hw_calidus
1.0.0
Daftar isi
Dokumen ini harus menjelaskan alasan yang digunakan untuk merancang dan membangun penguat daya audio menggunakan sirkuit terintegrasi TDA7293.
Arsitektur penguat terdiri dari bagian berikut:
Untuk melindungi input dari EMI, kami akan menggunakan jaringan Zobel berikut:
Untuk sebagian besar kabel input, impedansi karakteristik jatuh dalam jarak antara 50 dan 100ohm impedansi dan kami menggunakan 75ohm sebagai nilai tengah. Resistor RZI adalah Rzi=75ohm dan kapasitor CZI adalah Czi=220pF . Jaringan ini harus ditempatkan tepat di konektor input, bukan pada PCB penguat utama.
Juga, kapasitor 100n X7R harus ditempatkan di antara Sgnd dan sasis tepat di konektor input. Kapasitor ini akan menggerakkan radio dan sinyal antarmuka lainnya ke potensi tanah sasis.
Untuk filter input kami memilih frekuensi antara 300kHz dan 400kHz.
+ ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- o Menuju blok Amplifier IC
+ ---+ | + ---+ |
----- CLP1 ----- CLP2
----- -----
| |
=== ground === Ground
Menggunakan Urutan ke-2 CR Kalkulator Filter Low-Pass di URL: http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php kita tiba di:
Rlp1 = 100 ohm, rlp2 = 100 ohm
Clp1 = 220pf, clp2 = 2.2nf
FP1 = 352KHz
FP2 = 14MHz
Untuk detail lebih lanjut silakan lihat: http://www.johnearfield.com/rc/rc4.htm
Resistor pemutus loop tanah terletak di antara lahan SGND dan GNDPWR. Nilai resistor ini harus sekitar 10 ohm.
Jaringan output terdiri dari jaringan Zobel hulu dan hilir dan kumparan output ( Ld ) dengan paralel, redaman resistor ( Rd ). Hulu Zobel Network menyediakan beban induktansi rendah untuk tahap output pada frekuensi yang sangat tinggi dan memungkinkan arus frekuensi tinggi untuk mengedarkan lokal ke tahap output. Jaringan Zobel hilir memberikan penghentian resistif yang baik tepat di terminal speaker pada frekuensi tinggi, membantu mengurangi masuknya RFI dan resonansi lembab dengan, atau refleksi dari, kabel speaker. Sirkuit output adalah sebagai berikut:
Ld
xxx
+--- xx x ---+
| xxx |
| |
| + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- o
Vout + ------- + | VSpeaker
Rd |
----- cz2 = 100nf
-----
|
|
+-+ rz1 = 10 ohm
| |
| |
+-+
|
===
Output Coil Ld memberikan isolasi frekuensi tinggi dari beban output dari tahap output di TDA7293. Nilai induktansi harus antara 2UH hingga 5UH. Resistor shunt output harus antara 2 dan 5 ohm. Lihat Douglas Self - Audio Power Amplifier Design Handbook, edisi ke -3, jaringan output, Bab 7 untuk efek pada fungsi transfer penguat daya.
CATATAN:
Untungnya, dengan sinyal musik disipasi kekuatan harus lebih rendah. Kekuatan sinyal musik yang efektif adalah sekitar 2 hingga 10 kali lebih kecil dari kekuatan sinyal sinusoid yang efektif. Power Transformer adalah 200VA, yang berarti bahwa setiap saluran mendapatkan kekuatan 100VA.
Pdiss=50W untuk TDA7293.LoadPHI=60degrees .| Zload [ohm] | Vsupply [v] | Vdrop [v] | Pdiss [w] |
| 16 | 33 | 2.2 | 31.4 |
| 12 | 29 | 2.3 | 31.6 |
| 8 | 25 | 2.5 | 34.2 |
| 6 | 22 | 2.6 | 34.7 |
| 4 | 19 | 2.9 | 37.4 |
Tabel ini memberi tahu kita bahwa jika kita ingin mengendarai beban 4OHM pada 33V kita membutuhkan 4 potong TDA7293 secara paralel. Ini cukup banyak IC, tetapi untungnya, tabel tersebut mengandaikan bahwa catu daya dapat menghasilkan 33V konstan pada beban kontinu dan sinyal adalah sinusoid. Ini tidak terjadi dengan catu daya dan sinyal musik yang tidak diatur. Kita harus memperhitungkan berapa banyak energi yang disimpan dalam kapasitor catu daya dan berapa banyak tegangan transformator yang akan melorot dalam kondisi ini dan bahwa sinyal musik memiliki daya efektif yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan daya instan.
S=200VA , peringkat daya.Usn1=24Veff , tegangan nominal sekunder pertama.Usn2=24Veff , tegangan nominal sekunder kedua.k=5% , peraturan.Resistensi internal sekunder adalah:
USU = USN1*(1+ (k/100))
ISN = S/(USN1+USN2)
RI = (USN1-USU)/ISN
Menggunakan nilai dari atas kita mendapatkan:
Usu = 24*(1+ (5/100)) = 25.2veff
ISN = 4.17Aeff
RI = 288mohm
Bagian catu daya menggunakan bank tunggal kapasitor 10mf.
Menggunakan topologi terbalik karena kami ingin mengurangi distorsi mode umum pada tahap input. Tetapi dalam kasus TDA7293 IC tidak mudah untuk menggunakan topologi terbalik karena sirkuit bisu diimplementasikan pada input opamp positif.
Resistansi sirkuit gain yang setara perlu tetap di bawah 600ohms. Ini terjadi karena semua pengukuran noise dalam data-lembar dilakukan dengan 600ohms atau 0OHMS.
Keuntungan nominal adalah:
G = -rf/rg
Menggunakan seri resistor E24:
| RF [ohm] | RG [KOHM] | G [v/v] |
| 510 | 7.5 | -14.7 |
| 510 | 8.2 | -16.0 |
| 510 | 9.1 | -17.8 |
| 510 | 10.0 | -19.6 |
| 510 | 11.0 | -21.5 |
Menggunakan seri resistor E24:
| RF [ohm] | RG [KOHM] | G [v/v] |
| 511 | 7.50 | -14.7 |
| 511 | 7.87 | -15.4 |
| 511 | 8.25 | -16.1 |
| 511 | 8.66 | -16.9 |
| 511 | 9.09 | -17.8 |
| 511 | 9.53 | -18.6 |
| 511 | 10.00 | -19.6 |
| 511 | 10.50 | -20.5 |
| 511 | 11.00 | -21.5 |
Lembar data TDA7293 tidak menyediakan cukup data yang relevan untuk memodelkan IC dalam domain AC. Karena kami tidak dapat memodelkannya, tidak ada optimasi yang tersedia untuk sirkuit umpan balik negatif. Tetapi kita dapat dengan aman mengasumsikan bahwa ada tiang frekuensi tinggi yang ada dalam fungsi transfer TDA7293. Untuk alasan ini kami akan menambahkan beberapa pF untuk menghitung kapasitor kompensasi timbal di bawah ini (lihat Cadd ).
Jaringan umpan balik yang setara dengan sirkuit kompensasi timbal:
o vout
|
*------+
| |
+-+ rf |
| | ----- CF = Cl (+CSI, lihat Kompensasi Kapasitansi Pin Input)
| | -----
+-+ |
VF | |
o -----*------+
|
+-+ RG
| |
| |
+-+
|
o Masukan
Resistor RF dan RG adalah bagian dari jaringan umpan balik. Kapasitor CF adalah kapasitor kompensasi. Fungsi transfer dari jaringan ini diberikan sebagai:
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)))
Nol:
wz = 1/(rf*cl)
Tiang:
wp = 1/(re*cl)
Di mana:
Re = rf || rg = rf*rg/(rf+rg)
Estimasi kasar adalah untuk menempatkan tambahan 1-3pf secara paralel ke Rf .
Cadd = 3pf
Pin input memiliki kapasitansi parasit berikut yang terkait:
Lembar data TDA7293 tidak menentukan parameter apa pun mengenai kapasitansi input parasit. Opamps umpan balik tegangan biasanya memiliki impedansi input diferensial dan mode-umum yang ditentukan. Dengan tidak adanya informasi apa pun, aman untuk menggunakan model yang diberikan pada gambar berikutnya:
+ ----+ Zdiff
+Input o ---+--- | | ---+--- o -input
| + ----+ |
| |
+-+ zcm1+-+ zcm2
| | | |
| | | |
+-++-+
| |
=== ===
Kita dapat menggunakan estimasi nilai -nilai yang kasar berdasarkan pengalaman menggunakan Opamp FET audio lainnya, dan nilai -nilai khas ada di sekitar Cdiff=5pF , Cm=4pF dan Cstray=3pF . Ketiga kapasitor yang setara diikat secara paralel, sehingga kapasitansi input total menjadi:
Cinput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf
Untuk mengurangi kapasitansi ini, kita dapat menambahkan kapasitansi CSI yang sejajar dengan resistor RF. Untuk mengkompensasi ini, persamaan berikut diterapkan:
Rf*cf = rg*cinput
CSI = Cinput*RG/RF = 0.5pf
Nilai Cf terakhir adalah:
CF = Cl+CSI+CADD = 0+2+0,5 = 2.5pf
Kapasitor berbasis NP0 apa pun di sekitar 3pF akan baik untuk tujuan ini.
Kami menggunakan persediaan simetris ganda sejak dual sekunder. Pasokan tegangan tinggi distabilkan menggunakan regulator LM317/LM337 dan digunakan untuk memberi makan bagian input TDA7293.
Pasokan tegangan rendah dipasok langsung dari kapasitor reservoir. Pasokan ini memberi kekuatan pada bagian output daya tinggi, daya output tinggi dari TDA7293.
Dengan menggunakan pasokan ganda dan independen untuk bagian input dan bagian daya kita dapat mencapai hasil PSRR yang sangat baik.
Sebelum dioda penyearah, sirkuit RC snubber harus ditempatkan untuk mengurangi impuls switching dioda. Nilai yang disarankan adalah Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o vsupply | | ----- csn = 470nf ----- | | +-+ rsn = 1 ohm | | | | +-+ | === Tanah
Snubber ini juga dapat ditempatkan di dekat saluran catu daya IC.
Pengontrol penguat akan mengontrol dan memantau dua amplifier. Ini memiliki komponen berikut:
o vdd
|
+-+
| | R2
| |
R1 +- +
+ ---+ |
o --- | | ---+------+--- o Output analog (ke MCU ADC)
+ ---+ | |
Analog +- + |
Masukan | | R3 --- C1
| | ---
+-+ |
| |
=== ===
Parameta Enviromental:
Spesifikasi:
Ini memberi sebagai dua persamaan dengan 3 tidak diketahui:
(1 - Gain - 1)*G1 + G2 + G3 = 0
Vref * g1 + vref * g2 + (vref - vhigh) * g3 = 0
Dengan Gain = 16, VREG = 2.5V dan VHIGH = 5V kami memiliki:
-15g1+g2+g3 = 0
2.5G1+2.5G2-2.5G3 = 0
Mulailah dengan G3 = 1/10:
-15g1+g2 = -0.1
2.5G1+2.5G2 = 0.25
G1 = 1.25e+3 => r1 = 80kohm
G3 = 8.75E-2 => R2 = 11.43Kohm
Salah satu kemungkinan adalah memiliki:
R1 = 110 kohm
R2 = 10kohm
R3 = 11kohm
Kombinasi ini memiliki keuntungan = 22
| # / Nama Sinyal | Jenis | 40 pin | 28 pin | Keterangan |
| analog dalam | Rd0 | Mengukur tegangan VCC | |
| analog dalam | Rd1 | Mengukur tegangan vee | |
| analog dalam | Ra6 | Ra6 | Mengukur output amplop positif (kedua saluran) |
| analog dalam | RA7 | RA7 | Mengukur output amplop negatif (kedua saluran) |
| analog dalam | Ra2 | Ra2 | Mengukur rata -rata keluaran kiri |
| analog dalam | Ra4 | Ra4 | Mengukur rata -rata keluaran hak |
| analog/comp in | Ra0 | Ra0 | Membandingkan output impedansi kiri |
| analog/comp in | Ra1 | Ra1 | Membandingkan impedansi kanan output |
| analog/comp in | Ra3 | Ra3 | Tegangan referensi pembanding |
| I2C SCL | RC3 | RC3 | Jaringan Sensor SCL |
| I2C SDA | RC4 | RC4 | Jaringan Sensor SDA |
| UART RX | RC7 | RC7 | Terminal Layanan RX (dari perspektif PIC) |
| UART TX | RC6 | RC6 | Terminal Layanan TX (dari perspektif PIC) |
| menemukan | Ra5 | Ra5 | Aktifkan sumber arus pembanding |
| menemukan | RB1 | RB1 | Relay Daya Kontrol |
| menemukan | RB2 | RB2 | Kontrol Relay Bypass Daya |
| menemukan | RB3 | RB3 | Kontrol Relay Mute |
| menemukan | RB4 | RB4 | Penguat daya kontrol |
| menemukan | RB5 | RB5 | Indikator daya/status LED, pin a |
| menemukan | Rd2 | Daya Indikator/LED Status, PIN B | |
| menemukan | RB6 | RB6 | Indikator LED Overload |
| menemukan | RB7 | RB7 | Status LED di kapal |
| gali | RB0 | RB0 | Kunci Daya |
| gali | RC5 | RC5 | Kunci bisu |
| gali | RC0 | RC0 | Deteksi Daya AC |
| gali | RC1 | RC1 | Deteksi kelebihan beban |
| gali | RC2 | RC2 | Deteksi Sinyal |
| gali | Rd3 | Konfigurasikan mode kontrol daya | |
| gali | Rd4 | Konfigurasikan mode deteksi daya AC | |
| gali | Rd5 | Konfigurasikan Mode Pemantauan Impedansi | |
| gali | Rd6 | Konfigurasikan Mode Sensor | |
| Rd7 | ||||
| Re0 | ||||
| RE1 | ||||
| RE2 |
Mode Kontrol Daya
Mode Deteksi Daya AC:
Mode Pemantauan Impedansi:
Mode Sensor:
Catu Daya:
Detektor Kliping:
Detektor AC:
Detektor Impedansi:
Detektor suhu:
Kapasitor catu daya di papan penguat:
