Сегодня разберем такую интересную возможность увеличения мощности, как подключение усилителя мостом и как подключить 2 усилителя аналогичным способом. В таком режиме один канал работает за плюс (+) а другой за минус (-) , от чего в 2-2,5 раза увеличивается мощность. Результат будет зависеть от питания системы и модели усилителя.
Чаще такой режим работы используется для сабвуфера, как для самого требовательного к мощности элемента. Подключить в мост можно как два канала усилителя , так и два отдельных моноблока.
Мостовое подключение двух каналов
Итак, для мостового подключения двух каналов одного усилителя нужно с одного взять плюс (+), а с другого минус (-). Для двух и четырех канальных усилителей схемы не отличаются.
В принципе, подключение усилителя мостом не сложная операция, для этого не нужно никаких перемычек или дополнительных соединений. Плюсовой провод от сабвуфера подключаете к плюсовой клемме (+) одного канала, а минусовой, соответственно, к минусовой (-) второго.
Предварительно убедитесь, что ваш усилитель поддерживает мостовое включение.
Как подключить два усилителя мостом
Master/Slave
На усилителях, предназначенных для такого соединения, имеются переключатели MASTER/SLAVE. Поэтому при мостовом подключении один из усилков будет ведущим (Master ) второй ведомым (Slave ), установите переключатели в этом соответствии. Именно к Master подключаются межблочные кабели (тюльпаны) от магнитолы, а от него через моно разъем сигнал передается на Slave (одинарным межблоком). Это делается для того, чтобы все настройки и управление осуществлялось с одного моноблока — с Master, то есть gain, фильтры, subsonic и т.п. будут выставляться только на нем. Не нужно брать Y разветвители, чтобы пытаться воткнуть межблочники еще и в Slave.
Если производителем заявлена работа возможность работы усилителя в мост, но нет переключателей Master / Slave, значит на нем будет сразу два гнезда с названиями, подобными — Bridge Input и Bridge Output . В таком случае, на ведущем усилителе используете гнездо Bridge Output и соединяете его с гнездом Bridge Input ведомого.
Подключение акустических проводов
Здесь будьте внимательны и ничего не перепутайте: минусовые разъемы двух усилителей соединяем между собой; далее плюс (+) Ведущего (Master) подключаем к плюсу сабвуфера, а плюс Ведомого (Slave) к минусу сабвуфера !
Да, к сабу идут два плюсовых провода, не нужно напрягаться — все правильно. Дело в том, что на вход одного усилителя подается прямой сигнал, а для второго сигнал переворачивается на 180 градусов. Поэтому на выходе одного растет положительный потенциал, а на выходе второго такой же но отрицательный. Прирост мощности происходит от того, что усилители или каналы (в случае использования одного уся) работают в пониженном сопротивлении. К примеру, если саб скоммутирован на 4 Ом, то каждый усилитель или канал работает в 2 Ом и т.д.
Важные моменты
- Убедитесь, что ваш усилитель поддерживает мостовое подключение.
- Убедитесь, что ваш усилитель или усилители поддерживают планируемое сопротивление.
- Имейте ввиду, что при подключении двух усилителей в мост у Slave может быть отключена защита. Внимательно следите за ним.
- Не подключайте разные каналы/усилители отдельно к катушкам.
Простое и понятное видео, о том как подключить два усилителя в мост:
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Уральский государственный технический университет - УПИ
Кафедра РЭИС
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
Екатеринбург 2006
Введение
1. Цель работы
2. Техническое задание
3. Принцип работы схемы мостового УМЗЧ
4. Подготовка загрузочного файла
4.1 Составление описания модели схемы
4.2 Выбор проектных процедур анализа
4.2.1 Карта опций.
4.2.2 Карта установки шины печати.
4.2.3 Карта установки температуры.
4.2.4 Карта вычисления чувствительности на постоянном токе.
4.2.5 Расчет коэффициента передачи в режиме малого сигнала.
4.2.6 Расчет спектральной плотности внутреннего шума.
4.2.7 Переходный анализ.
4.2.8 Анализ Фурье-гармоник.
4.2.9 Анализ на переменном токе.
4.2.10 Печать результатов.
4.2.11 Метод Монте-Карло.
4.2.12 Карта подготовки данных для PROBE.
4.3 Составление загрузочного файла
5. Отладка модели схемы
6. Анализ результатов машинных расчетов
6.1 Влияние температурв на работу схемы
6.2 Спектральная плотность внутреннего шума
6.3 Переходная характеристика усилителя
6.4 Анализ Фурье-гармоник
6.5 Амплитудно-частотная характеристика
6.6 Анализ Монте-Карло
6.7 Определение чувствительности схемы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1
Приложение 2
Введение
Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) предназначен для передачи сигнала от источника возбуждения в нагрузку с одновременным усилением сигнала по мощности. УМЗЧ можно рассматривать и как генератор, в котором энергия источника питания преобразуется в энергию переменного сигнала под воздействием входного напряжения определенной амплитуды. Поэтому УМЗЧ также называют генераторами с внешним возбуждением.
УМЗЧ в общем случае характеризуются параметрами:
Pвых – выходная мощность;
К – коэффициент усиления;
КПД – коэффициент полезного действия;
DF – диапазон рабочих частот;
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика;
N – уровень нелинейных искажений;
Ш – уровень собственных шумов.
В данной работе исследуется мостовой УМЗЧ, характерными особенностями которого являются:
максимальное использование напряжения источника питания;
большая выходная мощность, относительно других простых УМЗЧ;
высокая устойчивость схемы;
широкая полоса воспроизводимых частот в режиме номинальной мощности;
сравнительно низкий коэффициент гармоник.
1. Цель работы
Курсовая работа предоставляет студенту следующие основные возможности:
научиться анализировать техническое задание (ТЗ) на проектирование радиоэлектронных схем (РЭС);
получить навыки поиска научно-технической литературы и работы с ней, правильного составления и оформления технической документации;
усвоить основные понятия и термины, относящиеся к автоматизированному проектированию РЭС;
познакомиться с основными проектными процедурами анализа схемотехнического этапа проектирования РЭА;
познакомиться с современным пакетом прикладных программ Pspice схемотехнического проектирования;
научиться ставить и выполнять задачи схемотехнического проектирования;
закрепить и углубить знания методов расчета РЭС и элементной базы РЭА.
2. Техническое задание
Спроектировать мостовой УМЗЧ, используя данные из журнала Радио №1/1992
Технические требования к УМЗЧ:
Номинальное входное напряжение 0.35 В
Номинальная (максимальная) выходная мощность при
сопротивлении нагрузки 4 Ом 16 (20) Вт
Номинальный диапазон частот 40…20000 Гц
Скорость нарастания выходного напряжения 25 В/мкс
Коэффициент гармоник при номинальной мощности на
Принципиальная электрическая схема мостового УМЗЧ
Рис.1.Принципиальная электрическая схема мостового УМЗЧ.
3. Принцип работы схемы мостового УМЗЧ
УМЗЧ состоит из двух усилителей. Рассмотрим один из них выполненный на базе усилителя мощности. Транзистор VT1 работает в каскаде усиления напряжения, а остальные VT2-VT5 (все с малыми напряжениями насыщения Uнас) образуют составной эмиттерный повторитель усиления мощности, работающий в режиме АВ (ток покоя 20…30 мА).
ДиодыVD1 и VD2 улучшают термостабильность тока покоя. Транзистор VT3 обеспечивает необходимую раскачку транзистора VT5.С целью максимального использования напряжения источника питания в усилитель введены две цепи положительной обратной связи (ПОС) по напряжению. При положительной полуволне усиливаемого сигнала работает цепь R5R6C3,а при отрицательной R8R9C4.
Отличительная особенность такой обратной связи – введение ее в цепь коллекторов транзисторов VT2,VT3,что приводит к увеличению амплитуды сигнала на выходе усилителя до максимально возможной.
С целью уменьшения нелинейных искажений, обусловленных несимметричностью плечоконечного каскада и действием ПОС, усилитель охвачен общей отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению через цепь R1 – R4C1.Параметры этой цепи подобраны таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить стабильность режима работы усилителя по постоянному току (за счет действия гальванической обратной связи через резистор R4),а с другой – получить необходимый коэффициент усиления всего усилителя (R1,R4).Глубина ООС по переменному напряжению – около 28 дБ. Конденсаторы С2 и С4 обеспечивают необходимую устойчивость всего усилителя.
Поскольку описываемый базовый усилитель инвертирующий, то с целью упрощения схемы сигнал на второй усилитель поступает с выхода первого через делитель напряжения R10R11.
4. Подготовка загрузочного файла
4.1 Составление описания модели схемы
На данном этапе был изучен входной язык Pspace, команды выполнения проектных процедур, вспомогательные и сервисные средства, встроенные модели компонентов РЭС.
В исходной схеме проставляются узлы, которые являются основой описания схемы. Элементы схемы описываются с помощью, узлов к которым они подключены и номинальными значениями. Причем резисторы и конденсаторы описываются непосредственно, а для диодов и транзисторов необходимы их модели, которые находятся в электронных библиотеках.
4.2 Выбор проектных процедур анализа
4.2.1 Карта опций
OPTIONS ACCT NOECHO NOPAGE RELTOL =0.0001
ACCT - обеспечивает в выходном файле статические сведения о моделируемой схеме и информацию об использованных вычислительных ресурсах – процессорным временем для выполнения различных процедур анализа;
NOECHO – запрещает печатание входного файла в выходном;
NOPAGE – запрещает нумерацию страниц, печатание титульной строки и заголовка для каждого вида анализа в выходном файле;
RELTOL – устанавливает относительную погрешность напряжения и тока.
4 .2.2 Карта установки шины печати
WIDTH OUT=80
Число 80 устанавливает количество колонок в выходном файле.
4.2.3 Карта установки температуры
TEMP 27 –60 80
Эта карта необходима для того, чтобы все виды анализа выполнялись при трех разных температурах.
4.2.4 Карта для вычисления чувствительности на постоянном токе
SENS V(13,18),
При использовании этой карты вычисляются малосигнальные чувствительности выходных переменных к изменениям внутренних параметров на постоянном токе.
4.2.5 Расчет коэффициента передачи в режиме малого сигнала
TF V (13,18) VIN ,
где VIN генератор входного сигнала.
С помощью этой директивы рассчитываются малосигнальные коэффициент передачи по постоянному току, входное и выходное сопротивление усилителя.
4.2.6 Расчет спектральной плотности внутреннего шума
NOISE V(13,18) VIN
Поскольку резисторы и объемные сопротивления транзисторов являются источниками теплового шума. Кроме того, полупроводниковые приборы имеют дробовой шум и фликкер-шум.С помощью карты.NOISE на каждой частоте частотного анализа рассчитывается спектральная плотность внутреннего шумового напряжения, которая пересчитывается ко входу цепи и к ее выходу.
4.2.7 Переходный анализ
TRAN / OP 1U 3M
С помощью этой директивы осуществляется расчет отклика цепи на заданное входное воздействие. Ключ ОР необходим для вывода подробной информации о рабочей точке.
4.2.8 Анализ Фурье-гармоник
FOUR V (6) V (13,18)
Эта карта выполняет спектральный анализ Фурье.
FOUR V(6) – коэффициент гармоник на входе схемы;
Усилитель мощности низкой частоты класса Hi-Fi, выполненный по мостовой схеме с применением двух интегральным микросхем TDA7294. Позволяет получить на выходе до 170 Ватт мощност, отлично подойдет для сабвуфера.
Технические характеристики
- Выходная мощность на нагрузке 8 Ом и питании ±25V - 150 W;
- Выходная мощность на нагрузке 16 Ом и питании ±35V - 170 W.
Принципиальная схема
В усилителе предусмотрена защита выходного каскада от короткого замыкания, термозащита (переключение на пониженную мощность в случае перегрева, возникающего при больших нагрузках), защита от бросков напряжения, режим отключения (Standby), режим включения/отключения входного сигнала (Mute), а также защита от «щелчка» при включении/выключении. Все это уже реализовано в интегральных микросхемах TDA7294.
Рис. 1. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 - мощный мостовой усилитель НЧ.
Детали и печатная плата
Рис. 2. Печатная плата для мостового варианта включения микросхем TDA7294.
Рис. 3. Расположение компонентов для мостового варианта включения микросхем TDA7294.
Для питания такого усилителя мощности необходим источник питания с трансформатором мощностью не менее 250-300 Ватт. В схеме выпрямителя желательно установить электролитические конденсаторы по 10000мкФ и более на каждое плечо.
Мостовая схема включения из даташита
Рис. 4. Мостовая схема включения двух микросхем TDA7294 (из даташита).
В мостовом режиме работы, сопротивление нагрузки должно быть не менее 8 Ом, иначе микросхемы сгорят от перегрузки по току!
Печатная плата
Универсальная печатная плата для двухканального и мостового вариантов усилителя мощности.
Мостовая схема включения УМЗЧ - это два одинаковых канала, в одном из которых вход сигнала подключен на землю, а вход обратной связи (ножка 2) подключен через резистор 22К к выходу второго канала.
Также 10-е ножки микросхем (Mute) и 9-е ножки (Stand-By) нужно подключить к схеме управления режимами, собранной на резисторах и конденсаторах (рисунок 6).
Рис. 5. Печатная плата для усилителя мощности на микросхемах TDA7294.
В платах есть небольшие отклонения (в лучшую сторону) от схемы из даташита:
- На входах микросхем (ножка 3) установлены конденсаторы на 4мкФ, а не 0,56мкФ;
- Между резистором 680 Ом (что идет к ножке 2) и землей подключен конденсатор 470мкФ;
- Конденсаторы между ножками 6 и 14 - 470мкФ, а не 22мкФ;
- По питанию вместо конденсаторов 0,22мкФ предложено установить 680нФ (0,68мкФ);
В мостовом включении выводы 10 и 9 соединяются вместе соответственно и подключаются к схеме управления режимами.
Рис. 6. Простая схема управления режимами Standby-Mute для микросхем TDA7294.
Чтобы включить микросхемы (вывести из тихого и энергосберегающего режимов), контакты "VM" и "VSTBY" достаточно подключить к положительному выводу питания +Vs.
Эта печатная плата является универсальной, ее можно использовать как для двухканального, так и для мостового режимов работы усилителя на микросхемах TDA7294. Здесь очень хорошо выполнена разводка земли (GND), что улучшит надежность и помехоустойчивость УМЗЧ.
Литература:
- Даташит на микросхему TDA7294 - Скачать (7-Zip архив, 1,2МБ).
- FAQ по TDA7294 - cxem.net/sound/amps/amp129.php
Мостовой УНЧ на TDA2030 - 150 Вт.
Принципиальная схема мостового усилителя на микросхемах TDA2030A:
Как видите на схеме, усилитель состоит из двух одинаковых каскадов, в которых каждая микросхема TDA2030 на выходе имеет пару транзисторов, за счет которых и происходит умощнение, и эти каскады соединены в мостовую схему, за счет чего мощность еще удваивается. Не плохие результаты данный усилитель показал при использовании его в качестве усилителя для сабвуфера.
Печатная плата мостового усилителя на микросхемах TDA2030 с транзисторами умощнения показана ниже:
Крепление микросхем и транзисторов к радиатору выполнено через изолирующие прокладки с применением пасты типа КПТ. Болты крепления элементов так же имеют изолирующие шайбы.
Внешний вид платы усилителя в сборе для сабвуфера показан на следующих изображениях:
●●● Прямая ссылка на скачивание файла архива в формате RAR, содержащего в себе принципиальную схему усилителя, а так же печатную плату в формате LAY , появится после клика по любой строке рекламного блока ниже, кроме строки “Оплаченная реклама”. Размер файла архива – 0,2 Mb.
Ну вот да - не сошлось у нас сейчас номер части и количество каналов - что уж тут поделаешь.
Теперь мы поговорим о 4-х канальных усилителях. В массе своей, они применяются для автомобильного использования, но, в принципе, ничто не мешает использовать их и дома - характеристики у них вполне приличные, особенно у последнего поколения.
Начнем с TDA7560
, производства SGS-Thomson
. Как обычно - это мостовой усилитель класса АВ со всевозможнейшими защитами, функциями Mute
и StanBy
, а так же, как вы увидите на схеме - практически полным отсутствием навесных элементов.
Ну и еще эта микросхема замечательно работает на нагрузку в 2 Ома.
Схема включения:
То есть фактически, вы берете микросхему, присобачиваете к ней входы-выходы, и уже все работает. Сказка.
Выпускается это создание в корпусе Flexiwatt25
- опять же с полудырками по бокам.
Следующий наш пациент - микросхема TDA8571J от Philips Semiconductors . С этим усилителем товарищи решили повыпендриваться и сделали его мостовым, как и все, но при этом - класса В. А в остальном, как обычно - полный набор защит выхода и температурная защита. Причем, как и у прошлого препариуемого - навесных элементов практически не требуется.
Основные характеристики следующие:
Схема включения:
А усилок то - голый.
Ну если только заходите что на вход Mute
повесить. Все это щасте в корпусе SOT411-1
, опять же с полудырками по бокам.
Все - по последней и хватит.
На этот раз последним будет усилитель TDA8591
все той же Philips Semiconductors. По своим характеристикам она похожа на предыдущего оратора, однако умеет работать с 2-х Омной нагрузкой и несколько мощнее. Плюс, у нее есть довольно хитрая схема обнаружения постоянного напряжения на выходе.
Основные характеристики следующие:
Схема включения:
Ну в общем, особо страшного ничего, надо только учесть, что для работы усилителя кнопку S1
необходимо замкнуть. Иначе он будет партизански молчать.
Что касается схемы обнаружения постоянного напряжения на выходе, то если она вам не нужна - можно выкинуть чуть ли не половину пассивных компонентов из схемы. Перечислим этих героев поименно: R1-R6, C14
. А 26 вывод микросхемы подключаем к общему проводу.
Ну вот, пока и все. Разумеется, тему Бриджампов мы на этом не заканчиваем - фактически, мы её только начали.
