Spis treści:
Nietrudno zauważyć, że wśród pasjonatów sprzętu audio, liczne grono stanowią także pasjonaci elektroniki, którzy projektują, naprawiają i budują wzmacniacze, przedwzmacniacze, kolumny głośnikowe i wszystkie inne urządzenia i podzespoły umożliwiające granie i odtwarzanie muzyki. Choć wzmacniacze audio oparte na komponentach dyskretnych w dalszym ciągu cieszą się niesłabnącą popularnością, to nie można przejść obojętnie obok wzmacniaczy audio, które wykorzystują prostsze konstrukcyjne rozwiązanie w postaci monolitycznego układu scalonego, a jest nim TDA7294 – przyjrzymy się kilku konstrukcjom wzmacniaczy audio opartym na tym scalaku!
TDA7294 - charakterystyka ogólna układu
TDA7294 to bardzo innowacyjny układ scalony wzmacniacza audio dużej mocy w technologii D-MOS, wprowadzony na rynek przez słynną europejską firmę SGS-THOMSON STMicroelectronics w latach 90. ubiegłego wieku. Dopracowana konstrukcja tego wzmacniacza, usuwa surowe, zimne i twarde harmoniczne znane z poprzednich generacji liniowych scalonych wzmacniaczy mocy oraz integracji grubowarstwowej i jest szeroko stosowany w aplikacjach HI-FI, takich jak kina domowe, aktywne nagłośnienie itp. Konstrukcja tego chipa łączy w sobie zalety bipolarnego obwodu przetwarzania sygnału i mocy MOSFET. Układ charakteryzuje się zwiększoną odpornością na wyższe napięcia zasilania, niskim poziomem szumów, niskimi zniekształceniami i duża wiernoscia odtwarzania dźwięku. Uklad posiada takze funkcję stand-by, zabezpieczenie przed zwarciem i przegrzaniem, dzięki czemu jego działanie jest znacznie udoskonalone.
Główne parametry tego wzmacniacza scalonego to:
- VS (napięcie zasilania) ±10～±40V (maksymalne napięcie bez sygnału ±50V);
- Io (szczytowy prąd wyjściowy) 10A;
- Po (ciągła moc wyjściowa RMS) 70 W przy VS=±35 i Z=8 Ω; 70W przy ±27V i Z = 4Ω; 100W przy VS=±38V i Z = 8Ω oraz 100W przy VS=±29V i Z = 4Ω.
Obwód stand-by i wyciszenia całkowicie redukuje hałas powodowany przez włączanie i wyłączanie zasilania oraz eliminuje przegrzanie obwodu zabezpieczającego głośnika, zabezpieczenie przed prądem zwarciowym i inne funkcje, dzięki którym jego działanie jest doskonałe. To urządzenie nadaje się do kina domowego i wzmacniaczy Hi-Fi.
TDA7294 - układ OCL
Schemat obwodu wzmacniacza w układzie OCL pokazano na rysunku 1. Obwód ten jest dwukanałowym wzmacniaczem mocy 70 W złożonym z dwóch układów TDA7294. Obwód zawiera kilkanaście elementów zewnętrznych niezbędnych do prawidłowego działania. Gdy napięcie zasilania wynosi ±35 V, możemy uzyskać ciągłą moc wyjściową 70 W przy obciążeniu 8 omów. Jest to bardzo odpowiedni układ do napędzania głośników w pomieszczeniu o powierzchni do 30m2. Jeżeli impedancja głośnika jest mniejsza niż 8 omów, należy odpowiednio zmniejszyć napięcie zasilania układu.
TDA7294 - układ BTL
Układ BTL pokazano na rysunku 2. Wykorzystuje on dwa układy TDA7294 pracujące w topologii mostkowej. Moc wyjściowa takiego układu może osiągnąć nawet ponad 150W. Jest to rozwiązanie świetnie nadaje się do małych sal koncertowych. Aby zagrać stereo, potrzebne są łącznie cztery sztuki układu TDA7294. Gdy napięcie zasilania wynosi ±25 V, można uzyskać ciągłą moc wyjściową 150 W przy obciążeniu 8 omów. Gdy napięcie zasilania wynosi ±35 V, można uzyskać ciągłą moc wyjściową 180 W przy obciążeniu 16 omów. Gdy używasz TDA7294 jako wzmacniacza mocy BTL, obciążenie nie może być mniejsze niż 8 omów.
TDA7294 - wzmacniacz stałoprądowy
Ten obwód wzmacniacza mocy na TDA7294 różni się nieco od poprzednich dwóch konstrukcji. Jego obwód sprzężenia zwrotnego obejmuje próbkowanie prądu, sumowanie napięcia i ujemne sprzężenie zwrotne. W porównaniu z tradycyjnym wzmacniaczem mocy stałonapięciowym, wzmacniacz stałoprądowy ma następujące zalety:
- Prąd wyjściowy wzmacniacza mocy nie zależy od impedancji obciążenia. Nawet jeśli obciążenie zostanie zwarte, nie spowoduje to przegrzania wzmacniacza.
- Moc wyjściowa wzrasta wraz ze wzrostem impedancji obciążenia. Zwiększenie obciążenia głośników w ramach określonej rezerwy mocy może zapewnić siłę basów i rozdzielczość wysokich częstotliwości oryginalnego sygnału muzycznego.
- Siła działająca na cewkę drgającą głośnika zależy wyłącznie od prądu. Zastosowanie oscylacji sterowanych płynem do promowania głośnika musi być szybsze niż oscylacje sterowane napięciem, aby można było łatwo dopasować impedancję wejściową i wyjściową systemu wibracji głośnika.
- Obwód wzmacniacza mocy stałoprądowego jest w rzeczywistości kontrolowanym źródłem prądu kontrolowanym przez napięcie sygnału wejściowego. Jego wewnętrzny obwód sprzężenia zwrotnego realizuje próbkowanie prądu, sumowanie napięcia ujemnego sprzężenia zwrotnego i charakteryzuje się wysoką impedancją wejściową i wyjściową. Impedancja wejściowa jest wysoka, dokładnie taka, jakiej potrzebuje obwód wzmacniacza o stałym napięciu poprzedniego stopnia, co jest korzystne dla przesyłania napięcia sygnału do wejścia wzmacniacza mocy bez strat. Wysoka impedancja wyjściowa może być zmniejszona przez rezystancję bocznika R5, co sprzyja dodaniu prądu sygnału wyjściowego do obciążenia. Na rysunku 3 napięcie zasilania wybrano jako ±35V, a jego powiększenie określa się na podstawie stosunku głośnika do R6.
TDA7294 - nie tylko do słuchania muzyki!
Prezentowane w niniejszym artykule przykładowe obwody oparte na układzie TDA7294, zapewniają bardzo dobrą jakość dźwięku czy to przy słuchaniu muzyki czy przy oglądaniu filmów. Jednak na tym zastosowania tego układu się nie kończą. Możemy go także z powodzeniem wykorzystać we wzmacniaczach przeznaczonych do nagłaśniania elektrycznych instrumentów muzycznych, np. gitar, syntezatorów i wielu innych. Układ może współpracować z przedwzmacniaczami opartymi na półprzewodnikach jak i lampach elektronowych – to drugie rozwiązanie możemy spotkać chociażby we wzmacniaczach gitarowych Marshall z serii Valvestate.
