wzmacniacz mocy do subwoofera (1), Politechnika Poznańska, Mechatronika, Semestr 03, Montaż elektroniki - ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
32
Elektroakustyka
8/2000
sków pomiarowych, oznaczonych na p³yt-
ce drukowanej liter¹ „V”, woltomierza na
2,00 V. Je¿eli kondensator wzorcowy ma
inn¹ pojemnoœæ nale¿y ustawiæ odpowie-
dnio do tego wskazania woltomierza. Na-
stêpnie potencjometrem P2 doprowadza
siê diodê D1 do granicy migania. Czyn-
noœæ t¹ powinno przeprowadzaæ siê po-
woli, aby dok³adnie uchwyciæ granicê
przy której dioda zacznie migaæ.
Podobnie mo¿na post¹piæ dla pozo-
sta³ych zakresów, co niestety mo¿e okazaæ
siê trudne, gdy¿ ciê¿ko bêdzie zdobyæ
kondensatory wzorcowe. Mo¿na pos³u¿yæ
siê kondensatorami zmierzonymi przy
pomocy innego miernika. Je¿eli nie ma-
my takiej mo¿liwoœci konieczne jest zmie-
rzenie wartoœci pr¹du p³yn¹cego przez
Ÿród³o pr¹dowe. W tym celu po skalibro-
waniu miernika na zakresie 2
F
potencjometrem P3 ustawia siê wartoœæ
p³yn¹cego pr¹du na 10 razy wiêksz¹ ni¿
na zakresie 2
m
Rezystory cd.
R1
– 3,9 k
W
/0,125 W
R9
– 10 k
W
/0,125 W
F. Je¿eli napiêcie wskazy-
wane przez woltomierz do³¹czony do za-
cisków V uleg³o zmianie trzeba je skory-
gowaæ przy pomocy P1 na 2,00 V i po-
nownie ustawiæ wartoœæ pr¹du. Podobnie
postêpuje siê na pozosta³ych zakresach.
Niestety taka sekwencyjna kalibracja
powoduje zwiêkszanie siê b³êdu na ka¿-
dym kolejnym zakresie. Mo¿na spodzie-
waæ siê ¿e pomiar na zakresie 2000
m
R3, R8
– 15 k
W
/0,125 W
R2
– 30 k
W
/0,125 W
R10
– 470 k
W
/0,125 W
R11
– 820 k
W
/0,125 W
P4, P5
– 100
W
TVP 1232
P3
– 1 k
W
TVP 1232
P2
– 10 k
W
TVP 1232
P1
– 10 k
W
-A PR185
Kondensatory
m
F
C2, C3,
C5, C7
bêdzie obarczony b³êdem ok.10%.
Je¿eli z jakichœ wzglêdów zakres regu-
lacji potencjometrów P2÷P5 oka¿e siê
niewystarczaj¹cy trzeba zmieniæ wartoœæ
odpowiedniego rezystora R3÷R6.
– 47 nF/50 V ceramiczny
C4, C6
– 1
m
F/50 V MKSE-20
C1
– 220
m
F/16 V
Inne
W£1 – prze³¹cznik dŸwigienkowy
W£2 – MPS 1112 prze³¹cznik
obrotowy 12-pozycyjn.
p³ytka drukowana
numer 544
Wykaz elementów
F koniecz-
ne jest przerwanie œcie¿ki dochodz¹cej do
emitera T1 (pomiêdzy œrodkowym wy-
prowadzeniem prze³¹cznika obrotowego
a emiterem T1). Pomiêdzy wyjœcie prze-
³¹cznika obrotowego a masê pod³¹cza siê
miliamperomierz i mierzy pr¹d p³yn¹cy
ze Ÿród³a (na zakresie 2
m
Pó³przewodniki
US1÷US3 – LM 555
T1, T2
– BC 547B
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-
niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama-
wiaæ w redakcji PE.
Cena: p³ytka numer 544 – 4,50 z³
+ koszty wysy³ki.
D1
– LED
Rezystory
R6, R7
– 15 k
W
/0,125 W
A).
W tym czasie woltomierz do³¹czony do
zacisków V powinien pokazywaæ dok³a-
m
F ok. 100
m
R5
– 150
W
/0,125 W
R12
– 820
W
/0,125 W
R4
– 1,5 k
W
/0,125 W
à
Józef Kusiak
Wzmacniacz mocy
do subwoofera
.
Uk³ad jak na nowoczesne rozwi¹za-
nie przysta³o posiada wszelkie mo¿liwe
zabezpieczenia. Producent okreœla je jako
SPiKe (
W
Self Peak Instantanous Temperature
Protection Circuitry
Opublikowany niedawno opis budowy subwoofera cieszy siê du-
¿ym zainteresowaniem. Opisany w PE 5/2000 uk³ad sk³ada siê
z regulowanych filtrów dolnoprzepustowych. Do kompletu braku-
je tylko wzmacniacza mocy. Niestety przez nieuwagê autor zapro-
ponowa³ uk³ad wzmacniacza, którego p³ytka zosta³a jakiœ czas te-
mu wycofana ze sprzeda¿y wysy³kowej. Teraz nadrabiamy zale-
g³oœci i przedstawiamy wzmacniacz, który mo¿na zastosowaæ
w aktywnym subwooferze.
). To kompleksowe za-
bezpieczenie chroni wzmacniacz przed
przepiêciami, przeci¹¿eniami, zwarciami
wyjœcia do masy i do napiêæ zasilania,
oraz przed przekroczeniem temperatury
maksymalnej z³¹cza. Dodatkowo kontro-
lowany jest obszar bezpiecznej pracy
(SOAR) koñcowych tranzystorów mocy.
Uk³ad posiada funkcjê wyciszania
(MUTE). Zwarcie nó¿ki 8 uk³adu przez
rezystor do ujemnego napiêcia zasilania
wy³¹cza t¹ funkcjê. W zale¿noœci od
pr¹du wyp³ywaj¹cego z nó¿ki 8 mo¿na
ustaliæ ró¿ny poziom wyciszenia od
100 dB do 0 dB.
Inn¹ zalet¹ LM 3876 jest uk³ad p³yn-
nego w³¹czania i wy³¹czania. Wewnêtrz-
ne uk³ady ustalaj¹ napiêcie wyjœciowe na
poziomie masy do czasu a¿ napiêcie zasi-
laj¹ce przekroczy odpowiedni próg.
Podobnie dzieje siê przy wy³¹czeniu zasi-
Proponowany wzmacniacza mocy
oparto na monolitycznym uk³adzie scalo-
nym LM 3876 produkcji Natoinal Semi-
conductor. Dziœ praktycznie wszystkie
wzmacniacze mocy konstruowane s¹
w oparciu o uk³ady scalone hybrydowe
lub monolityczne. W tych pierwszych
przoduje japoñska firma Sanyo z bardzo
du¿¹ rodzin¹ uk³adów STK. Zaœ w mono-
litycznych uk³adach nie ma tak zdecydo-
wanego lidera. Mo¿na wymieniæ tu firmy
Philips, SGS Thomson i National Semi-
conductor. Poniewa¿ uk³ady pierwszych
dwóch firm ju¿ przedstawialiœmy na ³a-
mach pisma kolej przysz³a na NS.
Wzmacniacz LM 3876 jest klasy
Hi-Fi, a tym co go wyró¿nia od innych
wzmacniaczy monolitycznych to bardzo
wysokie dopuszczalne napiêcie zasilania
±42 V. Dziêki temu wzmacniacz bez naj-
mniejszego problemu jest wstanie oddaæ
na obci¹¿enie 8
W
dnie 2,00 V. Po zmianie zakresu na 20
prawdê du¿¹ moc jest w stanie oddaæ tyl-
ko przy impedancji obci¹¿enia 4
moc 56 W. Jest to wy-
nik naprawdê imponuj¹cy. Wiêkszoœæ
monolitycznych wzmacniaczy mocy na-
0
8/2000
Wzmacniacz do subwoofera
33
Tabela 1 – Parametry uk³adu LM 3876
kim jest podawanie maksymalnej mocy
wyjœciowej przy zniekszta³ceniach 10%.
Schemat ideowy wzmacniacza zamie-
szczono na rysunku 3. Uk³ad LM 3876 zasi-
lany jest napiêciem symetrycznym z pro-
stownika z filtrem. W zasilaczu mo¿na zasto-
sowaæ zwyk³y transformator TS 90/10 lub
transformator toroidalny TS100/014 oba
daj¹ w przybli¿eniu napiêcie zmienne
2×23 V, przy pr¹dzie ok. 2 A. Zatem napiê-
cie wyjœciowe bêdzie wynosi³o ok. ±35 V.
Sam wzmacniacz pracuje w typowym
uk³adzie aplikacyjnym. Wzmocnienie napiê-
ciowe ustalaj¹ rezystory R3 i R4 na poziomie
26 dB, co jest typow¹ wartoœci¹ dla wzmac-
niaczy mocy. Zatem nie powinno byæ pro-
blemów z wysterowaniem wzmacniacza.
W³¹cznik W£1 s³u¿y do wyciszania. Przy roz-
wartym wy³¹czniku w³¹czone jest wycisza-
nie. Je¿eli ta funkcja bêdzie zbêdna mo¿na
w miejsce wy³¹cznika wmontowaæ zworkê.
Mimo wielu wewnêtrznych zabezpie-
czeñ uk³ad „doposa¿ono” w elementy
ograniczaj¹ce pasmo i eliminuj¹ce mo¿li-
woœæ wzbudzeñ. Kondensator C2 ograni-
cza pasmo i eliminuje równoczeœnie za-
k³ócenia impulsowe jakie mog¹ dostaæ siê
na wejœcie wzmacniacza. Rezystor R3
wraz z kondensatorem C7 zmniejszaj¹
wzmocnienie wzmacniacza dla czêstotli-
woœci ponadakustycznych.
Elementy R6 i C8 spotykane w prawie
wszystkich wzmacniaczach chroni¹ stopieñ
wyjœciowy przed zmian¹ charakteru obci¹-
¿enia z indukcyjnego na pojemnoœciowy,
zapobiegaj¹ tym samym niestabilnoœciom.
Zmiana charakteru obci¹¿enia jest typowa
dla kolumn g³oœnikowych z rozbudowany-
mi filtrami i zwrotnicami. Cewka L1 i rezy-
stor R7 chroni¹ wzmacniacz przed obci¹¿e-
niem o charakterze pojemnoœciowym na
wy¿szych czêstotliwoœciach. Dla niskich
Symbol
Parametr
Warunki pomiaru
Typ Limit Jedn.
V+/V–
Napiêcie zasilania
18
24
84
V (min)
V (max)
A
M
Wyciszanie
Nó¿ka 8 otwarta
120
80
dB
P
o
Moc wyjœciowa
THD+N=0,1%,
f=1kHz, f=20kHz
56
40
W
PP
o
Moc szczytowa
100
W
THD+N zniekszta³cenia + szumy
40 W, 20Hz<20kHz,
A
v
=26dB
0,06
%
SR
Czas narostu
V
IN
=1,2V, f=10kHz
11
5
V/
m
s
I+
Pr¹d spoczynkowy
V
o
=0, I
o
=0, I
8
=0
30
70
mA
V
OS
Nap.
niezrównowa¿enia
V
CM
=0, I
o
=0
1
15
mV
I
OS
Pr¹d
niezrównowa¿enia
V
CM
=0, I
o
=0
0,01
0,2
m
A
I
B
Pr¹d polaryzacji wejœcia
V
CM
=0, I
o
=0
0,2
1
m
A
I
o
Ograniczenie pr¹dowe
V=±12V
t
ON
=10ms, V
o
=0V
6
4
A
PSRR
T³umienie têtnieñ
zasilania
V+=40÷20V,
V–=–40V, I
o
=0V
120
85
dB
A
VOL
Wzmocnienie napiêciowe
V=±40V,
R
L
=2k
W
120
90
dB
GBWP
Pasmo
V=±40V, f
o
=100kHz
8
2
MHz
SNR
Stosunek sygna³ szum
P
o
=1W,
P
o
=40W,
P
o
=100W,
98
114
122
dB
dB
dB
IMD
Zniekszta³cenia
intermodulacyjne
60Hz, 7kHz, 4:1
60Hz, 7kHz, 1:1
0,004
0,006
%
%
Rth
JC
Rezystancja termiczna
z³¹cze obudowa
1
°C/W
Rth
JA
Rezystancja termiczna
z³¹cze otoczenie
43
°C/W
Tj
Maksymalna temperatura
z³¹cza
150
°C
lania. Dziêki temu wyeliminowano nie-
przyjemne stuki w g³oœnikach towarzysz¹-
ce stanom nieustalonym.
W Tabeli 1 zestawiono podstawowe
parametry uk³adu.
Na rysunku 1 zamieszczono wykres
zniekszta³ceñ nieliniowych w funkcji mo-
cy wyjœciowej dla dwóch czêstotliwoœci.
Natomiast rysunek 2 przedstawia znie-
kszta³cenia nieliniowe w funkcji czêstotli-
woœci przy sta³ej mocy wyjœciowej. Jak
widaæ z obu rysunków zawartoœæ znie-
kszta³ceñ jest naprawdê niewielka. Produ-
cent nie stosuje tu tricku reklamowego ja-
10
fo=1, 20kHz
RL=8
W
Vcc=±35V
1
BW<80kHz
Po=40W
RL=8
W
1
Vcc=±35V
BW<80kHz
0,1
0,1
0,010
20 kHz
0,010
1 kHz
0,001
10
100
1k
10k
100k
[Hz]
0,001
0,01
0,1
1
10
100
[W]
Rys. 1 Zniekszta³cenia nieliniowe w funkcji mocy wyjœciowej
Rys. 2 Zniekszta³cenia nieliniowe w funkcji czêstotliwoœci
34
Wzmacniacz do subwoofera
8/2000
C1
C3
o wysokoœci 8 cm. Pomiêdzy uk³ad a radia-
tor nale¿y w³o¿yæ podk³adkê izolacyjn¹,
gdy¿ metalowa obudowa uk³adu po³¹czo-
na jest elektrycznie z ujemnym napiêciem
zasilania. Miejsce po³¹czenia obowi¹zkowo
nale¿y posmarowaæ smarem silikonowym,
który poprawia przewodnoœæ ciepln¹.
Uk³ad LM 3876 mo¿na zast¹piæ
podobnym do niego uk³adem LM 3886,
który posiada identyczny schemat i wy-
prowadzenia. Ró¿nica polega na mocy
wyjœciowej. Wed³ug danych katalogo-
wych uk³ad jest wstanie dostarczyæ moc
68 W na obci¹¿eniu 4
+
L1
10
m
F
100n
0,7
m
H
WE
US1
P1
R1 1k
10
1
R7
10k
5
10
W
/2W
3
C2
LM3876
100p
9
8
RL
4
R6
WY
8
W
7
C5
2,7
W
56W
R2
R5
100
m
F
1W
20k
100n
R3
20k
C8
W£1
MUTE
100n
C4
C7
51p
–
R4
1k
przy zasilaniu
napiêciem ±28 V i 50 W na obci¹¿eniu
8
W
TR1
C6
TS90/10
10
m
F
przy zasilaniu napiêciem ±35 V. Przy
tych mocach zniekszta³cenia nie przekra-
czaj¹ 0,1% dla czêstotliwoœci z przedzia³u
20 Hz do 20 kHz. Maksymalne napiêcie
zasilania nie mo¿e przekraczaæ ±42 V,
a pr¹d wyjœciowy ograniczony jest do
11,5 A (7 A). Moc oddawana w impulsie
osi¹ga 135 W. Rezystancja termiczna z³¹-
cze obudowa Rth
ja
wynosi 1°C/W
Poprawnie zmontowany uk³ad nie
wymaga ¿adnego uruchamiania. Przed
w³¹czeniem zasilania nale¿y bardzo do-
k³adnie sprawdziæ poprawnoœæ monta¿u.
Drobne nawet zwarcie mo¿e byæ przyczy-
n¹ nieodwracalnego uszkodzenia uk³adu.
TST100/014
+35V
~23V
PR1
6A/400V
C9
4700
m
F
/50V
~220V
C10
~23V
4700
m
F
/50V
–35V
Rys. 3 Schemat ideowy wzmacniacza mocy
czêstotliwoœci cewka bocznikuje rezystor
R7, tak ¿e nie ma on wp³ywu na ogranicze-
nie mocy. Je¿eli wzmacniacz bêdzie wyko-
rzystywany do subwoofera, gdzie nie wy-
stêpuj¹ ¿adne zwrotnice cewkê L1 i rezy-
stor R7 mo¿na zast¹piæ zwor¹.
Uk³ad zmontowano na p³ytce druko-
wanej (rys. 4), gdzie znajduj¹ siê tak¿e
elementy prostownika. Cewkê L1 mo¿na
wykonaæ z drutu nawojowego DNE 1 mm
nawijaj¹c 14 zwojów na wiertle o œredni-
cy 7 mm. Zwoje powinny byæ nawiniête
obok siebie bez przerw.
Uk³ad musi byæ wyposa¿ony w radia-
tor. Rezystancja termiczna z³¹cze obudowa
jest stosunkowo ma³a, zatem radiator nie
musi byæ bardzo du¿y. W zupe³noœci wy-
starczy profil jednostronnie ¿ebrowany
Wykaz elementów
Pó³przewodniki
US1
– LM 3876
PR1
– 6 A/400 V
Rezystory
R6
– 2,7
W
/1 W
R7
– 10
W
/2 W
R1, R4
– 1 k
W
/0,125 W
R3, R5
– 20 k
W
/0,125 W
R2
– 47 k
W
/0,125 W
Kondensatory
C7 – 51 pF/50 V ceramiczny
C2 – 100 pF/50 V ceramiczny
C3, C4, C8 – 100 nF/50 V MKSE-20
C1, C6
– 10
m
F/25 V
C5
– 100
m
F/50 V
C9, C10
– 4700
m
F/50 V
Inne
L1 – patrz opis
TS1 – TS 90/10, TST 100/014
p³ytka drukowana
numer 545
P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-
niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama-
wiaæ w redakcji PE.
Cena: p³ytka numer 545 – 4,80 z³
+ koszty wysy³ki.
Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
à
Tomasz Musielak
W
[ Pobierz całość w formacie PDF ]