Scalone wzmacniacze akustyczne cz.2.

Scalone wzmacniacze akustyczne cz.2.
Pobierz PDF Download icon
Prezentujemy dalszy ciąg opisu układów scalonych przeznaczonych do torów audio. W tej części opiszemy wzmacniacze wielokanałowe oraz małej mocy (rzędu 1 W). Niestety, mimo wcześniejszej zapowiedzi objętość artykułu przerosła nasze oczekiwania i dlatego przegląd rynku scalonych wzmacniaczy słuchawkowych pojawi się w EP1/2010.
95ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 Scalone wzmacniacze akustyczne Dodatkowe materiały na CD i FtP: host: ep.com.pl, user: 12235, pass: 60u61csy nych, doskonale nadają się do budowania wzmacniaczy wielokanałowych. Można do tego celu użyć opisywanych już w  pierw- szej części wzmacniaczy klasy AB lub 4-ka- nałowych wzmacniaczy BTL stosowanych w  odtwarzaczach samochodowych. Wybór konkretnego układu będzie zależał od zakła- danych parametrów poszczególnych torów wzmacniacza. Trudno spodziewać się stosowania wzmacniaczy samochodowych w  urządze- niach pretendujących do klasy wyższej. Dobre wzmacniacze można zbudować na układach Overture lub wzmacniaczach hy- brydowych. W  urządzeniach najwyższej klasy stosowane są układy zbudowane z ele- mentów dyskretnych. Konstruktorzy coraz chętniej stosują we wzmacniaczach wieloka- nałowych wzmacniacze klasy D. Wielokanałowe wzmacniacze klasy AB National Semiconductor produkuje 3-ka- nałowe wzmacniacze klasy AB z  rodziny Overture LM4781 i LM4782. Układy te cha- rakteryzują się bardzo dobrymi parametrami Scalone wzmacniacze akustyczne (2) Prezentujemy dalszy ciąg opisu układów scalonych przeznaczonych do torów audio. W  tej części opiszemy wzmacniacze wielokanałowe oraz małej mocy (rzędu 1  W). Niestety, mimo wcześniejszej zapowiedzi objętość artykułu przerosła nasze oczekiwania i  dlatego przegląd rynku scalonych wzmacniaczy słuchawkowych pojawi się w  EP1/2010. jest największa moc przy jednocześnie bar- dzo ograniczonym paśmie. Takie zróżnicowanie wymagań może uła- twić wybór elementów konstrukcji wzmac- niacza wielokanałowego przeznaczonego do instalacji kina domowego: musimy dyspono- wać tylko trzema kanałami o bardzo dobrych parametrach. Inaczej to wygląda w wieloka- nałowych systemach przeznaczonych do od- twarzania muzyki na przykład w SACD lub DVD-Audio. Tam stawia się wysokie wyma- gania wszystkim kanałom. Wzmacniacze wielokanałowe Wielokanałowe wzmacniacze audio moż- na podzielić na dwie grupy: wzmacniacze do systemów kina domowego i  wzmacniacze do wielokanałowych systemów audio. Obie grupy różnią się między sobą konstrukcyjnie. Scalone wzmacniacze mocy, ze względu na niewielką liczbę elementów zewnętrz- W  systemach kina domowego sygnały audio podawane na wyjścia dekodera nie mają jednakowych parametrów. Wyjścia ka- nałów wzmacniaczy podłączone do tylnych głośników mają ograniczone pasmo i stosun- kowo niedużą moc, ponieważ przeznaczone są głównie do odtwarzania efektów dźwię- kowych. Nie jest tu wymagana wysoka ja- kość dźwięku oraz stosowane są stosunkowo niewielkie kolumny głośnikowe o względnie małej mocy. Inaczej jest z kanałami przedni- mi. Muszą one zapewniać najlepszą jakość i mieć stosunkowo dużą moc. Jeżeli w sys- temie jest odtwarzany klasyczny materiał stereo, to wykorzystywany są tylko głośniki frontowe. Jest to kolejny argument za zwró- ceniem szczególnej uwagi na wzmacniacze i głośniki w tych torach. Jeżeli dekoder wy- dziela kanał centralny, to jego parametry po- winny być zbliżone do parametrów kanałów przednich. W  kanale basowym wymagana Dodatkowe materiały na CD i FTP wybór konstruktora 96 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 wybór konstruktora i dużą mocą wyjściową. Wybrane parametry układu LM4781 pokazano w tab. 1, a typową aplikację na rys. 1. Układ LM4782 ma nieco mniejszą moc i nieznacznie gorsze parame- try elektryczne. O  bardzo dobrych parametrach trzy- kanałowych układów rodziny Overture mogłem się przekonać osobiście, gdy zbu- dowałem 6-kanałowy wzmacniacz z dwóch układów LM4782 (fot. 2). Wzmacniacz jest używany w  komplecie z  dekoderem Dol- byDTS z  układem STA310. Wzmacniacz i dekoder były opisywane na łamach ?Elek- troniki Praktycznej?. Moc 5×26 W przy obciążeniu 8 V jest zupełnie wystarczająca do instalacji kina domowego, może poza kanałem subbaso- wym. Układy Overture można łączyć rów- nolegle lub w  układzie mostkowym (BTL) i  w  ten sposób zwiększać moc wyjściową bez utraty parametrów. Na rys. 3 pokazano aplikację układu z  połączeniem równoleg- łym, a  na rys.  4 w  układzie mostkowym BTL. Rynek urządzeń wielokanałowych roz- wija się bardzo dynamicznie. Dostrzegli to konstruktorzy z  ?rmy Sanyo, opracowując 3-, 4- i  5-kanałowe wzmacniacze hybrydo- we klasy AB. Dla konstruktora wzmacnia- cza wielokanałowego do kina domowego najbardziej atrakcyjny jest układ mający 5 kanałów. Szósty kanał subbasowy może mieć osobny wzmacniacz większej mocy lub można korzystać z wbudowanego w ak- tywny subwoofer. W  tab.  2 pokazano zestawienie aktu- alnie układów oferowanych przez ?rmę Sanyo. Najmocniejszy układ STK433- 970-E pozwala uzyskać moc 5×60 W przy THD=0,8%. Jest to bardzo poważna alter- natywa dla wzmacniaczy wykonywanych w  elementów dyskretnych. Niestety na ra- zie nie są powszechnie dostępne dokładne dane techniczne tych układów. Tab.  1. Wybrane parametry układu LM4781 Parametr Wartość Moc przy Robc=4  V i  THD=1% 35  W Moc przy Robc=8  V i  THD=1% 25  W THD+N Po=20  W Robc=4  V Robc=8  V 0,5% 0,2% SNR Po=1  W  Po=25  W 93  dB 107  dB SR Vin=1,2  Vrms F=10  kHz fala prostokątna 9  V/ms Separacja kanałów Po=10  W  f=1  kHz Po=10  W  f=10  kHz 70  dB 66  dB Pasmo przenoszenia 8  MHz Tab. 2. 5-kanałowe wzmacniacze hybrydowe ?rmy Sanyo Typ Opis VCC maks. Robc STK433-930-E 5×30  W, klasa AB, THD=0,8% ?34  V 6  V STK433-940-E 5×40  W, klasa AB, THD=0,8% ?36  V 6  V STK433-960-E 5×50  W, klasa AB, THD=0,8% ?40  V 6  V STK433-970-E 5×60  W, klasa AB, THD=?0,8% ?44  V 6  V rys. 1. aplikacja układu LM4781 Fot. 2. 