hw_parvus
1.0.0
Inhaltsverzeichnis
In diesem Dokument werden Rationale beschrieben, die zum Entwerfen und Erstellen von Audio -Leistungsverstärker mithilfe von TDA7293 Integrated Circuit verwendet werden.
Die Verstärkerarchitektur besteht aus den folgenden Abschnitten:
Jeder dieser Abschnitte wird als separates Board implementiert.
Das Board verfügt über die folgenden Verbindungen:
- Stromversorgungseingang - PSI: VCC, GND, VEE
- Lautsprecherausgabe - SPO: Out, GND
- Signaleingang - SGI: IN, SGND
- Kontroll- und Stummschalter - CMS: Power Sense, Stummschaltung, Clip, GND
Für den Eingangsfilter wählen wir die Frequenz zwischen 300 kHz und 400 kHz:
+ ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- o in Richtung Verstärker-IC-Block
+ ---+ | + ---+ |
----- clp1 ----- clp2
----- -----
| |
=== Masse === Boden
Verwenden Sie den CR-Tiefpassfilter-Taschenrechner der 2. Ordnung bei URL: http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php Wir kommen an:
RLP1 = 100 Ohm, RLP2 = 100 Ohm
Clp1 = 220pf, clp2 = 2,2nf
FP1 = 352 kHz
FP2 = 14MHz
Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.johnheearfield.com/rc/rc4.htm
Ein Erdschleifenschalterwiderstand befindet sich zwischen SGND- und GNDPWR -Gelände. Der Wert dieses Widerstands sollte etwa 10 Ohm betragen.
Verwenden der invertierten Topologie, da wir die gemeinsame Modusverzerrung in der Eingangsphase reduzieren möchten. Bei TDA7293 IC ist es jedoch nicht einfach, invertierte Topologie zu verwenden, da der Stummschaltung auf positivem Opamp -Eingang implementiert wird.
Der äquivalente Verstärkungsschaltungswiderstand muss unter 600 Ohm bleiben. Dies liegt daran, dass alle Rauschmessungen in der Datenblattblatt mit 600 OHMs oder 0OHMs durchgeführt wurden.
Der nominelle Gewinn eines nicht invertierenden Verstärkers ist:
G = rf/rg+1
Da wir einen Spannungsteiler mit denselben Widerständen vor dem Verstärker haben, wird der Gesamtverstärkung:
G = rf/rg
Der im TDA7293 -Datenblatt angegebene Mindestgewinn beträgt 26 dB oder 20 Mal. Nur um auf der sicheren Seite zu sein, wählen wir 10% größerer Wert: 22
Das TDA7293-Datenblatt liefert nicht genügend relevante Daten, um das IC in der Wechselstromdomäne zu modellieren. Da wir es nicht modellieren können, gibt es keine Optimierungen für die negative Rückkopplungsschaltung. Wir können jedoch sicher annehmen, dass in der TDA7293 -Übertragungsfunktion Hochfrequenzpolen vorhanden sind. Aus diesem Grund werden wir unten einige pF zu berechnetem Bleikompensationskondensator hinzufügen (siehe Cadd ).
Äquivalentes Feedback -Netzwerk mit Lead -Kompensationskreis:
O VOUT
|
*------+
| |
+-+ rf |
| | ---
| | -----
+-+ |
Vf | |
o ------*------+
|
+-+ rg
| |
| |
+-+
|
o Eingabe
Widerstände RF und RG sind Teil des Feedback -Netzwerks. Kondensator CF ist der Kompensationskondensator. Die Übertragungsfunktion dieses Netzwerks wird als:
Vf (s) = i (s)*rg
Vout (s) = i (s)*(rf || cl+rg) = i (s)*(rf/(1+s*rf*cl)+rg)
H (s) = vf (s)/vout (s) = (rg/(rf+rg))*((1+s*rf*cl)/(1+s*re*cl))
Null:
wz = 1/(rf*cl)
Pole:
wp = 1/(re*cl)
Wo:
Re = rf || rg = rf*rg/(rf+rg)
Eine grobe Schätzung besteht darin, zusätzliche 1-3PF parallel zu Rf zu setzen.
CADD = 3PF
Eingabestifte haben die folgenden parasitären Kapazitäten zugeordnet:
Das TDA7293-Datenblatt gibt keinen Parameter in Bezug auf parasitäre Eingangskapazitäten an. Spannungsfeedback-Opamps haben normalerweise sowohl differentielle als auch Common-Mode-Eingangsinpedanzen angegeben. In Ermangelung von Informationen ist es sicher, das in der nächste Abbildung angegebene Modell zu verwenden:
+ ----+ Zdiff
+Eingabe O ---+--- | | ---+--- o-Eingabe
| + ----+ |
| |
+-+ zcm1+-+ zcm2
| | | |
| | | |
+-++-+
| |
=== ===
Wir können eine grobe Schätzung von Werten verwenden, die auf der Erfahrung bei der Verwendung anderer Audio -FET -Opamps basieren, und typische Werte sind um Cdiff=5pF , Cm=4pF und Cstray=3pF . Alle drei äquivalenten Kondensatoren sind parallel gebunden, sodass die Gesamteingangskapazität:
Cinput = CDIFF+CM+CSTRAY = 5PF+4PF+3PF = 12PF
Um diese Kapazität zu mildern, können wir Kapazitäts -CSI -parallel zum HF -Widerstand hinzufügen. Um dies zu kompensieren, wird die folgende Gleichung angewendet:
Rf*cf = rg*cinput
Csi = cinput*rg/rf = 0,5PF
Der endgültige Cf -Wert ist:
CF = CL+CSI+CADD = 0+2+0,5 = 2,5PF
Jeder NP0 -basierte Kondensator um 3pF ist für diesen Zweck gut.
Um die Eingabe vor EMI zu schützen, verwenden wir das folgende Zobel -Netzwerk:
o positive Eingabe oder negative Eingabe | | ----- czi ----- | | +-+ rzi | | | | +-+ | === Boden
Bei den meisten Eingangskabeln liegt die charakteristische Impedanz zwischen 50 und 100 OHM -Impedanz und wir verwenden das 75 OHM als mittleren Wert. Der Widerstand Rzi ist Rzi=75ohm und der Kondensator Czi ist Czi=220pF . Dieses Netzwerk sollte direkt am Eingangsanschluss platziert werden, nicht auf der Hauptverstärker -PCB.
Außerdem muss zwischen SGND und Chassis direkt am Eingangsanschluss ein 100N x7R -Kondensator platziert werden. Dieser Kondensator wird das Radio und andere Interfiren -Signal in das Gehäusepotential des Chassis schütteln.
Das Output -Netzwerk besteht aus vorgelagertem und nachgeschaltetem Zobel -Netzwerk und aus Ausgangsspule ( Ld ) mit parallelem Dämpfungswiderstand ( Rd ). Das Upstream-Zobel-Netzwerk bietet eine Last mit niedriger Induktivität für die Ausgangsstufe bei sehr hohen Frequenzen und ermöglicht es Hochfrequenzströmen, lokal zur Ausgangsstufe zu zirkulieren. Das nachgeschaltete Zobel -Netzwerk bietet eine gute Widerstandsabschluss direkt an den Lautsprecherterminals bei hohen Frequenzen, um die RFI -Ein- und Feuchtigkeitsresonanzen mit oder Reflexionen der Lautsprecherkabel zu verringern. Der Ausgangskreis ist Folgendes:
Ld
xxx
+--- xx x ---+
| xxx |
| |
| + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- o
VOUT + ------- + | Vspeaker
Rd |
----- cz2 = 100 NF
-----
|
|
+-+ rz1 = 10 Ohm
| |
| |
+-+
|
===
Die Ausgangsspule Ld bietet eine Hochfrequenz -Isolierung der Ausgangslast aus der Ausgangsstufe in TDA7293. Der Induktivitätswert sollte zwischen 2UH bis zu 5UH liegen. Der Ausgangshuntwiderstand sollte zwischen 2 und 5 Ohm liegen. Siehe Douglas Self - Audio Power Amplifier Design Handbook, 3. Aufl., Output Networks, Kapitel 7, um die Funktionsverstärkerübertragungsfunktion auswirken.
Der Netzteil der Stromversorgung verwendet eine einzelne Bank mit 10 mF -Kondensatoren.
Wir verwenden doppelte symmetrische Versorgung seit zwei Sekunden.
Die Hauptspannungsversorgungen werden direkt von Reservoirkondensatoren geliefert. Dieser Versorgung versorgt die Hochleistungsabschnitte mit hoher Leistung von TDA7293.
Vor dem Gleichrichter sollte ein Snubber -RC -Schaltkreis platziert werden, um die Diodenschaltimpuls zu verringern. Empfohlene Werte sind Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o vsupply | | ----- csn = 470nf ----- | | +-+ rsn = 1 Ohm | | | | +-+ | === Boden
Dieser Snubber kann auch in der Nähe der IC -Netzteilleitungen platziert werden.
Stromversorgungskondensatoren auf Verstärkerbrettern:
