hw_parvus
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:
Masing -masing bagian ini diimplementasikan sebagai dewan yang terpisah.
Papan ini menampilkan konektor berikut:
- Input Catu Daya - PSI: VCC, GND, Vee
- Output Speaker - SPO: Out, GND
- Input Sinyal - SGI: IN, SGND
- Control and Mute Slave - CMS: Power Sense, Mute, Clip, GND
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.
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 dari penguat non-pembalik adalah:
G = RF/RG+1
Karena kami memiliki pembagi tegangan dengan resistor yang sama di bagian depan penguat, total gain menjadi:
G = RF/RG
Keuntungan minimum yang ditentukan dalam lembar data TDA7293 adalah 26dB atau 20 kali. Hanya untuk berada di sisi yang aman kita memilih nilai 10% lebih besar: 22
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.
Untuk melindungi input dari EMI, kami akan menggunakan jaringan Zobel berikut:
o Input positif atau input negatif | | ----- CZI ----- | | +-+ rzi | | | | +-+ | === Tanah
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.
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.
Bagian catu daya menggunakan bank tunggal kapasitor 10mf.
Kami menggunakan persediaan simetris ganda sejak dual sekunder.
Pasokan tegangan utama dipasok langsung dari kapasitor reservoir. Pasokan ini memberi kekuatan pada bagian output daya tinggi, daya output tinggi dari TDA7293.
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.
Kapasitor catu daya di papan penguat:
