Книга: Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности
Назад: Глава 6 Знакомство с микросхемами
Дальше: Глава 8 Разработка и изготовление печатных плат
Глава 7
Применение специализированных микросхем на практике
На сегодняшний день микросхемы специального назначения стали неотъемлемой частью любого электронного устройства — от самого маленького до огромнейшего. Их настолько много, что перечислить все просто нереально. К тому же электроника не стоит на месте, и с каждым днем корпорации разрабатывают все новые и новые чипы.
Мой первый усилитель мощности
Каждый радиолюбитель, особенно начинающий, со временем проявляет интерес к звуковоспроизведению. Хочется собрать что-нибудь вроде магнитофона или усилителя звуковой частоты и продемонстрировать его друзьям. Благодаря новым технологиям стереофонический или квадрофонический усилитель звуковой частоты можно собрать всего на одной микросхеме.
Как известно, звук делится на несколько категорий — моно, стерео, квадро и т. д. Монофонический звук уже давно ушел в прошлое, стереозвук тоже начинает терять свои позиции, а вот остальные категории приобретают все большую популярность. Технически стерео- и квадрозвук называются Digital Surround и Dolby Digital Pro Logic II. В народе — звук 5.1 E и 1) или звук 7.1 G и 1). Это означает, что звук разделяется на несколько колонок — 6 и 8 соответственно. При этом колонки системы 5.1 имеют 5 сателлитов — маленьких колоночек и 1 сабвуфер — большую колонку, а 7.1–7 сателлитов и 1 сабвуфер. На сателлиты усилитель звуковой частоты подает сигналы высоких и средних частот, а на сабвуфер — низких частот. Благодаря такому разделению звук получается насыщенным и живым, близким к реальному.
В усилителях звука есть свое сокращение — УМЗЧ (усилитель мощности звуковой частоты) или УНЧ (усилитель низкой частоты). В последнее время чаще всего используется вторая аббревиатура, так как низкие частоты (басы) — это то, на что в первую очередь ориентируется покупатель при выборе музыкального центра или домашнего кинотеатра. Надо также учитывать диапазон воспроизводимых частот, коэффициент шума и искажений.
Например, высококачественный музыкальный центр или акустика должны воспроизводить звук в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Обращайте внимание на шум в колонках, он не должен резать слух. Для музыкального центра очень важно, чтобы на большой громкости компакт-диск не перепрыгивал с трека на трек. Ну и, конечно, не делайте акцент на громоздкие сателлиты, так как они воспроизводят только средние и высокие частоты, важную роль в мощности звука играет сабвуфер.
Итак, приступим к сборке своего первого УНЧ. Собирать мы будем усилитель мощности на микросхеме фирмы Philips — TDA7050 (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Внешний вид микросхемы TDA7050 и ее распиновка.
Она имеет прекрасные частотные характеристики, защиту от переполюсовки (если вдруг вы неправильно подключите питание, она не сгорит), низкое напряжение питания и потребляемый ток, абсолютно неприхотлива в работе. TDA7050 — находка для разработчиков портативной радиоаппаратуры. Технические характеристики усилителей мощности на этой микросхеме вы можете увидеть ниже.
Номинальная выходная мощность: 2x75 мВт, 150 мВт в мостовом включенииКоэффициент нелинейных искажений не более: 10 %Входное сопротивление: 2 мОмСопротивление нагрузки: 32 Ом на стереоканалПотребляемый ток не более: 6 мАНапряжение питания: 1,8–6 В
На принципиальной схеме (рис. 7.1) показаны два усилителя мощности.
Рис. 7.1. Принципиальные схемы усилителей мощности на TDA7050.
На самой верхней схеме — стереофонический усилитель для наушников, в которых мы зачастую слушаем плеер, на нижней — монофонический (так называемое мостовое включение). На выходе подключена малогабаритная динамическая головка, что дает более мощный, громкий сигнал. Вы можете собрать любой из представленных усилителей. Так как питание УНЧ всего 3 В (две батарейки по 1,5 В, подключенные последовательно), его часто используют в плеерах.
Как видите, на схеме появилось новое обозначение. Это так называемый общий провод (или земля). Все выводы, отмеченные данным обозначением, необходимо соединить вместе и подключить к минусу питания.
В УНЧ использовано очень мало деталей: на входах усилителей стоят переменные резисторы R1 и R4, которыми регулируется громкость, на самой верхней схеме для регулирования громкости используется сдвоенный переменный резистор.
Большинство стереотелефонов (наушников) при воспроизведении сигналов сильно ослабляют низкие звуковые частоты. Чтобы компенсировать этот недостаток, многие фирмы вводят в свои изделия системы Bass Boost. Для желающих использовать подобное усовершенствование для улучшения качества звучания, на рис. 7.3 приведена принципиальная схема простого пассивного Bass Boost.
Рис. 7.З. Принципиальная схема Bass Boost.
На каждый канал соберите по одному такому устройству и подключите к выводам 2 и 3 микросхемы. Резистором R1 регулируется громкость, переключателем S1 — включение/выключение Bass Boost (на схеме выключено). Переключатель поставьте такой, чтобы включение/выключение эффекта было одновременно для двух стереоканалах.
УНЧ можно собрать навесным монтажом или на куске картона. При правильной сборке он начинает работать сразу. Для того чтобы на скорую руку проверить его работоспособность, подключите к усилителю питание и дотроньтесь пальцем до какого-нибудь входа. В наушниках или громкоговорителе вы услышите треск — это будет означать, что устройство работает. Подключив ко входу усилителя выход музыкального центра, звуковой платы компьютера или телевизора, вы сможете прослушивать звук на своем УНЧ.
Для подключения источника сигнала к УНЧ используется экранированный провод (рис. 7.4). Такой провод позволяет избавиться от лишних шумов. Основной провод подсоединяется ко входу усилителя, а общий соответственно к общему проводу. Другой конец экранированного провода подсоединяется к выходу источника сигнала таким же образом.
Рис. 7.4. Внешний вид экранированного провода.
Собираем мощный автомобильный УНЧ
Простой, надежный и мощный усилитель (рис. 7.5) можно собрать на микросхеме Philips — TDA1552Q. Данный чип содержит встроенный стабилизатор напряжения, защиту от перегрева, короткого замыкания в нагрузке, переполюсовки питания. Технические характеристики усилителя мощности на TDA1552Q перечислены ниже.
Номинальная выходная мощность при напряжении питания 14,4 В: 2X22 ВтКоэффициент нелинейных искажений не более: 10 %Входное сопротивление: 60 кОмУровень собственных шумов не более: -80 дБСопротивление нагрузки: 4–8 ОмНапряжение питания: 6-18 В
Рис. 7.5. Принципиальная схема усилителя мощности нa TDA1552Q.
Компонентами СЗ и R1 задается время задержки подключения динамиков, что избавляет их от характерных хлопков при включении питания усилителя. Задержку можно регулировать, изменяя сопротивление резистора или емкость конденсатора.
Внешний вид микросхемы представлен на рис. 7.6.
Рис. 7.6. Внешний вид микросхемы TDA1552Q и ее распиновка.
Обязательно привинтите микросхему к радиатору. Им может быть кусок алюминиевой пластины размером 120x50 мм. Чем больше радиатор, тем большую мощность будет отдавать микросхема в нагрузку, меньше перегреваться и ее внутренняя защита не будет срабатывать. Напряжение питания должно быть нестабилизированным, как уже упоминалось выше, микросхема содержит встроенный стабилизатор напряжения. В качестве источника питания подойдет автомобильный аккумулятор, для питания от него собственно и рассчитана данная микросхема. Но, если вы захотите использовать усилитель в домашнем обиходе, вам понадобится блок питания.
Блок питания усилителя может быть собран по схеме, представленной на рис. 7.7.
Рис. 7.7. Принципиальная схема блока питания усилителя.
Он не содержит стабилизатора, так как «зашит» в самой микросхеме. Вам понадобится сетевая вилка (X1, Х2) с проводом, предохранитель F1 на ток не более 1 А, трансформатор Т2 с первичной обмоткой 220 В с вторичной на 10–13 В, диодный мост D1 и конденсатор на большую емкость С1. И самое важное — провода питания идущие к микросхеме УНЧ, должны быть скручены, иначе при повышении громкости микросхему будет «заваливать» (на слух — это ужасные искажения).
Так как данный блок питания питается от электрической сети, вы должны быть очень внимательны при подключении всех деталей и соблюдать правила безопасности. Лучше попросить кого-то проверить правильность соединения, а потом подключить устройство к сети. Прежде чем подсоединять блок питания к УНЧ, проверьте также тестером напряжение между общим проводом и контактом Х3. В этой цепи должно быть не более 17 В, так как сама микросхема рассчитана на максимальное напряжение 18 В.
В качестве громкоговорителей SPK L и SPK R могут использоваться динамики ваттностью не менее 20. Вы можете также подключить колонки от музыкального центра. Внешний вид собранного блока питания вы можете увидеть на рис. 7.8.
Рис. 7.8. Внешний вид собранного блока питания.
Регулятор громкости, баланса и тембра УНЧ
Вы собрали себе мощный УНЧ, но хотелось бы регулировать то громкость, баланс и тембр, не правда ли? Куда приятнее самому добавить басов или сделать погромче звук тарелок ударной установки. Эту проблему разрешит интегральная микросхема от фирмы Philips TDA1524A. Технические характеристики регулятора громкости, баланса и тембра на этой микросхеме вы видите ниже.
Полоса частот: 20-20000 ГцРегулировка тембра на частоте 40 Гц (bass): -19…+17 ДбРегулировка тембра на частоте 16 кГц (treble): -15…+15 ДбРегулировка баланса: -40 дБВходное сопротивление: 10–60 кОмВыходное сопротивление: 300 ОмРегулировка громкости не менее: -80…21,5 дБКоэффициент гармоник не более (искажение сигнала): 0,3 %Относительный уровень шумов не более: -80 дБНапряжение питания: 6-18 В
Вы можете заменить данную микросхему ее аналогом от фирмы RFT — А1524А. Микросхема представляет собой двухканальный (стереофонический) регулятор громкости, баланса и тембра низких и высоких частот. Есть также loudnes (частотная компенсация). Она компенсирует низкие частоты при малом уровне звука. Вы, наверное, слышали, как иногда при уменьшении громкости в некоторых музыкальных центрах очень резко пропадали басы? Это происходило из-за отсутствия частотной компенсации. Такую технику не стоит покупать, так как она не отвечает даже среднему классу.
Регулятор громкости, баланса и тембра представлен на рис. 7.9.
Рис. 7.9. Принципиальная схема регулятора громкости, баланса и тембра на микросхеме TDA1524А.
Переменные резисторы R1, R2, R3, R4 можно использовать любые, так как все регулировки в данной микросхеме осуществляются электронным способом. Подстрочными резисторами R7 и R8 регулируется усиление выходного сигнала. Кнопка S1, включающая частотную компенсацию регулятора громкости (на схеме выключена), должна быть с фиксацией. Тем, кто хочет постоянно использовать частотную компенсацию без возможности отключения, можно исключить из схемы элементы S1 и R9.
В процессе работы микросхема U1 нагревается. Чтобы повысить надежность работы чипа и срок его службы, приклейте к нему (например, клеем «Момент») небольшой П-образный радиатор из алюминия. Если вы этого не сделаете, это не означает, что микросхема сгорит через неделю.
Раз мы уже начали создавать такие сложные самоделки, пришло время научиться делать печатные платы.
