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目次

  • 導入
  • 建築
  • 入力セクション
    • EMI抑制を入力します
    • ローパスフィルターを入力します
    • グランドループブレーカー抵抗器
  • パワーアンプ
    • 出力EMI抑制
    • 複数のモジュールに並行しています
      • 電力散逸
    • 値を獲得します
    • 周波数補償
      • 鉛報酬
      • 入力ピン容量補償
  • 電源
    • パワーアンプ電源
    • ACメイン
  • 制御および監視ユニット
    • 電源低電圧保護
    • 電源の過電圧保護
    • 電源の不均衡保護
    • 出力DCオフセット保護
    • 出力クリッピング保護
    • 過剰な保護
    • 過電流保護
    • アナログ入力
    • PIC18F46K40/PIC18F26K40 MCUピンを監視します
    • ハードウェア構成
    • ソフトウェア構成
  • シャーシ
    • コンポーネントの高さ

導入

このドキュメントは、TDA7293統合回路を使用してオーディオパワーアンプを設計および構築するために使用される理論的根拠を説明するものとします。

建築

アンプアーキテクチャは、次のセクションで構成されています。

  • 入力セクション
  • 出力セクション
  • 電源と制御および監視ユニットを備えたパワーアンプ（CMU）

入力セクション

EMI抑制を入力します

EMIからの入力を保護するために、次のZobelネットワークを使用します。

ほとんどの入力ケーブルでは、特徴的なインピーダンスは50〜100OHMインピーダンスの範囲にあり、75OHMを中央値として使用しています。抵抗RZIはRzi=75ohmで、コンデンサCZIはCzi=220pFです。このネットワークは、メインアンプPCBではなく、入力コネクタに右に配置する必要があります。

また、入力コネクタのすぐにSGNDとシャーシの間に100N X7Rコンデンサを配置する必要があります。このコンデンサは、ラジオとその他のファイレンス間信号をシャーシの地面の可能性にシャントします。

ローパスフィルターを入力します

入力フィルターの場合、300kHz〜400kHzの周波数を選択します。

 + ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- oアンプICブロックに向けて
    + ---+ | + ---+ |
           ----- CLP1 ----- CLP2
           ----- -----
             | |
            ===グラウンド===グラウンド

URLで2番目のオーダーCRローパスフィルター計算機を使用： http：//sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php到着します。

 RLP1 = 100オーム、RLP2 = 100オーム

CLP1 = 220PF、CLP2 = 2.2NF

FP1 = 352KHz

FP2 = 14MHz

詳細については、http：//www.johnhearfield.com/rc/rc4.htmを参照してください

グランドループブレーカー抵抗器

グランドループブレーカー抵抗器は、SGNDとGNDPWRの敷地の間にあります。この抵抗器の値は約10オームでなければなりません。

パワーアンプ

出力EMI抑制

出力ネットワークは、上流および下流のZobelネットワークと、並列減衰抵抗（ Rd ）を備えた出力コイル（ Ld ）で構成されています。アップストリームZobelネットワークは、非常に高い周波数で出力段階の低インド運動荷重を提供し、高周波電流が局所を出力段階に循環させることができます。ダウンストリームZobelネットワークは、スピーカー端子で高周波数のスピーカー端子で優れた抵抗終了を提供し、スピーカーケーブルとのRFIの侵入と湿気の共鳴を減らすのに役立ちます。出力回路は次のとおりです。

 Ld
         xxx
    +--- xx x ---+
    | xxx |
    | |
    | + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- o
vout + ------- + | vspeaker
    rd |
                  ----- CZ2 = 100NF
                  -----
                    |
                    |
                   +  - + rz1 = 10オーム
                   | |
                   | |
                   + - +
                    |
                   ===

出力コイルLd 、TDA7293の出力段階からの出力負荷の高周波分離を提供します。インダクタンス値は、最大5uhの2uhの間でなければなりません。出力シャント抵抗器は2〜5オームでなければなりません。ダグラスセルフ - オーディオパワーアンプデザインハンドブック、第3版、出力ネットワーク、第7章を参照してください。

複数のモジュールに並行しています

電力散逸

注記：

  • ICパッケージあたり約40Wに電力散逸を維持してください。

幸いなことに、音楽のシグナルでは、電力散逸は低くする必要があります。音楽信号の効果的な力は、正弦波信号の効果的なパワーの約2〜10倍です。パワートランスは200VAです。つまり、各チャネルは100VAの電力を獲得します。

での最大電圧：
  • TDA7293の最大Pdiss=50W 。
  • 負荷位相はLoadPHI=60degreesです。
  • 静止電流散逸を含む。
  • ケースの温度は60℃です。
  • OPS SOAを考慮に入れて。
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

この表は、33Vで4OHM荷重を運転したい場合は、4個のTDA7293が並行して必要であることを示しています。これは非常に多くのICSですが、幸いなことに、テーブルは、電源が連続負荷で一定の33Vを生成し、信号が正弦波であると推定しています。これは、規制されていない電源と音楽の信号には当てはまりません。電源コンデンサにどれだけのエネルギーが保存されているか、およびこれらの条件下で変圧器電圧がどれだけ垂れ下がっているかを考慮する必要があり、その音楽信号は瞬間的な出力と比較してはるかに低い有効電力を持っています。

TDA7293アンプのトランス仕様は次のとおりです。
  • S=200VA 、電力評価。
  • Usn1=24Veff 、最初の二次公称電圧。
  • Usn2=24Veff 、2番目の二次公称電圧。
  • k=5% 、規制。

二次内部抵抗は次のとおりです。

 usu = usn1*（1+（k/100））

isn = s/（usn1+usn2）

ri =（usn1-usu）/isn

上からの値を使用してください私たちは取得します：

 usu = 24*（1+（5/100））= 25.2veff

ISN = 4.17AEFF

Ri = 288mohm

電源セクションは、10MFコンデンサの単一銀行を使用しています。

値を獲得します

入力段階の一般的なモードの歪みを減らしたいので、反転したトポロジを使用します。しかし、TDA7293 ICの場合、ミュート回路は陽性のオペンプ入力に実装されているため、反転トポロジを使用するのは容易ではありません。

同等のゲイン回路抵抗は、600OHMを下回る必要があります。これは、データシートのすべてのノイズ測定が600OHMまたは0OHMで行われたためです。

いくつかの理由で、低フィードバックゲインを使用することが推奨されます。
  • 歪みを減らすために、より多くのループゲインが利用可能です
  • アウトアウトヌーの減少
  • 出力時のオフセットが低い

名目上の利益は次のとおりです。

 g = -rf/rg

E24の抵抗シリーズの使用：

RF [オーム] 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

E24の抵抗シリーズの使用：

RF [オーム] 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
E24シリーズの選択された値：
  • RF = 8.2KOHM
  • RG = 510オーム
E48シリーズの選択された値：
  • RF = 8.25KOHM
  • RG = 511オーム
Parallel E24シリーズ（2つの抵抗器）を使用するときに選択された値：
  • rf = 16kohm
  • rg = 1kohm
Parallel E48シリーズ（2抵抗器）を使用する場合、選択された値：
  • RF = 16.2KOHM
  • rg = 1kohm

周波数補償

TDA7293データシートは、ACドメイン内のICをモデル化するために十分な関連データを提供しません。モデル化できないため、負のフィードバック回路には最適化がありません。しかし、TDA7293転送関数には高周波極が存在すると安全に想定できます。このため、計算された鉛補償コンデンサを以下に計算するためにいくつかのpFを追加します（ Caddを参照）。

鉛報酬

リード補償回路を備えた同等のフィードバックネットワーク：

 o vout
       |
       *------+
       | |
      +  - + rf |
      | | ----- cf = cl（+csi、入力ピン静電容量補正を参照）
      | | -----
      +  - + |
vf | |
 o -----*------+
       |
      +  - + rg
      | |
      | |
      + - +
       |
       o入力

抵抗RFとRGはフィードバックネットワークの一部です。コンデンサCFは補償コンデンサです。このネットワークの転送機能は次のように与えられます。

 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）））

ゼロ：

 WZ = 1/（rf*cl）

ポール：

 wp = 1/（re*cl）

どこ：

 re = rf || rg = rf*rg/（rf+rg）

大まかな推定では、 Rfと並行して追加の1〜3pfを配置することです。

 CADD = 3PF

入力ピン容量補償

入力ピンには、次の寄生容量が関連付けられています。

  • cdiff
  • Cm
  • cstray

TDA7293データシートは、寄生入力容量に関するパラメーターを指定しません。電圧フィードバックオペンプには、通常、指定された差動およびコモンモード入力インピーダンスの両方があります。情報がない場合、次の図に記載されているモデルを使用しても安全です。

 + ----+ zdiff
+入力o ---+--- | | ---+--- o -input
           | + ----+ |
           | |
          +  - + zcm1+  - + zcm2
          | | | |
          | | | |
          + - ++ - +
           | |
          === ===

他のオーディオFETオペンプの使用に関する経験に基づいて値の大まかな推定を使用できます。典型的な値は、 Cdiff=5pF 、 Cm=4pF 、 Cstray=3pFの周りにあります。 3つの同等のコンデンサはすべて並行して結ばれているため、総入力容量は次のようになります。

 cinput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf

この静電容量を緩和するために、RF抵抗器に平行な容量CSIを追加できます。これを補うために、次の方程式が適用されます。

 rf*cf = rg*cinput

csi = cinput*rg/rf = 0.5pf

最終的なCf値は次のとおりです。

 CF = CL+CSI+CADD = 0+2+0.5 = 2.5pf

3pF前後のNP0ベースのコンデンサは、この目的に適しています。

電源

パワーアンプ電源

デュアルセカンダリ以降の二重対称供給を使用しています。高電圧電源は、LM317/LM337レギュレーターを使用して安定化され、TDA7293の入力セクションに供給するために使用されます。

低電圧供給は、貯水池のコンデンサから直接供給されます。この供給は、TDA7293の高電流高出力セクションを駆動します。

入力セクションと電力セクションにデュアルおよび独立した供給を使用することにより、非常に優れたPSRR結果を達成できます。

整流器ダイオードの前に、ダイオードスイッチングインパルスを減らすためにスナバーRC回路を配置する必要があります。推奨される値はRsn = 1 Ohm 、 Csn = 470nFです。

 o vsupply
  |
  |
----- CSN = 470NF
-----
  |
  |
 +  - + rsn = 1オーム
 | |
 | |
 + - +
  |
 ===グラウンド

このスナバーは、IC電源ラインの近くに配置される場合があります。

ACメイン

注記：
  • ケースのシャーシには、入力220Vソケットのすぐ近くに安全な接地ねじがあるはずです。

制御および監視ユニット

アンプコントローラーは、2つのアンプを制御および監視します。次のコンポーネントがあります。

  • 電源低電圧保護
  • 電源の過電圧保護
  • 電源の不均衡保護
  • 出力DCオフセット保護
  • 出力クリッピング保護
  • 過剰な保護
  • 過電流保護

電源低電圧保護

電源の過電圧保護

電源の不均衡保護

出力DCオフセット保護

出力クリッピング保護

過剰な保護

過電流保護

アナログ入力

 o vdd
            |
           + - +
           | | R2
           | |
     R1 + -  +
    + ---+ |
o --- | | ---+------+--- oアナログ出力（MCU ADCへ）
    + ---+ | |
アナログ +  -  + |
入力| | R3 --- C1
           | | ---
           +  - + |
            | |
           === ===

環境パラメーター：

  • 電源：VDD = 5V
  • アナログ出力インピーダンス：Rout <= 10k

仕様：

  • アナログ入力範囲：ain = +/- 40V
  • アナログ入力インピーダンス：rin> = 10k
方程式：
  1. 0V ainの場合、2.5V aout：r2 = r1 ||が必要です。 R3
  2. ゲイン1/16（5V/80V）が必要なので、16 = r1/（r1 || r2 || r3）

これは、3つの未知数を持つ2つの方程式として与えます。

 （1-ゲイン-1）*g1 + g2 + g3 = 0

vref * g1 + vref * g2 +（vref -vhigh） * g3 = 0

ゲイン= 16、vreg = 2.5V、vhigh = 5V

 -15G1+G2+G3 = 0

2.5G1+2.5G2-2.5G3 = 0

G3 = 1/10で始める：

 -15G1+G2 = -0.1

2.5G1+2.5G2 = 0.25

G1 = 1.25E+3 => R1 = 80KOHM

G3 = 8.75E-2 => R2 = 11.43KOHM

1つの可能性は次のとおりです。

 R1 = 110kohm

R2 = 10kohm

R3 = 11kohm

この組み合わせにはゲイン= 22があります

PIC18F46K40/PIC18F26K40 MCUピンを監視します

＃ /信号名タイプ40ピン28ピン説明
  1. PA_VCC
アナログインRD0 VCC電圧を測定します
  1. pa_vee
アナログインRD1 Vee電圧を測定します
  1. pa_ope
アナログインRA6 RA6測定ポジティブエンベロープ（両方のチャネル）
  1. pa_one
アナログインRA7 RA7測定ネガティブエンベロープ（両方のチャネル）
  1. pa_oal
アナログインRA2 RA2測定出力平均は残ります
  1. pa_oar
アナログインRA4 RA4出力平均権利を測定します
  1. PC_OL
アナログ/コンプRA0 RA0出力の左インピーダンスを比較します
  1. PC_OR
アナログ/コンプRA1 RA1出力の正しいインピーダンスを比較します
  1. PC_REF
アナログ/コンプRA3 RA3コンパレータ参照電圧
  1. PC_I2C_SCL
 I2C SCL RC3 RC3センサーネットワークSCL
  1. PC_I2C_SDA
 I2C SDA RC4 RC4センサーネットワークSDA
  1. PC_UART_RX
 uart rx RC7 RC7サービスターミナルRX（写真の観点から）
  1. PC_UART_TX
 UART TX RC6 RC6サービスターミナルTX（写真の観点から）
  1. po_comp_en
掘り出すRA5 RA5コンパレータの電流源を有効にします
  1. PO_CTRL_POWER
掘り出すRB1 RB1制御電源リレー
  1. po_ctrl_pbypass
掘り出すRB2 RB2コントロールパワーバイパスリレー
  1. po_ctrl_mute
掘り出すRB3 RB3ミュートリレーを制御します
  1. PO_CTRL_ENABLE
掘り出すRB4 RB4制御電力増幅器有効化
  1. po_ind_power_a
掘り出すRB5 RB5インジケータパワー/ステータスLED、ピンa
  1. po_ind_power_b
掘り出すRD2インジケータパワー/ステータスLED、ピンb
  1. po_ind_overload
掘り出すRB6 RB6インジケーターの過負荷LED
  1. po_status
掘り出すRB7 RB7ボード上のステータスLED
  1. pi_key_power
掘り込むRB0 RB0パワーキー
  1. pi_key_mute
掘り込むRC5 RC5ミュートキー
  1. pi_det_ac_power
掘り込むRC0 RC0 AC電源検出
  1. pi_det_overload
掘り込むRC1 RC1過負荷検出
  1. pi_det_signal
掘り込むRC2 RC2信号検出
  1. pi_cfg_power
掘り込むRD3電源制御モードを構成します
  1. pi_cfg_ac_power
掘り込むRD4 AC電源検出モードを構成します
  1. pi_cfg_impedance
掘り込むRD5インピーダンス監視モードを構成します
  1. PI_CFG_SENSORS
掘り込むRD6センサーモードを構成します
RD7
 RE0
 re1
 RE2

ハードウェア構成

パワー制御モード

  • 0-無効、常にオン
  • 1-有効にして、イベントの電源を待ちます

AC電源検出モード：

  • 0-無効、ACは常に存在します
  • 1-有効になって、AC検出

インピーダンス監視モード：

  • 0-無効になって、常に電源を入れてください
  • 1-有効にして、インピーダンスが最小限の制限がなくなったときに電源を入れます

センサーモード：

  • 0-無効、すべての温度センサーは無視されます
  • 1-有効にして、すべての温度センサーを読み取ります

ソフトウェア構成

電源：

  • 公称値：20V
  • 最小値：15V
  • 最大値：25V
  • 不均衡値：10V
  • バイパス時間：500ms
  • バイパス時間：500ms
  • HW構成1と同じモード

クリッピング検出器：

  • クリッピング最小電圧4：5
  • クリッピング最小電圧8：3
  • ホールドオフ：1000ms
  • ミュートへのタイムアウト：10秒
  • シャットダウンするタイムアウト：20秒
  • モード：
    • 0-無効、
    • 1-有効

AC検出器：

  • 欠落しているサイクルの数：4
  • HW構成2と同じモード

インピーダンス検出器：

  • HW構成3と同じモード

温度検出器：

  • モード

シャーシ

コンポーネントの高さ

アンプボード上の電源コンデンサ：

  • 30mm（10mf）
拡大する
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