hw_parvus
1.0.0
Tabla de contenido
Este documento describirá los fundamentos utilizados para diseñar y construir un amplificador de potencia de audio utilizando el circuito integrado TDA7293.
La arquitectura del amplificador consta de las siguientes secciones:
Cada una de estas secciones se implementa como una junta separada.
La placa presenta los siguientes Conntectores:
- Entrada de fuente de alimentación - PSI: VCC, GND, VEE
- Salida del altavoz - Spo: Out, GND
- Entrada de señal - SGI: IN, SGND
- Esclavo de control y silencio - CMS: sentido de potencia, silencio, clip, gnd
Para el filtro de entrada elegimos la frecuencia entre 300 kHz y 400 kHz:
+ ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- o hacia el bloque de IC de amplificador
+ ---+ | + ---+ |
----- CLP1 ----- CLP2
----- -----
| |
=== Ground === Ground
Usando la calculadora de filtro de paso bajo CR de segundo orden en URL: http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php llegamos a:
RLP1 = 100 ohm, RLP2 = 100 ohmios
CLP1 = 220PF, CLP2 = 2.2NF
FP1 = 352kHz
FP2 = 14MHz
Para obtener más detalles, consulte: http://www.johnhearfield.com/rc/rc4.htm
Se encuentra una resistencia de interruptor de bucle de tierra entre los terrenos SGND y GNDPWR. El valor de esta resistencia debe ser de alrededor de 10 ohmios.
Uso de topología invertida ya que queremos reducir la distorsión del modo común en la etapa de entrada. Pero en el caso de TDA7293 IC, no es fácil usar la topología invertida ya que el circuito de silencio se implementa en la entrada positiva de OPAMP.
La resistencia al circuito de ganancia equivalente debe permanecer por debajo de 600ohms. Esto es así porque todas las mediciones de ruido en la hoja de datos se realizaron con 600OHMS o 0OHMS.
La ganancia nominal de un amplificador no inversor es:
G = RF/RG+1
Dado que tenemos un divisor de voltaje con las mismas resistencias en la parte delantera del amplificador, la ganancia total se convierte en:
G = RF/RG
La ganancia mínima especificada en la hoja de datos TDA7293 es de 26 dB o 20 veces. Solo para estar en el lado seguro, elegimos un valor 10% mayor: 22
La hoja de datos TDA7293 no proporciona suficientes datos relevantes para modelar el IC en el dominio AC. Como no podemos modelarlo, no hay optimizaciones disponibles para el circuito de retroalimentación negativa. Pero podemos asumir de manera segura que hay postes de alta frecuencia presentes en la función de transferencia TDA7293. Por esta razón, agregaremos algunos pF al condensador de compensación de plomo calculado a continuación (ver Cadd ).
Red de retroalimentación equivalente con circuito de compensación de plomo:
o Vout
|
*------+
| |
+-+ RF |
| | ----- cf = cl (+csi, ver compensación de capacitancia del pin de entrada)
| | -----
+-+ |
VF | |
O -----*------+
|
+-+ rg
| |
| |
+-+
|
o Entrada
Las resistencias RF y RG son parte de la red de retroalimentación. El condensador CF es el condensador de compensación. La función de transferencia de esta red se da como:
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)))
Cero:
wz = 1/(rf*cl)
Polo:
wp = 1/(re*cl)
Dónde:
RE = RF || RG = RF*RG/(RF+RG)
La estimación aproximada es poner 1-3pf adicionales en paralelo a Rf .
CADD = 3PF
Los pines de entrada tienen las siguientes capacitancias parasitarias asociadas:
La hoja de datos TDA7293 no especifica ningún parámetro con respecto a las capacitancias de entrada parasitaria. Los opamps de retroalimentación de voltaje generalmente tienen impedancias de entrada de modo diferencial y común especificadas. En ausencia de cualquier información, es seguro usar el modelo dado en la siguiente figura:
+ ----+ zdiff
+entrada o ---+--- | | ---+--- O-Input
| + ----+ |
| |
+-+ ZCM1+-+ ZCM2
| | | |
| | | |
+-++-+
| |
=== ===
Podemos usar una estimación aproximada de los valores basados en la experiencia en el uso de otros OPAMP de Audio FET, y los valores típicos están alrededor de Cdiff=5pF , Cm=4pF y Cstray=3pF . Los tres condensadores equivalentes están vinculados en paralelo, por lo que la capacitancia de entrada total se convierte en:
Cinpput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf
Para mitigar esta capacitancia, podemos agregar capacitancia CSI paralela a la resistencia de RF. Para compensar esto se aplica la siguiente ecuación:
Rf*cf = rg*Cinput
CSI = cinpput*rg/rf = 0.5pf
El valor final Cf es:
Cf = cl+csi+cadd = 0+2+0.5 = 2.5pf
Cualquier condensador basado en NP0 alrededor de 3pF será bueno para este propósito.
Para proteger la entrada de EMI, utilizaremos la siguiente red Zobel:
o Entrada positiva o entrada negativa | | ----- Czi ----- | | +-+ rzi | | | | +-+ | === tierra
Para la mayoría de los cables de entrada, la impedancia característica cae en rango entre 50 y 100hm impedancia y estamos utilizando el 75ohm como valor medio. La resistencia RZI es Rzi=75ohm y el condensador CZI es Czi=220pF . Esta red debe colocarse directamente en el conector de entrada, no en el amplificador principal PCB.
Además, se colocará un condensador de 100n X7R entre SGND y chasis directamente en el conector de entrada. Este condensador derivará la radio y otra señal de interfirencia en el potencial de tierra del chasis.
La red de salida consta de la red Zobel Zobel aguas arriba y aguas abajo y de la bobina de salida ( Ld ) con resistencia de amortiguación paralela ( Rd ). La red Zobel aguas arriba proporciona una carga de baja inductancia para la etapa de salida a frecuencias muy altas y permite que las corrientes de alta frecuencia circulen en la etapa de salida. La red Zobel aguas abajo proporciona una buena terminación resistiva directamente en los terminales del altavoz a altas frecuencias, lo que ayuda a reducir la entrada de RFI y las resonancias húmedas con los cables de los altavoces. El circuito de salida es el siguiente:
Ld
xxx
+--- xx x ---+
| xxx |
| |
| + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- O
Vout + ------- + | Vspeaker
RD |
----- CZ2 = 100NF
-----
|
|
+-+ rz1 = 10 ohmios
| |
| |
+-+
|
===
La bobina de salida Ld proporciona un aislamiento de alta frecuencia de la carga de salida de la etapa de salida en TDA7293. El valor de inductancia debe estar entre 2UH hasta 5UH. La resistencia de derivación de salida debe estar entre 2 y 5 ohmios. Ver Douglas Self - Audio Audio Power Amplificador de diseño Manual de diseño, 3ª ed., Redes de salida, Capítulo 7 para obtener efecto sobre la función de transferencia de amplificador de potencia.
La sección de la fuente de alimentación está utilizando un solo banco de condensadores de 10MF.
Estamos utilizando suministros simétricos duales desde los secundarios duales.
Los principales suministros de voltaje se suministran directamente desde los condensadores del depósito. Este suministro alimenta las secciones de alta potencia de alta corriente de TDA7293.
Antes de los diodos del rectificador, se debe colocar un circuito RC SNUBBER para disminuir el impulso de conmutación de diodos. Los valores recomendados son Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o Vsupply | | ----- CSN = 470NF ----- | | +-+ rsn = 1 ohm | | | | +-+ | === tierra
Este desaire también se puede colocar cerca de las líneas de fuente de alimentación IC.
Condensadores de fuente de alimentación en tableros de amplificadores:
