть толстого сечения. От 12 до 18 AWG было бы хорошо. Используйте этот калькулятор однослойной воздушной катушки, чтобы узнать, сколько витков вам нужно для определенного диаметра проволоки и диаметра катушки.

Или вы можете рассчитать индуктивность самостоятельно по этой формуле:

В своей сборке я использовал магнитный провод 14 AWG, так как он толстый и его легко найти. Диаметр 14 AWG составляет 1,62814 мм. Я планировал использовать стержень отвертки диаметром 11 мм для формирования катушки.Введя эту информацию в калькулятор индуктивности, я обнаружил, что мне нужно около 12 витков, чтобы получить индуктор 0,7 мкГн.

Конденсаторы развязки источника питания

LM3886 имеет один отрицательный контакт источника питания (контакт 4) и два положительных контакта источника питания (контакты 1 и 5). Для отрицательного вывода питания необходим собственный набор развязывающих конденсаторов, а для положительных выводов питания используется отдельный набор развязывающих конденсаторов.

Большие развязывающие конденсаторы обеспечивают длительный источник резервного тока при высоком низкочастотном выходе усилителя.Чем больше значение, тем лучше звучание низких частот. Типичные значения находятся в диапазоне от 470 мкФ до 2200 мкФ.

Разделительные конденсаторы средней емкости обеспечивают дополнительный ток для среднечастотного выхода. Они должны быть где-то между 10 мкФ и 220 мкФ.

Небольшие развязывающие конденсаторы очень быстро вырабатывают ток, помогая усилителю выводить более высокие звуковые частоты. Они также фильтруют шум и радиопомехи в блоке питания.

Разделительные конденсаторы также компенсируют паразитную индуктивность и сопротивление проводов питания и дорожек, ведущих к выводам питания микросхемы.Индуктивность и сопротивление препятствуют протеканию тока, который увеличивается с увеличением длины проводов и проводов. Поскольку источник питания находится относительно далеко от микросхемы, индуктивность и сопротивление являются проблемой. Чтобы максимизировать ток, протекающий к микросхеме, развязывающие конденсаторы следует размещать как можно ближе к выводам питания микросхемы.

Конденсаторы с более низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и более низкой эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL) являются лучшими типами для использования здесь.

Исследование Тома Кристиансена показывает, что керамический конденсатор X7R емкостью 4,7 мкФ, подключенный параллельно с электролитическим конденсатором 22 мкФ и электролитом 1000 мкФ, имеет значительно лучшие характеристики, чем подключенные параллельно конденсаторы на 100 нФ, 10 мкФ и 470 мкФ, рекомендованные в техническом описании. Это то, что я буду использовать в своем усилителе.

Цепь отключения звука

R m , C m и D1 образуют цепь отключения звука:

Когда ток, вытекающий из вывода отключения звука (вывод 8), меньше 0.5 мА, выход усилителя отключен, а когда ток больше 0,5 мА, выход не отключен.

Чтобы включить усилитель, нам нужно найти такое значение для R m , чтобы ток, протекающий через контакт 8, был больше 0,5 мА. Это можно найти с помощью этой формулы:

Для моего усилителя, работающего от напряжения питания ± 29,6 В,

Итак, мой R m должен быть меньше 54 кОм, чтобы ток на выводе 8 был больше 0.5 мА.

R m и C m создают постоянную времени, которая медленно уменьшает ток на выводе отключения звука при отключении питания усилителя и медленно увеличивает ток при включении усилителя. Стабилитрон на 16 В (D1) блокирует ток, протекающий через контакт 8, до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя диода (16 В). Это создает эффект плавного пуска / остановки, который постепенно увеличивает или уменьшает громкость, а не резко ее сокращает.

Время, необходимое для нарастания и спада тока, можно отрегулировать, изменив значения R m или C m в соответствии с формулой для постоянной времени RC:

Например, если мне нужен плавный пуск длительностью в одну секунду, я могу произвольно установить R m на 10 кОм, а затем найти значение для C m :

Таким образом, установка R m на 10 кОм и C m на 100 мкФ даст мне плавный старт длительностью в одну секунду.

Окончательная схема

Теперь, когда мы увидели, как рассчитать значения компонентов, мы можем приступить к проектированию компоновки печатной платы и схемы подключения. Если вы не хотите выполнять все вычисления, которые мы сделали выше, вы можете использовать значения, которые я использовал. Вот окончательная схема:

Примечание: метки компонентов соответствуют меткам на компоновке печатной платы, представленной ниже. Щелкните изображение, чтобы отредактировать схему или изменить значения компонентов.

Проектирование плана местности

Схема заземления вашего усилителя оказывает большое влияние на качество звука.При правильно спроектированной схеме заземления выход усилителя будет полностью бесшумным, когда источник подключен и музыка не воспроизводится. При плохо спроектированной схеме заземления усилитель может издавать очень заметный гул или жужжащий звук.

Ключом к правильной схеме заземления является отделение слаботочных заземлений от сильноточных. Слаботочные заземления — это заземление для входных цепей и контура обратной связи. Сильноточные заземления — это заземление, подводящее к разделительным конденсаторам источника питания, сети Zobel и динамикам.Сильные токи, протекающие через слаботочные заземляющие проводники, создают постоянное напряжение, которое может появляться на входе усилителя и усиливаться в виде шума.

Чтобы отделить слаботочные заземления от сильноточных, мы создадим несколько сетей заземления:

  • Заземление аудиовхода : Заземление кабеля аудиовхода
  • Заземление сигнала : Заземление входной цепи — R в , C c и R i / C i
  • Заземление динамика : Заземление динамиков
  • Заземление питания : Заземление для развязывающих конденсаторов источника питания, сети Зобеля, конденсатора отключения звука и вывода заземления LM3886

Эти заземления должны подключаться только один раз к набору клемм, называемому основным системным заземлением .Основное системное заземление расположено как можно ближе к накопительным конденсаторам источника питания. Основное заземление системы будет подключаться к проводу заземления сети через схему защиты контура заземления (поясняется позже) и шасси усилителя.

Отдельные сети заземления подключаются к основной системе заземления, так что земли с более высоким током находятся ближе к накопительным конденсаторам. На схеме ниже показано, как заказать заземление:

Заземление динамика и заземления аудиовхода проложено непосредственно от своих клемм на шасси к основному заземлению системы.

Проектирование макета печатной платы Дизайн печатной платы

также оказывает большое влияние на характеристики вашего усилителя. Ниже я расскажу о рекомендациях, которые я использовал при разработке этой топологии печатной платы. Печатная плата предназначена для одного канала, поэтому для стереоусилителя вам нужно будет собрать две платы:

Примечание. Компоненты компоновки печатной платы соответствуют приведенной выше схеме. Вы можете нажать на изображение выше, чтобы отредактировать компоновку печатной платы, изменить посадочные места компонентов и заказать печатную плату.

Печатная плата была разработана с помощью программного обеспечения для онлайн-дизайна EasyEDA. EasyEDA — это бесплатный программный продукт для разработки схем и печатных плат, который предлагает отличные цены на изготовление печатных плат по индивидуальному заказу.

Заказ печатных плат

Если вы нажмете кнопку «Fabrication Output» в редакторе плат EasyEDA, вы попадете на страницу, где вы можете заказать печатную плату. Вы сможете выбрать толщину меди, толщину печатной платы, цвет и количество заказа:

Заказал 5 плат за 17 долларов.10 долларов и они были доставлены примерно за 10 дней. Готовые доски отлично смотрятся. Все следы и печать получились очень чистыми и точными, ни на одной из плат не было дефектов. Вот одна из печатных плат:

Рекомендации по проектированию печатных плат

Сильные токи, протекающие через источник питания и выходные дорожки, будут создавать магнитные поля, которые могут генерировать токи в контуре обратной связи и входных дорожках, если они проложены параллельно друг другу. Это может исказить входной сигнал, поэтому лучше держать их подальше друг от друга или направлять под углом 90 °.Размещение их клемм для печатных плат на противоположных сторонах платы упростит их разделение при прокладке трасс.

Любое пространство между дорожками одной и той же цепи создаст петлю, которая может передавать или принимать электромагнитные поля. Следы для подачи питания и заземления должны быть проложены близко друг к другу, чтобы уменьшить площадь контура. Точно так же аудиовход и дорожки сигнала должны быть проложены близко друг к другу. Простой способ минимизировать площадь петли — использовать заземляющие поверхности на нижнем слое печатной платы, что я и сделал в этом макете.

Заземление питания и сигнальное заземление — единственные цепи заземления на печатной плате. Каждый из них имеет свою электрически изолированную заземляющую пластину на нижнем слое. Поскольку заземление питания несет большие токи, а сигнальное заземление — низкие токи, они хранятся отдельно до тех пор, пока не подключатся к основному заземлению системы. На верхнем слое печатной платы трассы источника питания, выхода и сети Zobel проходят через заземляющий слой питания. Трассы входа и обратной связи проходят по плоскости заземления сигнала.Следы для подачи питания были сделаны очень широкими, чтобы минимизировать сопротивление и индуктивность.

Контур обратной связи должен быть как можно короче, чтобы уменьшить площадь контура. Я обрезал выводы резистора обратной связи (R f1 ) и припаял его непосредственно к контактам 9 и 3, чтобы площадь контура была как можно меньше:

Индуктивность препятствует прохождению тока и создает резонанс с последовательно включенным конденсатором. Поскольку индуктивность увеличивается с увеличением длины дорожки, лучше делать все дорожки как можно короче.Это особенно важно для разделительных конденсаторов источника питания, контура обратной связи, входных цепей и сети Zobel. Держите компоненты этих схем вплотную к контактам микросхемы, чтобы следы были короткими.

У нас есть больше советов и приемов по проектированию печатных плат в нашей статье «Как сделать пользовательскую печатную плату», так что ознакомьтесь с ней, если вам интересно.

Соединяем все вместе

LM3886 — это усилитель на микросхеме Hi-Fi, поэтому для моего усилителя я использовал высококачественные компоненты аудио:

Общая стоимость обоих каналов составила около 118 долларов, не включая шасси, источник питания и детали проводки.Вы можете построить его намного дешевле с более дешевыми компонентами, если у вас ограниченный бюджет, просто не забудьте изменить посадочные места компонентов в топологии печатной платы.

Пайка и пайка

Перед тем, как припаять компоненты к печатной плате, используйте кусок наждачной бумаги с мелким зерном, чтобы удалить любые окисления с выводов компонентов. Это обеспечит более прочное паяное соединение и лучшую электропроводность.

Чтобы удерживать отдельные компоненты на месте во время пайки, используйте замазку, такую ​​как Sticky-Tac, на верхней стороне печатной платы.Начните пайку с самых маленьких компонентов и постепенно переходите к более крупным компонентам.

Старайтесь избегать стандартного оловянно-свинцового припоя 60/40 и используйте вместо него эвтектический припой 63/37. Припой 60/40 имеет широкий диапазон плавления, и когда он находится в нижней части диапазона, он становится пастообразным. Если компонент движется в пастообразной фазе, это может привести к образованию холодного паяного соединения. Меньший диапазон плавления эвтектического припоя ускоряет схватывание припоя и обеспечивает лучшее электрическое соединение.

Вот один канал моего усилителя после того, как я спаял компоненты:

Поиск шасси

Вам понадобится корпус, чтобы удерживать печатные платы и провода, а также для монтажа входных, выходных и силовых разъемов.Металлические корпуса — лучший тип, потому что они защищают усилитель от помех, вызываемых люминесцентными лампами, радио и сотовыми телефонами. К сожалению, бывает сложно найти шасси, которое подошло бы ко всему и при этом красиво выглядело. После долгих поисков я нашел компанию под названием Hi-Fi 2000, которая производит действительно хорошие металлические корпуса. Их веб-сайт на итальянском языке, но его можно перевести на английский. Я заказал их модель Galaxy 330 × 280 мм с передней панелью из черного анодированного алюминия толщиной 10 мм, и она отлично выглядит:

Они также выполняют сверление и печать на заказ, поэтому я попросил их настроить заднюю панель:

Перед тем, как заказать шасси, сделайте тестовую компоновку трансформатора, источника питания, печатных плат усилителя и радиаторов.Затем измерьте габаритные размеры, чтобы убедиться, что корпус подойдет ко всему.

Схема проводки внутри корпуса

После того, как печатные платы собраны и у вас есть шасси, самое время соединить все вместе. Схема электропроводки так же важна, как и схема печатной платы и схема заземления. Используйте приведенную ниже схему в качестве руководства для подключения различных частей вместе:

Щелкните изображение, чтобы просмотреть его в увеличенном виде.

Целью проводки является уменьшение или устранение электромагнитных помех между сильноточными и слаботочными проводами.Провода аудиовхода и провода заземления сигнала наиболее чувствительны к помехам от окружающих магнитных полей.

Провода питания, выходные провода динамика, трансформатор, выпрямительные диоды и провода сети переменного тока являются основным источником магнитных полей. Чтобы уменьшить помехи, держите аудиовход и сигнальные провода заземления подальше от этих частей или проложите их под углом 90 °, если их разделение неизбежно. Если вы сориентируете входную сторону печатных плат усилителя рядом с входными клеммами на шасси, провода можно будет сделать короткими и вдали от источников помех.

Любое пространство между проводами одной и той же цепи создаст петлю, которая может передавать или принимать электромагнитные поля. Чтобы свести к минимуму площадь петли, следующие наборы проводов должны быть плотно скручены вместе:

  • Горячие и нейтральные провода сети переменного тока от входной клеммы до трансформатора
  • Провода нулевого и вторичного напряжения переменного тока от трансформатора к источнику питания
  • V +, V- и провода заземления от источника питания к каждой плате усилителя
  • Провода выхода динамика и заземления динамика от печатной платы усилителя / заземления основной системы к клеммам шасси
  • Аудиовход и провода заземления входа от входных клемм к платам усилителя

Три провода источника питания (V +, V- и заземление) соединяют выход постоянного тока источника питания с каждой печатной платой усилителя.Эти провода должны быть толстыми, как можно более короткими и плотно скрученными. Я использовал 14 AWG, но все, что больше 18 AWG, подойдет.

По входным проводам и сигнальным заземляющим проводам протекают только слабые токи, поэтому они не обязательно должны быть толстого сечения. Я использовал твердый сердечник 22 AWG, который хорошо работает, потому что его можно скрутить в тугую катушку.

Кабели аудиовхода, идущие от источника к шасси усилителя, могут улавливать помехи. Если это становится проблемой, вы можете установить конденсатор емкостью 1 нФ между землей каждой входной клеммы и шасси, чтобы отфильтровать его.

Заземляющий провод сети должен быть прикреплен непосредственно к шасси с помощью болта и кольцевой клеммы. Я бы также использовал стопорную гайку или стопорную шайбу, чтобы предотвратить ее ослабление. Все металлические части усилителя (например, радиаторы) должны быть электрически подключены к шасси, чтобы обеспечить заземление для любых сетевых напряжений, которые могут контактировать с ними в случае неисправности.

Основное заземление системы подключается к цепи защиты заземления (обсуждается ниже), которая затем подключается к шасси.Схема защиты от заземления может подключаться к шасси через болт, где провод заземления сети подсоединяется к шасси, или в отдельном месте.

Две сети Тиле расположены рядом с выходными клеммами динамика. Чтобы предотвратить взаимное влияние индукторов, они должны быть расположены на расстоянии друг от друга или ориентированы под углом 90 ° друг к другу.

Вот как я установил все внутри своего корпуса. Печатная плата правого канала установлена ​​в перевернутом виде, так что сторона ввода платы находится близко к RCA и 3.Входные клеммы 5 мм. При таком расположении радиаторы обеспечивают некоторую защиту от сетей Тиле и проводов переменного тока, ведущих к трансформатору:

Щелкните изображение, чтобы просмотреть его в увеличенном виде.

Схема защиты контура заземления

ЦЕПИ ЗАЩИТЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ МОГУТ БЫТЬ НЕЗАКОННЫМИ В НЕКОТОРЫХ ЗОНАХ. ПОЖАЛУЙСТА, ПРОВЕРЬТЕ СВОЙ МЕСТНЫЙ КОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЛИ ПРОКОНСУЛЬТИРУЙТЕСЬ С ЭЛЕКТРИКОМ ПЕРЕД УСТАНОВКОЙ ЭТОГО…

Когда вы подключаете источник звука с питанием к усилителю, магнитные поля от трансформатора источника и проводов источника питания могут быть связаны с проводами заземления входных аудиокабелей.Это называется контуром заземления, и он может создавать шум на выходе вашего усилителя.

Схема защиты контура заземления прервет ток контура заземления:

В нормальных условиях эксплуатации низковольтные токи контура заземления протекают через резистор (R1) на землю (шасси). Резистор снижает этот ток и размыкает контур заземления. В случае сильноточного замыкания ток короткого замыкания может протекать через диодный мост на землю. Обратите внимание, что шасси ДОЛЖНО быть электрически подключено к заземляющему проводу сети, чтобы предотвратить попадание сетевого напряжения на металлическое шасси в случае неисправности.Конденсатор предназначен для фильтрации любых радиочастот, принимаемых шасси.

Если используется схема защиты контура заземления, все входные и выходные клеммы должны быть электрически изолированы от шасси. В противном случае схема защиты контура заземления будет полностью отключена проводами заземления входа / выхода, которые соединяются с заземлением основной системы.

Схема защиты контура заземления может быть жестко смонтирована, но немного проще монтировать компоненты на печатной плате. Клемма «PSU 0V» подключается к основному заземлению системы.Терминал «Шасси» подключается к шасси:

Щелкните изображение, чтобы отредактировать компоновку, изменить посадочные места компонентов и заказать печатную плату.

Как это звучит?

Усилитель, который я построил, звучит невероятно хорошо. Это лучший усилитель, который у меня когда-либо был. Бас очень глубокий и чистый. Вы действительно можете это почувствовать. Высокие частоты чистые, но совсем не резкие. Я слышу детали в песнях, о которых даже не подозревал. Поверьте, если вы создадите усилитель с LM3886, вы не будете разочарованы.Он определенно оправдывает свою репутацию усилителя Hi-Fi. Видео в начале поста даст вам представление о том, как это звучит.

Это примерно покрывает большую часть того, что вам понадобится для создания превосходно звучащего усилителя Hi-Fi с LM3886. Из-за длины этого поста я решил не описывать блок питания в деталях, но, возможно, сделаю это в будущем.

Если вы заинтересованы в создании других усилителей, у нас также есть руководство по созданию усилителя мощностью 25 Вт с TDA2050, а также по созданию 10 Вт стерео и мостовых усилителей с помощью TDA2003.

Спасибо, что прочитали … Если у вас есть какие-либо вопросы по этой сборке, не забудьте оставить их в комментариях ниже, и мы постараемся на них ответить. И обязательно поставьте лайк, поделитесь и подпишитесь, если вы нашли это полезным! Поговорим с тобой в следующий раз…


Лучшая самостоятельная реализация клона LM3886 80W gainclone — Neurochrome

Измерения производительности LM3886 Done Right показаны ниже. THD + N в зависимости от выходной мощности соответствует характеристикам, указанным в листе данных LM3886.

THD + N в зависимости от частоты показан ниже. Производительность LM3886DR на самом деле на лучше , чем производительность LM3886, указанная в паспорте! Это говорит о качестве компоновки LM3886DR.

Повторение этих измерений с нагрузкой 4 Ом дает следующие результаты. Как и ожидалось, THD + N немного выше при нагрузке 4 Ом.

График THD + N в зависимости от частоты, приведенный выше, был измерен с полосой измерения 60 кГц, чтобы включить как минимум три гармоники 20 кГц.Однако, в частности, для усилителей класса D, все чаще используются измерения THD + N в зависимости от выходной мощности на трех частотах: 100 Гц, 1 кГц и 6,67 кГц. Это позволяет регистрировать не менее трех гармоник всех тестовых частот в полосе измерения 20 кГц. Я измерил LM3886DR соответствующим образом, и результат показан ниже.

THD на выходе 1 Вт при нагрузке 8 Ом довольно низок, как видно из спектра гармоник ниже. Интересно отметить спектральные составляющие интермодуляционных искажений, связанные с сетью.При почти 110 дБ ниже основного сигнала они вряд ли являются проблемой. Просто интересное свидетельство отказа от питания LM3886.

Гул в сети на самом деле очень низкий, как показано на графике ниже.

Многотональный IMD показан ниже. Самый высокий нарушитель проверяет уровень сигнала на 112 дБ ниже пика сигнала, который должен обеспечивать 45 Вт на нагрузке 8 Ом.

Двухтональный тест интермодуляционных искажений 18 кГц + 19 кГц (1: 1) часто используется в качестве индикатора коэффициента усиления контура, доступного на частоте 20 кГц.Как показано ниже, IMD у LM3886DR неплохие.

SMPTE IMD 60 Гц + 7 кГц, с другой стороны, часто используется для устранения тепловых проблем в усилителе. Как показано ниже, LM3886DR проходит успешно.

Зигфрид Линквиц утверждает, что измерение интермодуляционных искажений (IMD) 1 кГц + 5,5 кГц является одним из измерений, которое в большей степени указывает на воспринимаемое качество звука. Он основывает этот аргумент на том факте, что продукты IMD в этом измерении попадают в частотный диапазон, в котором ухо является наиболее чувствительным (см. Кривые Флетчера-Мансона для более подробной информации).Я думаю, что этот аргумент имеет большой вес, поэтому я измерил LM3886DR соответствующим образом. Измерение показано ниже. Обратите внимание, что из-за ограничения в источнике интермодуляционных искажений DFD APx525 используемые частоты должны быть целыми числами, кратными друг другу. Таким образом, я измерил на 917 Гц (5500/6) + 5,5 кГц. Я выполнил это измерение при 1,0 Вт. Результат показан ниже.

Наконец, я измерил усиление и равномерность усиления в звуковом диапазоне. Как видно ниже, усиление очень ровное, с небольшим спадом к верхнему краю звукового диапазона.

Усилитель звука мощностью 65 Вт

Здесь мы представляем мощный усилитель звука, основанный на популярном LM3886. Принципиальная схема была взята из технического описания устройства, и мы построили небольшую печатную плату, чтобы упростить задачу.

Усилитель

LM3886 стал популярным благодаря простоте использования, высокой выходной мощности, низкому уровню искажений и встроенной защите от коротких замыканий и теплового разгона. От ИС усилителя мощности больше нечего и просить.Просто стройте и наслаждайтесь….

Эта схема усилителя способна выдавать около 65 Вт непрерывной средней мощности на нагрузку 4 Ом и около 35 Вт на нагрузку 8 Ом с 0,1% THD + N в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.

Сборка усилителя

Здесь мы предоставляем печатную плату для монофонического усилителя. Если вы хотите иметь стерео версию, вы должны построить две идентичные моно-схемы (по одной для каждого аудиоканала). Требуемые резисторы — типа 1/4 Вт, за исключением R4, который должен выдерживать около 5 Вт.Для стереоусилителя лучше использовать резисторы с низким допуском, 1%.

LM3886 требует достаточно большого радиатора на таком уровне, чтобы схема тепловой защиты не работала в нормальных условиях. Радиатор следует выбирать таким образом, чтобы рассеивать максимальную мощность ИС для данного напряжения питания и номинальной нагрузки (для получения более подробной информации см. Лист данных LM3886). Неадекватный теплоотвод вызовет срабатывание схемы теплового отключения и ограничит выходную мощность.

Есть еще один важный аспект; корпус LM3886T не имеет электрической изоляции.Радиатор будет иметь потенциал V, когда LM3886 установлен непосредственно на радиаторе. Используйте слюдяную шайбу в дополнение к термопасту, если вы хотите, чтобы радиатор был изолирован от V-.


Питание усилителя

Схема может питаться от относительно простого симметричного блока питания ± 28-35В. Блок питания должен обеспечивать мощность более 100 Вт в экстремальных условиях. Для питания усилителя достаточно трансформатора 2×25 В, выпрямительного моста и некоторых фильтрующих конденсаторов.

Загрузки

Усилитель звука мощностью 65 Вт, компоновка печатной платы


Artwork by A.G

LM3886 оригинал, стереоусилитель — Kit-Amp

Самый удачный вариант при неинвертирующем включении. Используются только качественные комплектующие. В подъезде установлен качественный полипропиленовый, пленочный конденсатор. В цепь NF устанавливается качественный неполярный электролит, опять же зашунтированный полипропиленовым пленочным конденсатором.
Усилитель совсем немного уступает LM1875 по самому верху, однако середина и низ бьют безоговорочно. При достаточно качественном источнике усилитель субъективно не требует какой-либо коррекции в виде тембрального блока. Возможные неприятности «ловились», в связи с чем усилитель получался относительно холодным даже на мощностях, близких к максимальным.
Не подключайте клеммы «-» выхода динамика друг к другу!
Требуется два полярных источника питания, также требуется отвод тепла в виде радиатора.Площадь радиатора очень приблизительно может быть рассчитана исходя из потребности в 20 кв. См. на 1 Вт выходной мощности одного канала.

Максимальная долговременная мощность:
68 Вт при 4 Ом при +/- 28 В
38 Вт при 8 Ом при +/- 28 В
50 Вт при 8 Ом при +/- 35 В
THD
THD 0,1% в диапазоне 20 Гц — 20 кГц при вышеуказанные мощности
THD 0,03% при 60 Вт на 4 Ом и 30 Вт на 8 Ом
Отношение сигнал / шум ≥ 92 дБ
Защита выхода из KZ на землю и силовые шины
Максимальная токовая защита 7A
Защита от перегрева

Класс усилителя AB
Встроенная защита Есть
Чип LM3886
Прирост 33
Максимальное напряжение питания (биполярное / постоянное) DC 35 В
Минимальное напряжение питания (биполярное / постоянное) DC 15 В
Количество каналов стерео
Мощность при 4 Ом 68 Вт
THD 0.03% при 60 Вт при 4 Ом и 30 Вт при 8 Ом

Чип-усилитель LM3886 с открытым исходным кодом. — (мис) Приключения в Hi-Fi

Решил собрать для друга усилитель. Есть несколько хороших микросхем для усилителей, и несколько месяцев назад мне удалось купить пару новых операционных усилителей LM3886 за 5 фунтов стерлингов у продавца на DIYAudio. После того, как был выбран чип, был найден подходящий макет. Как бы мне ни хотелось попробовать Neurochrome LM3886DR, стоимость плат слишком высока для этого проекта.Я рассматривал платы CircuitBasics, но их физический размер немного увеличил стоимость. К счастью, с точки зрения времени, недавний тред на DIYAudio был посвящен созданию макета печатной платы с открытым исходным кодом для LM3886. Несмотря на то, что он был инициирован и в значительной степени разработан пользователем 00940, был внесен некоторый вклад от других, в том числе советы Тома Кристиансена из Neurochrome, что привело к тому, что должно быть хорошей реализацией. Файлы Gerber, набор файлов, необходимых для лаборатории печатных плат для производства вашего проекта, находятся в свободном доступе для использования и модификации здесь.Изготовление десяти усилительных плат обошлось мне менее чем в 6 фунтов стерлингов.

Открытый исходный код LM3886 PCB

Источник питания любезно предоставлен Брайаном Беллом, бывшим владельцем Chipamp.com. После передачи контроля над этой небольшой компанией другому человеку, компания, казалось, пошла под откос, но после ее кончины Брайан щедро выпустил созданные им конструкции, включая этот блок питания, в общественное достояние. Если размеры платы не превышают 100 мм X 100 мм, стоимость изготовления и почтовых услуг будет незначительной, опять же менее 6 фунтов стерлингов.Файлы Gerber можно найти здесь.

Chipamp.com Печатная плата блока питания, теперь в открытом доступе

Требования к источнику питания были рассчитаны с использованием отличного руководства на веб-сайте Circuitbasics. Я стремлюсь к 30 Вт на канал на динамики 8 Ом, поэтому мой трансформатор должен иметь вторичные обмотки ± 18 В с минимальным номиналом 100 ВА. Я остановился на 160 ВА, так как они были на 10 фунтов дешевле, чем 120 ВА от того же производителя.

Конструкция плат блока питания относительно проста, но есть несколько моментов, на которые следует обратить внимание.При установке разъемов под платой провода помещаются очень близко к обрезанным выводам диодов. R3 припаян к обратной стороне печатной платы. Платы измеряли ожидаемые +/- 27 В. Анод светодиода входит в круглую, а не квадратную площадку.

Chipamp.com БП. Обратите внимание на разъемы переменного тока под диодами. Ожидаемое напряжение составляет 27 В от трансформатора +/- 18 В.

Что касается платы усилителя, то при этой сборке следует учесть несколько важных моментов. Во-первых, это включение резистора SMD… Я не осознавал этого, когда заказывал платы.Мне нужно было посмотреть, как паять эти компоненты, но это было несложно. Второй — это размещение индуктора. На первой плате я установил резистор R10, не задумываясь о размещении катушки индуктивности. Для второй платы я поместил резистор внутрь катушки. Я остался со спецификацией, созданной 00940 для плат, и поэтому они набиты деталями хорошего качества, Vishay, Nichicon, TDK, Kemet, Wima и так далее.

Обратите внимание на резистор SMD рядом с радиатором с обратной стороны плат усилителя.Как только все припаяно, я очищаю нижнюю часть плат изопропанолом на 99,9%. Эти микросхемы LM3886 представляют собой изолированные корпуса, поэтому требуется только термопаста. Проверьте, какой у вас тип, прежде чем прикреплять оба модуля к радиатору. Здесь вы можете увидеть различные способы монтажа индуктора, правый канал лучше с резистором внутри индуктора.

В стандартный пример компоновки входят два так называемых дополнительных компонента стабильности. В сети Тиля используется резистор 10R, подключенный параллельно к 0.Индуктор 7uH. Индуктор формируется путем наматывания покрытой эмалью проволоки вокруг цилиндрического каркаса, например ручки. Чтобы рассчитать необходимое количество витков и длину, я использовал калькулятор с этого сайта.

Для тестирования платы усилителя необходимо прикрепить к радиатору для теплового охлаждения. Я также разместил пару резисторов мощностью 2 Вт последовательно с выводами питания от блока питания к усилителям. Недорогие колонки просто необходимы на всякий случай. К счастью, с первой попытки все заработало.

После тестирования начинается процесс сборки корпуса HiFi2000 Pesante. Я использую дополнительную опорную пластину, так как она слишком тяжелая для стандартной опоры. Вы можете заметить пару дополнительных переключателей в этой сборке. Первоначально я намеревался включить ЦАП PiZero и стример, но у меня были проблемы с шумом, которые я не мог решить. Два переключателя питания должны были позволить независимое отключение блоков питания усилителя и трансформатора Pi. Переключатель рядом с входами RCA — это селектор, позволяющий использовать либо внешние источники, либо прямое питание от внутреннего ЦАП.

Чтобы устранить или уменьшить шум в максимально возможной степени, я уделил особое внимание правильным методам заземления и компоновки. Я не сомневаюсь, что могло бы быть лучше, но в нынешнем виде усилитель для моих ушей почти бесшумный, когда не играет музыка. Я сохранил хорошее разделение между элементами питания и усилителями и соответствующей сигнальной проводкой. Я перемыл заземления на отдельных платах блока питания и соединил их с заземлением усилителей в звездообразное заземление, состоящее из разъема Wago 221.Один провод выходит из этой звезды для подключения к цепи заземления (подробно описанной в этой сборке) перед тем, как перейти к защитному заземлению шасси. Как подробно описано другими, должно быть только одно соединение с шасси. Вы также можете заметить, что я удалил анодирование вокруг отверстий для винтов / болтов на корпусе, чтобы обеспечить непрерывность.

Блок-схема подключения моей установки. Есть небольшое отличие от готового усилителя, а именно два переключателя, которые не показаны на этом изображении.

Я протестировал укомплектованный усилитель с динамиками Wharfedale 220 и источником Chromecast Audio, так как это то, что будет использовать получатель, и я очень им доволен.

С точки зрения стоимости, усилитель может быть сконструирован разными способами в зависимости от бюджета. Я выбрал два трансформатора и блоки питания, потому что хотел попробовать что-то отличное от последнего построенного мной чипа.

  • Две платы блока питания и детали — 25 фунтов стерлингов
  • Два трансформатора — 42 фунта стерлингов
  • Две платы усилителя и достойные детали — 41 фунт стерлингов (мои операционные усилители были куплены из вторых рук, поэтому бюджет немного больше)
  • Схема наземного подъема — 4,50 фунтов стерлингов
  • Шасси, основание и почтовые расходы — 93 £
  • Разные элементы сборки, переключатели, разъемы и т. Д.- £ 20

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

DIY LM3886 Чип-усилитель (Gainclone) Комплект

Джованни Милитано

4706 Усилитель Gaincard и усилители Gainclone

Так что же такое усилитель Gainclone? Первоначально термин «усилитель Gainclone» обычно понимался как клон усилителя карты 47 Laboratory Gain .Простой усилитель Gaincard основан на интегральной схеме (IC) LM3875 компании National Semiconductor (ныне Texas Instruments). Усилитель 47 Laboratory Model 4706 Gaincard имеет следующие особенности:

  • 9 частей на канал на основе LM3875 IC
  • Очень короткий проход сигнала и петля NFB
  • Фильтр блока питания с конденсаторами от 1000 мкФ до 2200 мкФ
  • Регулировка напряжения с помощью трансформатора с сердечником 170 ВА
  • Выходная мощность 50 Вт (25 Вт на канал)

Однако со временем для многих усилитель Gainclone теперь обычно понимается как любой малокомпонентный усилитель, основанный на высокомощной ИС и предназначенный для высококачественного звука.На фотографии 1 ниже показана карта 47 Laboratory Model 4706 Gaincard, которая продается по цене около 3300 долларов США. Несмотря на высокую розничную стоимость Gaincard, вы легко сможете самостоятельно построить отличный звуковой клоновый усилитель примерно за 200–300 долларов США.

Фотография 1: 47 Лабораторная модель 4706 Gaincard и Power Humpty

Усилитель модели 4706 Gaincard был представлен в 1999 году компанией 47 Laboratory. Усилитель Gaincard с его нетрадиционным дизайном, который имел гораздо меньше деталей, меньшую емкость и более простую конструкцию, чем аналогичные усилители Hi-Fi мощности.Усилитель Gaincard вызвал недоумение в сообществе аудиофилов, когда было обнаружено, что усилитель Gaincard стоил менее 100 долларов США по частям, но продавался за 3300 долларов США с его небольшим блоком питания. Споры возникли после ряда положительных отзывов журналов об усилителе Gaincard. Перенесемся на несколько лет вперед, и теперь Gainclone, вероятно, является наиболее часто создаваемым и известным проектом усилителей DIY среди аудио-энтузиастов. В этом DIY Audio Project я пробегаюсь по сборке усилителя Gainclone LM3886 для себя, чтобы показать, насколько просто можно построить эти усилители и услышать звук клона Gain для себя.


LM3886 PCB от chipamp.com

Итак, теперь вы заинтересованы в создании чип-усилителя Gainclone для себя и задаетесь вопросом, с чего же, черт возьми, начать? Вы можете начать с сайта chipamp.com, где вы можете приобрести печатные платы (PCB) и комплекты деталей для усилителей LM1875 (20 Вт) и LM3886 (68 Вт). Это оставляет вам поиск оставшихся деталей, силового трансформатора и корпуса. На фотографии 2 показана печатная плата усилителя LM3886 и печатная плата блока питания от chipamp.com. Это доски очень хорошего качества с короткими и толстыми следами. Я использовал эту печатную плату для ряда сборок усилителей gainclone.

Фотография 2: Печатная плата усилителя и блока питания LM3886 с сайта chipamp.com

Подробную информацию об этой неинвертирующей схеме усилителя LM3886, печатной плате и реализации см. В Руководстве пользователя неинвертируемого комплекта LM3886 — (PDF 280 КБ). Для справки, схема усилителя из приведенного выше руководства пользователя показана ниже на рисунке 1.

Рисунок 1: Схема усилителя на микросхеме LM3886 (клон усиления)

Схема усилителя построена на микросхеме LM3886 (фото 3). LM3886 — это высокопроизводительный усилитель мощности звука, способный выдавать 68 Вт постоянной средней мощности на нагрузку 4 Ом и 38 Вт на нагрузку 8 Ом с 0,1% THD + N в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Для получения полной информации и рабочих параметров микросхемы LM3886 см. Техническое описание LM3886 — (PDF 1.2MB). Коэффициент усиления схемы усилителя LM3886 установлен около 33.Чтобы настроить усиление в соответствии с конфигурацией Hi-Fi, обратитесь к руководству пользователя или таблице данных LM3886 выше.

Фотография 3: LM3886TF Itegrated Circuit (IC)

Для справки, схема источника питания, также из руководства пользователя, показана ниже на рисунке 2. Обратитесь к диаграммам в техническом описании, чтобы выбрать шины напряжения источника питания для усилителя, которые лучше всего подходят для нагрузки динамика, которую вы собираетесь использовать. Использование силового трансформатора мощностью от 160 до 300 ВА будет подходящим для сборки усилителя стерео клона.Для своих более поздних сборок я использовал платы 250-300 ВА и двойные моно блоки питания. Дополнительные инструкции по выбору подходящего силового трансформатора см. В разделе 2.1 «Выбор трансформатора» Руководства пользователя неинвертированного комплекта LM3886.

Рисунок 2: Схема блока питания усилителя LM3886


Конструкция — Чип-усилитель LM3886 (Gainclone) Комплект

Для своей сборки gainclone я купил печатные платы для неинвертированного усилителя LM3886 и источник питания от chipamp.com. Я отказался от частичного набора, который включает в себя микросхему LM3886, выпрямители, конденсаторы и резисторы, потому что у меня уже были почти все необходимые компоненты под рукой. Для резисторов я решил использовать резисторы из углеродной пленки, которые у меня были под рукой. Углеродные резисторы стандартно рассчитаны на 0,5 Вт, и вы должны установить их, как показано на фотографии 4, чтобы они соответствовали печатной плате, размер которой соответствует компактным резисторам. Для моих последующих сборок усилителей усиления, сделанных своими руками, я использовал компактные металлопленочные резисторы мощностью 0,5 Вт 1%, которые хорошо зарекомендовали себя.Обратите внимание, что резисторы Zobel и дренажные резисторы должны быть рассчитаны на 2 Вт или больше. Для фильтрующих конденсаторов емкостью 10000 мкФ, показанных в блоке питания, я использовал конденсаторы емкостью 15000 мкФ, которые у меня также были под рукой, и которые подходили к печатной плате блока питания. Конденсаторы действительно влияют на звук, и использование конденсаторов хорошего качества приведет к улучшению звука. Мне нравятся результаты, полученные с использованием конденсаторов Nichicon Muse, Panasonic, Black Gate и WIMA. Полупроводники — National LM3886, а диоды — сверхбыстрые MUR860, которые я имел в своей коллекции в качестве образцов.Тороидальный трансформатор, используемый для сборки усилителя с клонами усиления, представляет собой Plitron на 160 ВА с двойными вторичными обмотками 22 В переменного тока, восстановленный из предыдущей сборки усилителя. Радиаторы, которые я использовал, больше, чем требуется, также от предыдущей сборки усилителя DIY.

Фотография 4: Печатная плата усилителя LM3886 IC в сборе с Heasink

Что касается меня, я всегда считаю, что самая сложная часть проекта усилителя своими руками — это часто корпус. Я построил несколько ламповых усилителей на простом алюминиевом шасси Hammond, поэтому я решил использовать корпус Hammond, так как у меня уже были радиаторы для усилителя.Шасси 1444-32 Hammond можно было приобрести в Виннипеге в компании Tip Top Electronic Supply по цене около 33 долларов (май 2006 г.). Алюминий — хороший материал для изготовления корпусов проектов, поскольку его легко сверлить, подпиливать и шлифовать.

Фотография 5: Hammond 1444-32 Алюминиевый корпус

Для подключения к сети я использовал розетку IEC на 6 А со встроенным фильтром электромагнитных помех. Как и многие другие детали, розетка IEC была переработана из мертвого компьютерного монитора на ЭЛТ.В держателе предохранителя (также из моей корзины для использованных запчастей) находится плавкий предохранитель на 2 ампера. При подключении проводов ознакомьтесь с действующими электротехническими нормами, действующими в вашем регионе, и следуйте им.

На фото 6 ниже показана обратная сторона сборки усилителя на микросхеме LM3886. Я скрутил все провода переменного тока вместе и по очевидным причинам держал входы RCA и плату усилителя близко друг к другу и подальше от переменного тока. На фотографии вы также можете увидеть заземление звезды. Шасси оказалось немного больше, чем требовалось, поэтому этот усилитель можно было легко разместить в корпусе меньшего размера.Шасси и радиаторы больше, чем требуется, поэтому я не стал добавлять вентиляцию в корпус, поскольку в этом не было необходимости. Однако, если вы используете радиаторы меньшего размера, обязательно обеспечьте вокруг них воздушный поток для охлаждения. На передней панели усилителя gainclone находится небольшой выключатель питания со встроенным светодиодом, который выводится на плату источника питания.

Фотография 6: Микросхема усилителя LM3886 (Клон усиления) Схема подключения

Сзади усилителя LM3886 gainclone, показанного на фотографии 7, вы можете увидеть, что использовались простые никелированные гнезда RCA и клеммы для крепления динамиков.Ручки корпуса — это старые ручки шкафов. Вот и все, мой первый усилитель gainclone, в который вложено менее 100 долларов. Если вам нужно купить все детали для себя, включая красивый корпус, вы должны запланировать потратить около 300 долларов США. С наборами и направляющими от chipamp.com весь процесс станет для вас довольно простым.

Фотография 7: Чип-усилитель LM3886 (Gainclone), вид сзади

Перед тем, как использовать усилитель gainclone в первый раз, необходимо проверить и убедиться в отсутствии значительного смещения постоянного тока на выходных клеммах усилителя.Для проверки используйте мультиметр, чтобы проверить выходы усилителя на наличие постоянного напряжения. Для этого теста источник не требуется. Не нужно беспокоиться о смещении постоянного тока менее 50 мВ. Также обратите внимание, что на пути прохождения сигнала нет конденсаторов блокировки постоянного тока, поэтому вы также должны убедиться, что ваш источник имеет конденсаторы блокировки постоянного тока на выходе и не является источником постоянного тока.


Звук — LM3886 Chip Amplifier (Gainclone) Kit

Когда я впервые запустил самодельный усилитель Gainclone LM3886, я сразу был поражен доступной мощностью, уровнем детализации и приятным басовым откликом.Усилитель Gainclone LM3886 звучал намного лучше, чем я ожидал, и намного лучше, чем следовало бы, учитывая простоту и тот факт, что я использовал недорогие компоненты и источник питания 160 ВА.

Фотография 8: Чип-усилитель LM3886 (Gainclone), вид спереди и сверху

Для проверки компонентов я сравнил звук этого усилителя LM3886 с клоном усиления с комплектом лампового усилителя DIY K-12M, который я недавно построил. Сравнение усилителя на микросхеме LM3886 и лампового усилителя K-12M справедливо, поскольку они оба являются усилителями DIY и имеют одинаковую цену (около 200-300 долларов США).Однако на этом сходство заканчивается. Основное различие между двумя самодельными усилителями — выходная мощность — на 8 Ом ламповый усилитель K-12 составляет около 8 Вт, а LM3886 — 35 Вт +. С практической точки зрения микросхема-усилитель LM3886 гораздо более гибкая, поскольку имеет гораздо большую доступную мощность и может легко управлять широким спектром нагрузок на динамики. Для сравнения прослушивания я использовал динамики с номинальной чувствительностью 91 дБ / 1 Вт / 1 м и низким и средним уровнями прослушивания. Я обнаружил, что между двумя разными усилителями я предпочитаю низкие частоты усилителя на микросхеме LM3886, а не лампового усилителя.Ламповый усилитель К-12М обладает превосходными средними характеристиками. Высокочастотная характеристика Gainclone LM3886 еще более расширена и четче. По стоимости оба этих усилителя, сделанных своими руками, звучат очень хорошо. Я дам К-12М лишь небольшое преимущество из-за его средних характеристик. Тем не менее, иногда и с некоторыми записями усилитель LM3886 gainclone действительно звучит для меня более детально.


Другие проекты усилителей на микросхеме / клонах усиления

Компактный модульный усилитель

Gainclone на базе LM3886

Отправлено в 00:24 в заказных работах по atm-audio

В 1999 году компания 47 Labs представила усилитель Gaincard. Gaincard потрясла аудиофилов своим нетрадиционным дизайном. Его дизайнер Джунджи Кимура считал, что меньше значит больше и что только самое простое может вместить самое сложное. Помня эту идею, он разработал продукт, который имел меньше деталей, меньшую емкость и более простую конструкцию, чем практически все, что ему предшествовало. Его особенности включают в себя наименьшее в мире количество деталей (девять на канал), самую короткую в мире длину пути прохождения сигнала (32 мм) и самую короткую в мире петлю отрицательной обратной связи (9 мм), а также установку 56-ваттного чипа: LM3875.

Не все согласятся, что все конструктивные особенности Gaincard желательны, на самом деле, эти методы строительства противоречили общепринятым представлениям того времени. Но независимо от заявлений и принятых принципов дизайна, главное — качество продукта. И Gaincard никого не оставил равнодушным.

▶ Клон усиления на основе LM3886

Благодаря успеху Gaincard, сообщество DIY начало создавать реплики или «клоны» Gaincard с использованием усилителей на интегральных схемах LM3875 в попытке увидеть, можно ли получить хороший звук, отсюда термин: «клон усиления».Концепция дизайна расширилась и стала очень популярной за последние несколько лет, и в исходную схему приложения были внесены различные модификации или улучшения.

Рисунок 1. Микросхема LM3886.

В настоящее время LM3886, который является переработанной версией своего брата LM3875, является одним из лучших компактных усилителей HiFi. Он способен выдавать 68 Вт непрерывной средней мощности на нагрузку 4 Ом и 38 Вт на нагрузку 8 Ом с 0,1% THD + N в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.LM3886 поддерживает превосходное отношение сигнал / шум более 92 дБ с типичным минимальным уровнем шума 2,0 мкВ. Он демонстрирует чрезвычайно низкие значения THD + N 0,03% при номинальной нагрузке по звуковому спектру и обеспечивает отличную линейность с типичным значением IMD (SMPTE) 0,004%. Он работает в классе AB-A (сопряженный) с полностью симметричной структурой, и причина его популярности заключается в очень низком уровне искажений, минимальном количестве внешних компонентов и низкой стоимости. При правильной компоновке и выборе компонентов вы можете создать высококачественный аудиоусилитель Hi-Fi, который будет конкурировать с высококачественными усилителями, продаваемыми в розницу за несколько тысяч долларов и более.

▶ Компактный модульный усилитель Gainclone с чипом LM3886

В atm-audio мы разработали компактный модульный усилитель gainclone на основе LM3886 , произведенный National Semiconductors (теперь принадлежащий Texas Instruments), с той особенностью, что, поскольку он является модульным, вы можете подключать параллельно, мостом или обоими способами, несколько единиц и, таким образом, иметь возможность удвоить, утроить или учетверить выходную мощность. Эта характеристика делает его идеальным для основных систем прослушивания в ближнем поле или для систем домашнего кинотеатра с очень высокими характеристиками и высоким звуковым давлением.

Компактный модульный усилитель на базе LM3886 представляет собой модуль мощностью 60 Вт (RMS) с частотной характеристикой от 8 Гц до 100 кГц и отношением сигнал / шум 110 дБ, что делает его лучшим в своей категории.

Рис. 2. Компактный модульный усилитель на базе LM3886.

Используя имеющиеся на плате перемычки, один или несколько LM3886 могут быть объединены и сконфигурированы в одном, мостовом, параллельном или мостовом / параллельном режиме, таким образом достигая различной выходной мощности.

Различные схемы усиления в зависимости от конфигурации перемычек показаны ниже.

Простая конфигурация : до восьми отдельных каналов.

Рисунок 3. Схема одиночной конфигурации.

Конфигурация моста : до четырех отдельных каналов:

Рисунок 4. Схема конфигурации моста.

Параллельная конфигурация: до четырех отдельных каналов.

Рисунок 5. Схема параллельной конфигурации.

Мостовая / параллельная конфигурация: до двух отдельных каналов.

Рисунок 6. Схема мостовой / параллельной конфигурации.

В зависимости от конфигурации и используемого источника питания вы можете получить мощность от 56 Вт (RMS) до почти 400 Вт (RMS), что дает вам огромную универсальность.

Через многополюсный разъем компактный модульный усилитель можно подключить непосредственно к Hypex DLCP DSP для формирования активной двух-, трех- или четырехполосной системы или напрямую к печатной плате с разъемами XLR или RCA для формирования многоканальной системы объемного звучания. до восьми каналов.

Рисунок 7. Входная плата RCA.

Рисунок 8. Входная плата XLR.

▶ Размер

Различные измерения с нагрузкой 4 Ом и тестовым тоном 1 кГц были выполнены на схеме с использованием некоторых конфигураций выходов мощности. Результаты тестов представлены ниже:

Частотная характеристика: 2 Гц — 80 кГц +/- 1 дБ

Рис. 9. Частотная характеристика компактного модульного усилителя.

THD при выходе 10 Вт (RMS): 0,0023%

Рис. 10. Компактный модульный усилитель THD при 10 Вт на 4 Ом.

THD при выходе 20 Вт (RMS): 0,0039%

Рис. 11. Компактный модульный усилитель THD при 20 Вт на 4 Ом.

THD при выходной мощности 40 Вт (RMS): 0,027%

Рис. 12. Компактный модульный усилитель THD при 40 Вт на 4 Ом.

THD 60 Вт (RMS) выход: 0,094%

Рисунок 13.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *