GitHub - nradulovichw_parvus підсилювач потужності на базі TDA7293

Зміст

Цей документ повинен описувати обґрунтування, що використовуються для проектування та побудови підсилювача звукової потужності з використанням інтегральної схеми TDA7293.

Архітектура підсилювача складається з наступних розділів:

Підсилювач складається з наступного розділу:

  • Плата підсилювача (AMP) (лівий та правий канали)
  • Вхідно-вихідна фільтрація та плата інтерфейсу (IOI)
  • Плата живлення та управління (PSC)

потужності

Кожен із цих розділів реалізований як окрема дошка.

На дошці представлені такі учасники:

Для вхідного фільтра ми вибираємо частоту від 300 кГц до 400 кГц:

За допомогою калькулятора низькочастотних фільтрів CR другого порядку за адресою: http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRCRtool.php ми потрапляємо до:

Резистор вимикача заземлення розташований між заземленнями SGND та GNDPWR. Значення цього резистора має становити близько 10 Ом.

Використовуючи інвертовану топологію, оскільки ми хочемо зменшити спотворення загального режиму на вхідному каскаді. Але у випадку TDA7293 IC непросто використовувати інвертовану топологію, оскільки схема відключення звуку реалізована на позитивному вході OPAMP.

Еквівалентний опір ланцюга посилення повинен залишатися нижче 600 Ом. Це тому, що всі вимірювання шуму в технічному паспорті проводились з 600 Ом або 0 Ом.

Використання низького коефіцієнта підсилення зворотного зв'язку є кращим з кількох причин:

  • доступно більше посилення циклу для зменшення спотворень
  • скорочені ноут-аут
  • нижнє зміщення на виході

Номінальне підсилення неінвертуючого підсилювача становить:

Оскільки ми маємо дільник напруги з однаковими резисторами в передній частині підсилювача, загальний коефіцієнт підсилення стає:

Мінімальний коефіцієнт посилення, зазначений у таблиці даних TDA7293, становить 26 дБ або 20 разів. Щоб бути в безпеці, ми обираємо на 10% більше значення: 22

Вибрані значення для серії E24:

  • Rf = 12кОм
  • Rg = 510 Ом
Вибрані значення для серії E48:
  • Rf = 11кОм
  • Rg = 499 Ом

Технічний опис TDA7293 не містить достатньо відповідних даних для моделювання ІС у домені змінного струму. Оскільки ми не можемо її змоделювати, немає оптимізацій для схеми негативного зворотного зв'язку. Але ми можемо сміливо припустити, що в передавальній функції TDA7293 є полюси високої частоти. З цієї причини ми додамо кілька пФ до розрахованого свинцевого компенсаційного конденсатора нижче (див. Cadd).

Еквівалентна мережа зворотного зв'язку з ланцюгом компенсації свинцю:

Резистори Rf і Rg є частиною мережі зворотного зв'язку. Конденсатор Cf - компенсаційний конденсатор. Функція передачі даних цієї мережі надається як:

Груба оцінка полягає в тому, щоб додати додаткові 1-3pF паралельно Rf .

Компенсація ємності вхідного виводу

Вхідні штифти мають такі паразитні ємності:

  • Кдіфф
  • См
  • Крейді

У паспорті TDA7293 не вказано жодного параметра щодо паразитних вхідних ємностей. OPAMPS із зворотним зв'язком напруги, як правило, мають як вхідний опір диференціального, так і загальномодового режиму. За відсутності будь-якої інформації безпечно використовувати модель, подану на наступному малюнку:

Ми можемо використовувати приблизну оцінку значень, засновану на досвіді використання інших звукових FET OPAMPS, і типові значення складають близько Cdiff = 5pF, Cm = 4pF і Cstray = 3pF. Всі три еквівалентні конденсатори пов'язані паралельно, тому загальна вхідна ємність стає:

Щоб пом'якшити цю ємність, ми можемо додати ємність Csi паралельно резистору Rf. Для компенсації цього застосовується таке рівняння:

Остаточне значення Cf:

Для цього добре підійде будь-який конденсатор на основі NP0 близько 3pF.

Для захисту вхідних даних від EMI ми використаємо таку мережу Zobel:

Для більшості вхідних кабелів характеристичний опір знаходиться в діапазоні від 50 до 100 Ом, і ми використовуємо 75 Ом як середнє значення. Резистор Rzi дорівнює Rzi = 75 Ом, а конденсатор Czi дорівнює Czi = 220pF. Ця мережа повинна бути розміщена прямо біля вхідного роз'єму, а не на друкованій платі основного підсилювача.

Крім того, конденсатор 100n X7R повинен бути розміщений між SGND і шасі прямо на вхідному роз'ємі. Цей конденсатор буде перетворювати радіо- та інші інтерференційні сигнали в потенціал шасі.

Вихідна мережа складається з мережі Zobel, розташованої вище і нижче за потоком, та вихідної котушки (Ld) з паралельним демпфуючим резистором (Rd). Вища від мережі Zobel забезпечує навантаження з низькою індуктивністю для вихідного каскаду на дуже високих частотах і дозволяє високочастотним струмам циркулювати локально до вихідного каскаду. Нижча мережа Zobel забезпечує хороший резистивний термінатор прямо на терміналах колонок на високих частотах, допомагаючи зменшити потрапляння RFI і вологий резонанс з кабелями акустичних систем або відбиття від них. Вихідна схема така:

Вихідна котушка Ld забезпечує високочастотну ізоляцію вихідного навантаження від вихідного каскаду в TDA7293. Значення індуктивності має бути від 2uH до 5uH. Вихідний шунтуючий резистор повинен бути від 2 до 5 Ом. Дивіться Посібник з дизайну підсилювача потужності Дугласа, 3-е видання, Вихідні мережі, розділ 7 щодо впливу на функцію передачі підсилювача потужності.

Секція живлення використовує один блок конденсаторів 10 мФ.

Ми використовуємо подвійні симетричні витратні матеріали з тих пір, як подвійні вторинні.

Основні джерела напруги подаються безпосередньо з резервуарних конденсаторів. Цей блок живлення забезпечує сильні струми та великі вихідні потужності секцій TDA7293.

Перед випрямляючими діодами слід встановити регулятор RC-схеми, щоб зменшити імпульс перемикання діодів. Рекомендованими значеннями є Rsn = 1 Ом, Csn = 470nF:

Цей демпфер також може бути розміщений поблизу ліній живлення ІС.

Конденсатори живлення на платах підсилювача: