hw_calidus
1.0.0
목차
이 문서는 TDA7293 통합 회로를 사용하여 오디오 파워 앰프를 설계하고 구축하는 데 사용되는 이론적 근거를 설명해야합니다.
앰프 아키텍처는 다음 섹션으로 구성됩니다.
EMI로부터 입력을 보호하기 위해 다음 Zobel 네트워크를 사용합니다.
대부분의 입력 케이블의 경우 특성 임피던스는 50 ~ 100ohm 임피던스 범위에 속하며 75ohm을 중간 값으로 사용하고 있습니다. 저항 RZI는 Rzi=75ohm 이고 커패시터 CZI는 Czi=220pF 입니다. 이 네트워크는 기본 앰프 PCB가 아닌 입력 커넥터에 바로 배치해야합니다.
또한 100N X7R 커패시터는 입력 커넥터의 SGND와 섀시 사이에 배치되어야합니다. 이 커패시터는 라디오 및 기타 간호 신호를 섀시 접지 전위로 분로합니다.
입력 필터의 경우 300kHz와 400kHz 사이의 주파수를 선택합니다.
+ ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- o 앰프 IC 블록을 향해 o
+ ---+ | + ---+ |
----- CLP1 ----- CLP2
----- -----
| |
===지면 ===지면
URL에서 2 차 CR 저지대 필터 계산기 사용 : http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php 에 도착합니다.
rlp1 = 100 옴, rlp2 = 100 옴
Clp1 = 220pf, Clp2 = 2.2nf
FP1 = 352kHz
FP2 = 14MHz
자세한 내용은 http://www.johnhearfield.com/rc/rc4.htm을 참조하십시오
지상 루프 차단기 저항은 SGND와 GNDPWR 접지 사이에 있습니다. 이 저항의 값은 약 10 옴이어야합니다.
출력 네트워크는 업스트림 및 다운 스트림 조벨 네트워크와 평행 한 댐핑 저항 ( Rd )을 갖는 출력 코일 ( Ld )으로 구성됩니다. 업스트림 Zobel 네트워크는 매우 높은 주파수에서 출력 스테이지에 대한 저색도 부하를 제공하고 고주파 전류가 로컬을 출력 단계로 순환시킬 수 있습니다. 다운 스트림 조벨 네트워크는 고주파수의 스피커 터미널에서 우수한 저항성 종료를 제공하여 스피커 케이블과 함께 RFI 유입 및 습한 공명을 줄이고 습한 공명을 줄일 수 있습니다. 출력 회로는 다음과 같습니다.
LD
트리플 엑스
+--- xx x ---+
| xxx |
| |
| + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- o
vout + ------- + | vspeaker
Rd |
----- CZ2 = 100NF
-----
|
|
+-+ rz1 = 10 옴
| |
| |
+-+
|
===
출력 코일 Ld TDA7293의 출력 단계에서 출력 부하의 고주파 분리를 제공합니다. 인덕턴스 값은 2UH에서 5UH 사이 여야합니다. 출력 분로 저항은 2 ~ 5 옴이어야합니다. Douglas Self -Audio Power Amplifier Design Handbook, 3rd ed., Output Networks, 7 장 전력 증폭기 전송 기능에 미치는 영향.
메모:
다행스럽게도 음악 신호를 사용하면 전력 소산이 더 낮아야합니다. 효과적인 음악 신호의 전력은 적합한 신호의 효과적인 힘보다 약 2 ~ 10 배 작습니다. 전력 변압기는 200VA이므로 각 채널은 100VA의 전력을 얻습니다.
Pdiss=50W .LoadPHI=60degrees 니다.| zload [옴] | 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 |
이 테이블은 33V에서 4ohm로드를 운전하려면 TDA7293의 4 개 조각이 병렬로 필요하다는 것을 알려줍니다. 이것은 상당히 많은 IC이지만 다행히도 표는 전원 공급 장치가 연속 하중에서 일정한 33V를 생성 할 수 있고 신호는 정현파라고 가정합니다. 규제되지 않은 전원 공급 장치 및 음악 신호는 그렇지 않습니다. 우리는 전원 공급 장치 커패시터에 얼마나 많은 에너지가 저장되어 있는지, 이러한 조건에서 변압기 전압이 얼마나 많은지에 따라, 음악 신호가 순간 전력과 비교하여 효과적인 전력이 훨씬 낮습니다.
S=200VA , 전력 등급.Usn1=24Veff , 첫 번째 2 차 공칭 전압.Usn2=24Veff , 두 번째 2 차 공칭 전압.k=5% , 규제.보조 내부 저항은 다음과 같습니다.
USU = USN1*(1+ (k/100))
ISN = S/(USN1+USN2)
ri = (usn1-usu)/isn
위의 값을 사용하여 우리는 다음을 얻습니다.
USU = 24*(1+ (5/100)) = 25.2veff
ISN = 4.17Aeff
RI = 288mohm
전원 공급 장치 섹션은 단일 뱅크의 10MF 커패시터를 사용하고 있습니다.
입력 단계에서 공통 모드 왜곡을 줄이려고하기 때문에 거꾸로 된 토폴로지 사용. 그러나 TDA7293 IC의 경우 음소거 회로가 양의 OPAMP 입력에서 구현되기 때문에 거꾸로 된 토폴로지를 사용하기가 쉽지 않습니다.
동등한 게인 회로 저항은 600ohms 이하로 유지해야합니다. 데이터 시트의 모든 노이즈 측정이 600ohms 또는 0ohms로 수행 되었기 때문입니다.
공칭 게인은 다음과 같습니다.
g = -rf/rg
E24 일련의 저항 사용 :
| 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 |
E24 일련의 저항 사용 :
| 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 |
TDA7293 데이터 시트는 AC 도메인에서 IC를 모델링하기 위해 충분한 관련 데이터를 제공하지 않습니다. 우리는 그것을 모델링 할 수 없기 때문에 음성 피드백 회로에 사용할 수있는 최적화가 없습니다. 그러나 우리는 TDA7293 전송 기능에 고주파 폴이 존재한다고 안전하게 가정 할 수 있습니다. 이러한 이유로 아래의 계산 된 납 보상 커패시터에 몇 개의 pF 추가합니다 ( Cadd 참조).
리드 보상 회로와 동등한 피드백 네트워크 :
o vout
|
*------+
| |
+-+ rf |
| | ----- CF = CL (+CSI, 입력 핀 커패시턴스 보상 참조)
| | -----
+-+ |
vf | |
o -----*------+
|
+-+ rg
| |
| |
+-+
|
o 입력
저항 RF 및 RG는 피드백 네트워크의 일부입니다. 커패시터 CF는 보상 커패시터입니다. 이 네트워크의 전송 기능은 다음과 같이 제공됩니다.
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))
영:
wz = 1/(rf*cl)
폴:
wp = 1/(re*cl)
어디:
re = rf || rg = rf*rg/(rf+rg)
대략적인 추정은 추가 1-3pf를 Rf 와 병렬로 두는 것입니다.
cadd = 3pf
입력 핀에는 다음과 같은 기생 커패시턴스가 있습니다.
TDA7293 데이터 시트는 기생 입력 커패시턴스에 관한 매개 변수를 지정하지 않습니다. 전압 피드백 OPAMP는 일반적으로 차등 및 공통 모드 입력 임피던스를 모두 지정합니다. 정보가 없으면 다음 그림에 제공된 모델을 사용하는 것이 안전합니다.
+ ----+ Zdiff
+입력 o ---+--- | | ---+--- o--
| + ----+ |
| |
+-+ ZCM1+-+ ZCM2
| | | |
| | | |
+-++-+
| |
=== ===
우리는 다른 오디오 FET OPAMP를 사용한 경험을 바탕으로 값의 대략적인 추정을 사용할 수 있으며, 일반적인 값은 Cdiff=5pF , Cm=4pF 및 Cstray=3pF 주위에 있습니다. 3 개의 동등한 커패시터는 모두 병렬로 묶여 있으므로 총 입력 커패시턴스는 다음과 같습니다.
cinput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf
이 커패시턴스를 완화하기 위해 RF 저항에 평행 한 커패시턴스 CSI를 추가 할 수 있습니다. 이를 보상하기 위해 다음 방정식이 적용됩니다.
rf*cf = rg*cinput
CSI = CINPUT*RG/RF = 0.5PF
최종 Cf 값은 다음과 같습니다.
CF = CL+CSI+CADD = 0+2+0.5 = 2.5pf
3pF 주변의 NP0 기반 커패시터 가이 목적에 적합합니다.
우리는 듀얼 2 차 이후의 듀얼 대칭 공급품을 사용하고 있습니다. 고전압 공급은 LM317/LM337 조절기를 사용하여 안정화되며 TDA7293의 입력 섹션을 공급하는 데 사용됩니다.
저전압 공급 장치는 저수지 커패시터에서 직접 공급됩니다. 이 공급은 TDA7293의 고전류, 고출력 출력 섹션에 전력을 공급합니다.
입력 섹션 및 전원 섹션에 이중 및 독립 공급 장치를 사용하면 매우 좋은 PSRR 결과를 얻을 수 있습니다.
정류기 다이오드 전에 다이오드 스위칭 임펄스를 줄이기 위해 Snubber RC 회로를 배치해야합니다. 권장 값은 Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF 입니다.
o vsupply | | ----- CSN = 470NF ----- | | +-+ rsn = 1 옴 | | | | +-+ | ===지면
이 snubber는 IC 전원 공급 장치 라인 근처에 배치 될 수 있습니다.
앰프 컨트롤러는 두 개의 앰프를 제어하고 모니터링합니다. 다음 구성 요소가 있습니다.
o VDD
|
+-+
| | R2
| |
R1 +- +
+ ---+ |
o --- | | ---+------+--- o 아날로그 출력 (MCU ADC)
+ ---+ | |
아날로그 +- + |
입력 | | R3 --- C1
| | ---
+-+ |
| |
=== ===
Enviromental Parametars :
사양:
이것은 3 개의 미지의 두 방정식을 제공합니다.
(1- 게인 -1)*G1 + G2 + G3 = 0
vref * g1 + vref * g2 + (vref -vhigh) * g3 = 0
gain = 16, vreg = 2.5v 및 vhigh = 5v로 우리는 다음과 같습니다.
-15G1+G2+G3 = 0
2.5G1+2.5G2-2.5G3 = 0
G3 = 1/10으로 시작하십시오.
-15G1+G2 = -0.1
2.5G1+2.5G2 = 0.25
g1 = 1.25e+3 => r1 = 80kohm
g3 = 8.75e-2 => r2 = 11.43kohm
한 가지 가능성은 다음과 같습니다.
R1 = 110kohm
R2 = 10kohm
R3 = 11kohm
이 조합은 이득 = 22입니다
| # / 신호 이름 | 유형 | 40 핀 | 28 핀 | 설명 |
| 아날로그 | RD0 | VCC 전압을 측정합니다 | |
| 아날로그 | RD1 | Vee 전압을 측정합니다 | |
| 아날로그 | RA6 | RA6 | 측정 출력 포지티브 엔벨로프 (두 채널 모두) |
| 아날로그 | RA7 | RA7 | 측정 출력 네거티브 엔벨로프 (두 채널 모두) |
| 아날로그 | RA2 | RA2 | 출력 평균을 측정합니다 |
| 아날로그 | RA4 | RA4 | 출력 평균 오른쪽을 측정합니다 |
| 아날로그/comp | RA0 | RA0 | 출력 왼쪽 임피던스를 비교합니다 |
| 아날로그/comp | RA1 | RA1 | 출력 올바른 임피던스 비교 |
| 아날로그/comp | RA3 | RA3 | 비교기 기준 전압 |
| I2C SCL | RC3 | RC3 | 센서 네트워크 SCL |
| I2C SDA | RC4 | RC4 | 센서 네트워크 SDA |
| UART RX | RC7 | RC7 | 서비스 터미널 RX (그림 관점에서) |
| UART TX | RC6 | RC6 | 서비스 터미널 TX (그림 관점에서) |
| 파 아웃 | RA5 | RA5 | 비교기 현재 소스를 활성화합니다 |
| 파 아웃 | RB1 | RB1 | 제어 전원 계전기 |
| 파 아웃 | RB2 | RB2 | 제어 전원 바이 패스 릴레이 |
| 파 아웃 | RB3 | RB3 | 제어 음소거 릴레이 |
| 파 아웃 | RB4 | RB4 | 제어 전원 증폭기 활성화 |
| 파 아웃 | RB5 | RB5 | 지표 전원/상태 LED, 핀 a |
| 파 아웃 | RD2 | 지표 전원/상태 LED, 핀 b | |
| 파 아웃 | RB6 | RB6 | 표시기 과부하 LED |
| 파 아웃 | RB7 | RB7 | 상태를 기내에서 주도했습니다 |
| 발굴 | RB0 | RB0 | 전원 키 |
| 발굴 | RC5 | RC5 | 음소거 키 |
| 발굴 | RC0 | RC0 | AC 전력 감지 |
| 발굴 | RC1 | RC1 | 과부하 감지 |
| 발굴 | RC2 | RC2 | 신호 감지 |
| 발굴 | RD3 | 전원 제어 모드를 구성합니다 | |
| 발굴 | RD4 | AC 전원 감지 모드를 구성하십시오 | |
| 발굴 | RD5 | 임피던스 모니터링 모드를 구성하십시오 | |
| 발굴 | RD6 | 센서 모드를 구성합니다 | |
| RD7 | ||||
| re0 | ||||
| Re1 | ||||
| RE2 |
전력 제어 모드
AC 전력 감지 모드 :
임피던스 모니터링 모드 :
센서 모드 :
전원 공급 장치 :
클리핑 감지기 :
AC 탐지기 :
임피던스 탐지기 :
온도 탐지기 :
앰프 보드의 전원 공급 장치 커패시터 :
