УМЗЧ НА МИКРОСХЕМЕ TDA7294

А. СЫРИЦО, г. Москва

Сегодня российским радиолюбителям доступны интегральные микросхемы, изготовленные в зарубежных странах. Некоторые из этих изделий позволяют без особых проблем (в частности, с минимумом дополнительных деталей) изготовить высококачественный УМЗЧ. Отойдя от рекомендованной фирмой схемы включения, автор (хорошо известный своими публикациями в журнале) смог улучшить характеристики усилителя в целом.

Интегральная микросхема TDA7294 фирмы SGS-THOMSON MICROELECTRONICS предназначена для работы в звуковоспроизводящих системах в качестве усилителя мощности. Микросхема выпускается в пластмассовых корпусах с металлической подложкой и с формовкой выводов для вертикального ("Multiwatt 15V") и горизонтального ("Multiwatt 15H") монтажа на печатных платах. Каждый корпус имеет 15 жестких выводов (рис. 1). Упрощенная структурная схема TDA7294 показана на рис. 2.

Одной из основных особенностей этой микросхемы является использование полевых транзисторов в предварительных и выходных каскадах усиления. К ее достоинствам относятся большая выходная мощность (до 100 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом), возможность работы в широком диапазоне питающих напряжений (от 7,5 до 50 В), высокие технические характеристики (малые искажения, низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих частот и т. д.), минимум необходимых внешних компонентов и небольшая стоимость. В микросхеме реализованы функции оперативного бесшумного выключения выходного сигнала ("Mute") и перехода в ждущий режим ("Stand-ву"). Имеются также встроенные узлы защиты от короткого замыкания в нагрузке и от перегрева выходных транзисторов.

Типовая схема включения и цоколевка TDA7294 приведены на рис. 3. Назначение основных выводов микросхемы понятно из рисунка. Не показанные на нем выводы 5, 11, 12 не используются. К выводу 6 подключается цепь ПОС, к выводу 9 - цепи управления блокировкой выходного каскада, а к выводу 10 - цепи управления блокировкой входного каскада, причем в последнем случае предусмотрено управление только для неинвертирующего входа. Вывод 8 соединен с металлической подложкой корпуса микросхемы.

Назначение основных внешних элементов типовой схемы включения TDA7294 видно из рис. 3. Резистор R1 определяет входное сопротивление УМЗЧ; резисторы R2, R3 (вернее их соотношение R3/R2) - коэффициент его усиления; элементы R5C3 и R4C4 обеспечивают бесшумность блокировок входного и выходного каскадов; от номиналов конденсаторов С1, С2 зависит граница АЧХ усилителя в области низких звуковых частот; С7, С9 - блокировочные конденсаторы цепей питания; С6, С8 - конденсаторы фильтра источника питания; С5 выполняет функции вольтодобавки в цепи ПОС.

Основные технические характеристики УМЗЧ при использовании рекомендованной фирмой схемы включения 

Входной ток, мкА, не более ...... 0,5
Напряжение смещения, мВ, не более ................±10
Приведенный ко входу уровень шума, мкВ, не более:
взвешенное значение по кривой "А" ............... 1
в диапазоне 20... 20 000 Гц .... 5
Выходная мощность, Вт, при коэффициенте гармоник 0,5 %, напряжении питания 2х35 и 2х27 В и сопротивлении нагрузки соответственно 8 и 4 Ом ..... 60...70
Коэффициент нелинейных искажений, %:
при выходной мощности 5 Вт на частоте 1 кГц. ......... 0,005
при выходной мощности 0,1... 50 Вт, в диапазоне частот 20...20 000 Гц, не более ................. 0,1
Диапазон рабочих частот, Гц, при выходной мощности 1 Вт и неравномерности АЧХ - 3 дБ.........20...20 000
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, не менее.................. 7...10
Коэффициент усиления по напряжению, дБ:
без ООС................... 80
с ООС ................. 24...40
Напряжение источника питания, В ............ (2х7,5)...(2х40)
Ток, потребляемый усилителем в режиме покоя, мА .... 20...60
Глубина подавления пульсации напряжения питания частотой 100 Гц, дБ........ 60...75
Температура срабатывания устройства тепловой защиты, град. С ... +145 
Пороговое напряжение срабатывания устройств блокировки входного и выходного каскадов, В, в режимах:
"Включено" .............. +1,5
"Выключено" ............. +3,5
Уменьшение уровня выходного сигнала при срабатывании устройств блокировки, дБ, каскадов:
входного .............. 60...80
выходного. ............. 70...90
Ток, потребляемый цепью управления блокировкой выходного каскада, мА, не более ............... 1...3

Предельно-допустимые значения параметров микросхемы TDA7294 

Максимальное напряжение питания, В................(2х50)
Максимальный выходной ток, А . ...................... 10
Максимальная мощность рассеяния, Вт, при температуре корпуса микросхемы +70 град. С............ 50
Максимальная температура кристалла, град. С .............. +150
Тепловое сопротивление кристалл-корпус, град. С/Вт........ 1,5

На рис. 4-11 показаны зависимости выходной мощности УМЗЧ от напряжения питания каждого плеча (рис. 4, 5), коэффициента гармоник от выходной мощности (рис. 6, 7), коэффициента гармоник от частоты (рис. 8, 9), мощности рассеяния от выходной мощности (рис. 10, 11).

Рекомендованная фирмой-изготовителем схема включения TDA7294, на взгляд автора, имеет ряд недостатков. К ним следует отнести: отсутствие на входе микросхемы ФНЧ с частотой среза 50...100 кГц, способного защитить входные цепи усилителя от помех мощных телерадиовещательных станций и от сигналов, наведенных с выхода усилителя за счет ПОС; использование оксидных конденсаторов С2-С4, что может снизить надежность усилителя; невозможность существенного увеличения входного сопротивления усилителя при сохранении необходимого запаса его устойчивости к возникновению генерации на высоких частотах; недостаточный запас устойчивости при работе на нагрузку с емкостной составляющей.

От названных недостатков удалось избавиться, изменив рекомендованную схему включения TDA7294 (рис. 12). На входе микросхемы установлен ФНЧ R2C1 с частотой среза 50...100 кГц, оксидные конденсаторы С2, С3 и С4 заменены на полиэтилентерефталатные, входное сопротивление увеличено до 1 МОм (R3=1 МОм), устойчивость усилителя повышена за счет включения на его выходе зашунтированного резистором R9 дросселя L1, конденсаторов С6, С 12 и резистора R8.

В усилителе использованы резисторы МЛТ-1,0 (R8) и МЛТ-0,25 (остальные), конденсаторы - К73-17 (С2- С5), КТ-1 (С1, С6), КМ-5 (С7, С8, С12), К50-16 (С9-С11).

Коэффициент усиления доработанного варианта усилителя определяется соотношением сопротивлений резисторов R6/R1 и может изменяться в широких пределах подбором резистора R1. При этом для обеспечения необходимого запаса устойчивости может потребоваться уточнение номинала конденсатора С6.

При практической реализации УМЗЧ по приведенной схеме целесообразно дополнить его устройством защиты нагрузки от постоянной составляющей напряжения, предохранителями в цепях питания и индикатором перегрузки.

Чтобы увеличить выходную мощность (или выходное напряжение), микросхемы TDA7294 могут быть включены по рекомендованной фирмой-изготовителем мостовой схеме (рис. 13). АЧХ мостового усилителя показана на рис. 14, а зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности - на рис. 15 и 16. Такие же характеристики обеспечиваются и при мостовом включении усилителей по доработанным схемам (рис. 17). Для оптимальной их работы в этом режиме необходимо выполнение следующих равенств: R6.1=R6.2 = Рдоп и R1.1 = R1.2, где R6.1, R6.2, R1.1, R1.2 - сопротивления резисторов в цепях ООС УМЗЧ1 и УМЗЧ2 (см. рис. 12), а Рдоп - сопротивление резистора, включенного между точками С1 и В2 (рис. 17).

Эти условия выполняются при использовании резисторов с отклонением сопротивления от номинального значения + 1 %.

Радио 5 (2000)

  Назад