6-kanałowy wzmacniacz z układami LM4782 Wielokanałowe wzmacniacze klasy D W  sprzęcie popularnym, a  ostatnio również i tym wyższej klasy, coraz częściej i  chętniej stosowane są wielokanałowe wzmacniacze klasy D. Przykładem może być TAS5176 produkowany przez Texas Instru- ments. W jednym układzie scalonym zawar- tych jest 5 wzmacniaczy o mocy 15 W przy obciążeniu 8 V dla kanałów przednich, cen- tralnego i  efektowych i  jeden wzmacniacz o mocy 25 W przy obciążeniu 4 V dla kanału subwoofera. Wzmacniacz pracuje w  syste- mie Pure Path Digital, nie ma wejść analo- gowych i  wymaga dodatkowego procesora sterującego sygnałami PWM. Schemat apli- kacyjny układu pokazano na rys. 5. Producent deklaruje sprawność wzmac- niacza z układem TAS5176 równą minimum 90%. Również parametry podawane w karcie katalogowej są bardzo dobre. Przy mocy wyj- ściowej 1 W i obciążeniu 8 V zniekształcenia wynoszą THD+N=0,05%. Przy maksymal- nej mocy wyjściowej THD+N nie przekracza 0,1%. Układ ma wbudowane zabezpieczenia przed zwarciem na wyjściu, przeciążeniem, przegrzaniem i zbyt niskim napięciem zasi- lającym. TAS5176 jest tylko przykładem kom- pletnego, wielokanałowego wzmacniacza 97ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 Scalone wzmacniacze akustyczne Tab. 3. Zestawienie wzmacniaczy AB rodziny Boomer Typ THD SNR Liczba kanałów Zasilanie Warunki pomiaru LM4802B 0,05 Vout=10 Vpp at Vcc=3 V LM4804 0,15 +2,6...+5 V Vs= 5 V, RL = 8 V, Pout= 1,5 W LM4805 0,25 +2,7...+5,5 V Vs= 5 V, RL = 8 V, Pout= 0,5 W LM4808 0,05 105 2 +2,0...+5,5 V RL=16 V, Vo=3,5 VPP(przy 0 dB) LM4809 0,03 107 2 +2,0...+5,5 V Po=50 mW @ f=20 Hz to 20 kHz LM4810 0,03 107 2 +2,0...+5,5 V Po=50 mW @ R=32 V, f=20 Hz?20 kHz LM4811 0,03 106 2 +2,0...+5,5 V Po=50 mW @ R=32 V, f=20 Hz ?20 kHz LM48510 0,07 +2,7...+5,5 V Pout=500 mW, Vdd=3,3 V LM48555 1 1 +2,7...+5,5 V Rl=1 mf+20 V, f=1kHz LM48556 Nieznane f=1 kHz, RL=15 V+1 mF LM4880 0,02 - 2 +2,7...+5,5 V Po=75 mW @ RL= 32 V LM4881 0,02 100 2 +2,7...+5,5 V Po=75 mW @ RL=32 V LM48821 0,011 100 2 +1,6...+4,0V Pout=50 mW, f=1 kHz, RL=32 V, jeden kanał LM48823 Nieznane Rl=2,2 mF+15 V, f=1 kHz LM4910 0,3 97 2 +2,2...+5,5 V Po=30 mW @ Vs=5V, R=32 V LM4911 ? 110 2 +2,0...+5,5 V ? LM4915 0,1 - 1 +2,2...+5,5 V Pout=25 mW LM4916 0,2 - 2 - RL=16 V, SE, Po=5 mW LM4917 0,02 100 2 +1,4...+3,6 V Po=50 mW, f=1 kHz, Rl=32 V LM4920 0,03 100 2 +1,4...+3,6 V Po=50 mW, f=1 kHz, RL=32 V, jeden kanał LM4921 0,03 82 2 - f=1 kHz, Pout = 12 mW LM4924 0,1 - 2 +1,4...+3,6 V Po=10 mW LM4980 0,02 2 +1,5...+3,3V RL= 32 V, POUT = 10 mW, f = 1 kHz LM4982 100 2 +1,6...+4,0V LM4985 0,08 2 +2,2...+5,5 V Pout = 100 mW, f = 1 kHz, RL = 16 V LM48100Q 0,04 104 1 +3,0...+5,0 Po=850 mW, f=1 kHz, RL=8 V LM4923 0,02 +2,4...+5,5 V Po = 0,4 Wrms; f=1 kHz LM4941 0,04 108 1 +2,4...+5,5 V Pout = 700 mW, f=1 kHz LM4995 0,1 1 +2,4...+5,5 V Po=500 mWrms; f=1 kHz LM4940 - - 2 ?6 LM4950 0,14 - 2 +9,6...+16 Po=2,5 Wrms, Av=10, f=1 kHz, RL=4 V LM4952 0,08 - 2 +9,6...+16 2 Wrms, 1 kHz, 12 V, 4 V LM4670 0,3 93 1 +2,4...+5,5 V 3,6 V, 0,5 Wrms 1 kHz LM4671 0,04 93 1 +2,4...+5,5 V 3,6 V, 0,1 Wrms 1 khz LM4675 0,02 97 1 +1,4...+3,6 V Vdd=3,6 V, Po=0,1 W, f=1 kHz LM4863 0,3 98 2 +2,0...+5,5 V Po=2 W@Vs=5 V, R=4 V, 20 Hz?20 kHz LM4866 0,3 - 2 +2,7...+5,5 V f=20 Hz?20 kHz, AVD=2 LM4871 0,13| 0,25 98 1 +2,0...+5,5 V Po=1,6W@Vs=5 V, R=4 V| Po=1 W@Vs=5 V, R=8 V LM4673 0,02 97 1 +2,4...+5,5 V VDD=3,6 V, Pout=100 mA, f=1 kHz LM4666 0,65 83 2 +2,7...+5,5 V Po=100 mWrms, f=1kHz, pasmo 22 kHz, oba kanały LM4991 0,2 - 1 +2,2...+5,5 V Po=0,5 W, f=1 kHz LM4835 0,3 93 2 +2,7...+5,5 V Po=1W @Vs=5V, 20 Hz?20 kHz LM4836 0,3 93 2 +2,7...+5,5 V Po=1W @Vs=5V, 20 Hz?20 kHz LM4838 0,3 93 2 +2,7...+5,5 V Po=1W @Vs=5V, 20 Hz?20 kHz LM4873 0,3 97 2 +2,0...+5,5 V Po=1W@5V, 8 V, 20?20 kHz LM4876 0,25 98 1 +2,0...+5,5 V Po=1 W@ Vs=5 V, R=8 V, 20 Hz?20 kHz LM4928 0,04 105 2 +2,4...+5,5 V Pout=1 W, f=1 kHz LM4853 - 90 2 +2,4...+5,5 V LM4860 0,72 98 1 +2,0...+5,5 V Po=1 W@Vs=5V, R=8 V 98 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 wybór konstruktora Tab. 3. c.d. LM4861 0,72 98 1 +2,0...+5,5 V Po=1 W  @ Vs=5 V, R=8 V LM4898 0,05 ? 1 +2,4...+5,5 V Po=0,4 Wrms, f=1 kHz LM4665 0,5 ? 1 +2,7...+5,5 V Po=0,1 W  @ Vs=3 V LM48410 0,025 88 2 +2,4...+5,5 V Po=500 mW, f=1 kHz, RL = 8 V LM4864 0,7 98 1 +2,7...+5,5 V Po=0,3 W  @ Vs=5V, R=8 V LM4667 0,8 83 1 +2,7...+5,5 V Pout=100 mW, fin=1 kHz LM4818 1 ? 1 +2,0...+5,5 V f=1 kHz, Avd=2, Po = 0,27 Wrms LM4819 1 ? 1 +2,0...+5,5 V f=1 kHz, Avd=2, Po = 0,27 Wrms LM4862 0,55 98 1 +2,7...+5,5 V Po=0,5 W  @ Vs=5 V, R=8 V LM4865 0,6 115 1 +2,7...+5,5 V Po=300 mW @ Vs=5 V, R=8 V LM4875 0,6 ? 1 +2,7...+5,5 V Pout=30 mW, f=20 Hz?20 kHz, RL=8 V LM4879 0,1 ? 1 ? f=1 kHz, Po = 0,5 Wrms LM4889 0,1 105 1 ? LM4890 0,1 105 1 +2,0...+5,5 V Po=4 Wrms@Vs=5  V LM4901 0,2 ? 1 +2,0...+5,5 V Po=0,5 Wrms, f=1 kHz LM4902 0,4 ? 1 +2,0...+5,5 V Po=0,4 Wrms, Avd=2, RL=8 V LM4906 0,2 ? 1 +2,6...+5 V Po=400 mw,f=1khz LM4992 0,15 ? 2 +2,2...+5,5 V Vdd 5 V, Po=0,5 Wrms, f=1 kHz LM4951A 0,07 1 Undefined Po=600 mWrms, f=1 kHz Rys. 3. Połączenie równoległe 2 wzmacniaczy umieszczonego w  jednym układzie scalo- nym. Tak jak w przypadku wzmacniaczy kla- sy AB, wielokanałowe końcówki mocy klasy D mogą być budowane z 2- i 3-kanałowych układów scalonych. Wzmacniacze małej mocy klasy AB Wzmacniacze małej mocy są powszech- nie stosowane w  sprzęcie przenośnym lub stacjonarnym. Wyposażone są w nie telefony komórkowe, odtwarzacze MP3 i MP4, małe odbiorniki telewizyjne i radiowe itd. National Semiconductor produkuje wzmacniacze małej mocy pod wspólną na- zwą handlową Boomer. Wzmacniacze Bo- omer to blisko 70 typów układów (tab.  3) o mocy od ułamka do około 1,25 W przy ob- ciążeniu 8 V i zniekształceniach THD mniej- szych niż 1%. Układy te zasilane są pojedyn- czym napięciem z zakresu 2...5,5 V i oprócz wzmacniacza mocy mogą mieć wbudowane układy dodatkowe, na przykład sterowane cyfrowo regulatory poziomu sygnału czy se- lektory źródła sygnału wejściowego. Na rys.  5 pokazano schemat blokowy układu LM48100Q z  rodziny Boomer, ze wzmacniaczem mocy w  układzie mostko- wym BTL. Układ jest monofoniczny i  ma dwa przełączane wejścia. Każde z  nich ma osobny regulator poziomu sygnału zmienia- jący poziom sygnału w zakresie ?80...+18 dB w 32 krokach. Blok mikser/multiplekser speł- nia rolę selektora wejść i miksera. Programo- wany układ detekcji usterek (Fault Detection) umożliwia wykrywanie zwarcia na wyj- ściach, zwarcia wyjścia do masy lub napię- cia zasilania, przekroczenia dopuszczalnej temperatury pracy czy przeciążenia. Jeżeli automatyka układu wykryje nieprawidłowy stan, to uaktywniane jest wyjście FAULT. Do komunikacji z  zewnętrznym sterownikiem ustawiającym poziomy sygnałów i  sterują- cym pracą miksera/selektora jest używana magistrala I2 C. Wybrane parametry elek- tryczne LM48100Q pokazano w tab. 4. Innym przykładem układu z tej rodziny jest LM4921. Układ ma wbudowany interfejs I2 S i 1-bitowy przetwornik sigma-delta pra- 99ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 Scalone wzmacniacze akustyczne Rys. 4. Połączenie mostkowe Rys. 5. Wielokanałowy wzmacniacz klasy D TAS5176 Tab. 4. Wybrane parametry układu LM48100Q Parametr dla Vdd=5  V Wartość Moc wyjściowa przy Robc=8  V i  f=1  kHz THD+N=1% THD+N=10% 1,3 W 1,6 W THD+N Po=800  mW f=1 kHz 0,04% SNR 104 dB Magistrala sterująca I2 C Tab. 5. Wybrane parametry układu LM4921 Parametr dla DVdd=3,3 V, AVdd=5 V Wartość Rozdzielczość przetwornika 16 bitów Format danych I2 S Magistrala sterująca SPI Moc wyjściowa (maks.) Robc=32 V 40 mW THD+N dla Po=12 mW 0,03% SNR 82 dB 100 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 wybór konstruktora Tab.  6. Wzmacniacze akustyczne małej mocy klasy AB ?rmy TI Typ Liczba kanałów Moc wyj. RL Zasilanie THD+N@1 kHz i  50% mocy wyj. Opis TPA0172 2 2 W 4 V   4,5...5,5  0,08 Stereo Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive and I2 C Control  TPA0211 1 2 W 4 V   2,5...5,5  0,06 Mono Class-AB Audio Amplifier with Mono Headphone Drive  TPA0212 1 2 W 3 V   4,5...5,5  0,15 Stereo Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive and Inte- grated Gain  TPA0213 1 2 W 4 V   2,5...5,5  0,06 Mono Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive-Separate Inputs  TPA0233 1 2 W 4 V   2,5...5,5  0,06 Mono Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive--Summed Inputs  TPA0252 2 2 W 3 V   4,5...5,5  0,06 Stereo Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive, Volume Control Memory  TPA0253 1 1 W 8 V   2,5...5,5  0,1 Mono, Low Power, Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Driver-Summing Inputs  TPA1517 2 6 W 4 V   9,5...18  0,15 Stereo, Medium Power, Class-AB Audio Amplifier  TPA301 1 0,350 W 8 V   2,5...5      350 mW Mono Class-AB Audio Amplifier  TPA302 2 0,300 W 8 V   2,7...5      350 mW Stereo Class-AB Audio Amplifier  TPA311 1 0,350 W 8 V   2,5...5,5      350 mW Mono Class-AB Audio Amplifier  TPA321 1 0,350 W 8 V   2,5...5,5      350 mW Mono Class-AB Audio Amplifier with Differential Inputs  TPA4860 2 1 W 8 V   2,7...5,5      1 W  Mono Audio Power Amplifier  TPA4861 1 1 W 8 V   2,7...5,5      1 W  Mono Audio Power Amplifier  TPA6010A4 2 2 W 3 V   4,5...5,5  0,06 Stereo Class-AB Audio Amplifier with Stereo Headphone Drive, Volume Control and Bass Boost  TPA6011A4 2 2 W 3 V   4...5,5  0,06 Stereo, Class-AB Audio Amplifier with Volume Control and Stereo Head- phone Drive  TPA6017A2 2 2 W 3 V   4,5...5,5  0,1 Stereo, Cost Effective, Class-AB Audio Amplifier  TPA6020A2 2 2,8 W 3 V   2,5...5,5  0,05 Stereo, Fully Differential Class-AB Audio Amplifier  TPA6021A4 2 2 W 4 V   4...5,5  0,19 Stereo, Class-AB Audio Amplifier with Volume Control and Stereo Head- phone Drive  TPA6030A4 2 3 W 16 V   7...15  0,06 Wide Supply Voltage, Low Power, Class-AB Audio Amplifier  TPA6203A1 1 1,25 W 8 V   2,5...5,5  0,06 1,25 W  Mono, Fully Differential, Class-AB Audio Amplifier  TPA6204A1 1 1,7 W 8 V   2,5...5,5  0,0018 1,7 W  Mono, Fully Differential, Class-AB Audio Amplifier  TPA6205A1 1 1,25 W 8 V   2,5...5,5  0,06 1,25 W  Mono, Fully Differential, Class-AB Audio Amp w/ 1,8 V Compat- ible Shutdown Voltage (TPA6205)  TPA6211A1 1 3,1 W 3 V   2,5...5,5  0,02 3,1 W  Mono, Fully Differential, Class-AB Audio Amplifier  TPA701 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,05 700 mW Mono, Class-AB Audio Amplifier  TPA711 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,15 700 mW Mono, Class-AB Audio Amplifier with Mono Headphone Drive  TPA721 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,15 700 mW Mono, Class-AB Audio Amplifier with Active High Shutdown  TPA731 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,15 700 mW Mono, Differential Input, Class-AB Audio Amplifier with Active High Shutdown  TPA741 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,15 700 mW Mono, Differential Input, Class-AB Audio Amplifier with Active High Shutdown and Depop  TPA751 1 0,7 W 8 V   2,5...5,5  0,15 700 mW Mono, Differential Input, Class-AB Audio Amplifier with Active Low Shutdown  cujący z  ekwiwalentną rozdzielczością 16 bitów. Wzmacniacz wyjściowy wyposażo- no w cyfrowy regulator poziomu sterowany przez SPI. Układ ma stosunkowo małą moc wynoszącą 20  mW przy obciążeniu 32  V, co sugeruje, że wzmacniacz jest przystoso- wany do sterowania słuchawkami. Połącze- nie przetwornika cyfrowo-analogowego ze wzmacniaczem słuchawkowym określa ob- szar zastosowania układu: przenośne urzą- dzenia do odtwarzania dźwięku zapisanego cyfrowo. Są odtwarzacze MP3/MP4, dykta- fony, telefony komórkowe itp. Niestety, ze względu na obudowę BGA układ niebyt się nadaje do konstrukcji amatorskich. Szeroką gamę wzmacniaczy akustycz- nych małej mocy klasy AB ma w  swojej ofercie Texas Instruments. Większość z nich wymieniono w tab. 6. Przykładem ciekawe- go wzmacniacza z oferty TI może być układ TPA0172. Jest to wzmacniacz stereofoniczny o mocy 2 W na kanał przy napięciu zasila- nia wynoszącym zaledwie +5 V i obciążeniu 4  V. Dla mocy 1  W  na kanał i  przy obcią- żeniu równym 8 V producent deklaruje po- ziom zniekształceń THD+N nie większy niż 0,2% w paśmie 20 Hz...20 kHz. Jest to bardzo dobry wynik, zważywszy, że nie jest to seg- ment audio?lski. Wzmacniacz pracuje w układzie mostko- wym BTL. Istnieje możliwość przełączenia go w  układ pracy SE: głośnik (obciążenie) jest podłączane wówczas z wyjścia wzmac- 101ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 Scalone wzmacniacze akustyczne Rys. 6. Schemat blokowy układu LM48100Q Rys. 7. Schemat blokowy układu LM4921 niacza do masy przez kondensator szerego- wy odcinający składową stałą. Przełączenie jest wykonywane przez podanie stanu wy- sokiego na wejście SE/BTL. Wejścia sygnału są symetryczne (zbalansowane). Umożliwia to wzmacnianie sygnałów symetrycznych, ale też prostą desymetryzację w  samym wzmacniaczu i  wzmacnianie asymetrycz- nych sygnałów wejściowych. Na wejściu 102 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 wybór konstruktora Tab.  7. Programowanie wzmocnienia wzmacniacza GAIN0 GAIN1 AV(inv) Impedancja wejściowa 0 0 6 dB 90 kV 0 1 10 dB 70 kV 1 0 15,6 dB 45 kV 1 1 21,6 dB 25 kV rys. 8. Przełączenie btL/sE rys. 9. schemat blokowy układu tPa0172 każdego z  kanałów jest umieszczony regu- lator poziomu sygnału kontrolowany z uży- ciem interfejsu I2 C. Co ciekawe, dla każdej z kon?guracji końcówki mocy (BTL lub SE) przewidziano osobne rejestry sterujące regu- latorami. Również zakres regulacji dla każdej z kon?guracji jest inny. Pomysł ze zmianą kon?guracji jest wy- korzystywany przy podłączaniu do TPA0172 słuchawek. Wówczas styk gniazda jack prze- łącza wzmacniacz z BTL na SE i automatycz- nie głośniki są wyciszane, bo dolny wzmac- niacz mostka jest w  tej kon?guracji wyłą- czany (rys. 8). Oczywiście w takiej sytuacji również moc wyjściowa jest o połowę niższa. Dokumentacja techniczna układu jest bardzo obszerna. Zawiera oprócz standar- dowego opisu parametrów, działania i pro- gramowania układu szereg konkretnych informacji dotyczących wyliczenia war- tości i  doboru elementów zewnętrznych. Zamieszczanie takich informacji nie jest zbyt powszechne wśród producentów ukła- dów i  dlatego uważam, że warto je przej- rzeć. Podobną konstrukcję ma wzmacniacz TPA6021A4 Jeżeli potrzebujemy prostego układu o  przyzwoitych parametrach, to można za- stosować na przykład układ TPA6017A2 (rys.  9). Układ zasilany napięciem 5  V do- starcza do obciążenia 4  V moc 1,9  W  przy THD=1% i  częstotliwości 1  kHz. W  pa- śmie 20  Hz...15  kHz zniekształcenia THD nie przekraczają 0,75%. Zakres dynamiki jest również bardzo dobry i wynosi 105 dB. TPA6017A2 ma wejścia symetryczne, ale oprócz wzmacniania sygnałów symetrycz- nych można też bez problemów wzmacniać sygnały asymetryczne (rys.  10). Ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie progra- mowanego układu kontroli wzmocnienia wzmacniacza. Wzmocnienie jest programo- wane stanami na doprowadzeniach GAIN0 i GAIN1 (tab. 7). Jeżeli w aplikacji potrzebny jest dobrze grający wzmacniacz o niewielkiej mocy, to ten układ naprawdę jest wart pole- cenia. Wzmacniacze małej mocy produkuje też ?rma NXP. Wybrane ich typy wraz z  pod- stawowymi parametrami podano w  tab.  8. Układy te różnią się pomiędzy sobą. Można wśród nich znaleźć różne rozwiązania: od najprostszego, monofonicznego, produkowa- nego już wiele lat (od 1994 r.) TDA7052A do najbardziej rozbudowanego TDA8552. Ten ostatni układ topologicznie prawie nie różni się od konkurencyjnego, opisywanego wyżej, TPA6021A4 ?rmy Texas Instruments. Jeżeli ktoś potrzebuje naprawdę prostej aplikacji monofonicznego wzmacniacza o mocy ok. 1 W, to niezłym rozwiązaniem będzie wspomniany już TDA7052. Cztery zewnętrzne elementy i  układ scalony wy- starczą do zbudowania wzmacniacza o re- gulowanym poziomie sygnału wyjściowe- go. Jak widać z  zestawienia oferty tylko trzech ?rm: National Semiconductor, Te- 103ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2009 Scalone wzmacniacze akustyczne Tab.  8. Wybrane typy wzmacniaczy małej mocy ?rmy NXP Typ Wzmacniacza Parametry TDA 7052A mono BTL z regulatorem DC poziomu sygnału Po=1 W  THD=10% Robc=8 V Uzas=4,5 V...18 V THD=0,3% Po=0,5 W TDA7056A mono BTL z  regulatorem DC poziomu sygnału Po=5,2 W  THD=10% Robc=8  V Uzas=4,5...18  V THD=0,3% Po=0,5 W TDA8541 mono BTL z  wejściem symetrycznym Po=1,2 W  THD=10% Uzas=5 V, Robc=8  V Uzas 4,5...18 V (typowo 5 V) THD=0,15% Po=0,5  W TDA8552 stereo BTL z  cyfrowym regulatorem poziomu sygnału Po=2×1,4 W  THD=10% Uzas=5 V Robc=8  V Uzas=2,7V...5,5 V THD=0,1% Po=0,5 W  TDA8547 stereo BTL z  wejściami symetrycznymi Po=1,2 W  THD=10% Robc=8 V, Uz=5 V Uzas =2,7...18 V (typowo 5 V) THD=0,15% Po=0,4  W rys. 12. aplikacja układu tDa7052a rys. 10. schemat blokowy i przykładowa aplikacja układu tPa6017a2 rys. 11. wejście kanału lewego skon?gurowane do wzmacniania sygnałów asymetrycznych xas Instruments i NXP, wzmacniacze małej mocy o dobrych parametrach i unikalnych układach dodatkowych są chętnie produko- wane i nie powinno być większego proble- mu z ich wyborem do konkretnej aplikacji. tomasz Jabłoński, EP tomasz.jablonski@ep.com.pl R E K L A M A
Artykuł ukazał się w
Grudzień 2009
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik marzec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio marzec 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje marzec 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna marzec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich kwiecień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów