hw_calidus
1.0.0
Оглавление
Этот документ должен описать Rationales, используемые для проектирования и создания усилителя мощности звука с использованием интегрированной схемы TDA7293.
Архитектура усилителя состоит из следующих разделов:
Для защиты ввода от EMI мы будем использовать следующую сеть Zobel:
Для большинства входных кабелей характерный импеданс падает в диапазоне от 50 до 100 Омпеданса, и мы используем 75ohm в качестве среднего значения. Резистор RZI - Rzi=75ohm , а конденсатор CZI - Czi=220pF . Эта сеть должна быть размещена прямо на входном разъеме, а не на печатной плате основного усилителя.
Кроме того, конденсатор 100N X7R должен быть размещен между SGND и шасси прямо на входном разъеме. Этот конденсатор будет шунтировать радио и другого межфиритивного сигнала в потенциал земли шасси.
Для входного фильтра мы выбираем частоту от 300 кГц до 400 кГц.
+ ---+ rlp1+ ---+ rlp2
0 ---++----+----++---+--- o к блоку IC усилителя
+ ---+ | + ---+ |
----- CLP1 ----- CLP2
----- ------
| |
=== земля === земля
Используя калькулятор фильтра с низким проходом 2-го порядка при URL: http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php Мы прибываем на:
RLP1 = 100 Ом, RLP2 = 100 Ом
CLP1 = 220PF, CLP2 = 2,2NF
FP1 = 352 кГц
FP2 = 14 МГц
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, см.
Резистор выключателя заземления расположен между территориями SGND и GNDPWR. Значение этого резистора должно составлять около 10 Ом.
Выходная сеть состоит из сети Zobel вверх по течению и нисходящей сети и выходной катушки ( Ld ) с параллельным демпфирующим резистором ( Rd ). Вверх по течению Zobel Network обеспечивает нагрузку с низкой индустемостью для выходной стадии на очень высоких частотах и позволяет высокочастотным токам распространять локальные к выходной стадии. Нижняя сеть Zobel обеспечивает хорошее резистивное прекращение прямо на терминалах динамика на высоких частотах, помогая уменьшить вход RFI и влажные резонансы или отражения от кабелей динамиков. Выходная схема следующая:
Лд
XXX
+--- xx x ---+
| xxx |
| |
| + -------+ |
o ---+--- | | ---+--- o
Vout + ------- + | Vspeaker
Rd |
----- CZ2 = 100NF
------
|
|
+-+ rz1 = 10 Ом
| |
| |
+-+
|
===
Выходная катушка Ld обеспечивает высокочастотную выделение выходной нагрузки с выходной стадии в TDA7293. Значение индуктивности должно составлять от 2 до 5UH. Выходной шунтирующий резистор должен быть от 2 до 5 Ом. См . Справочник Douglas Self - Audio Power Design Randbook, 3 -е изд., Выходные сети, глава 7 для влияния на функцию передачи усилителя мощности.
ПРИМЕЧАНИЕ:
К счастью, с помощью музыкальных сигналов рассеяние власти должно быть ниже. Эффективная сила музыкального сигнала примерно в 2-10 раз меньше, чем эффективная сила синусоидного сигнала. Силовая трансформатор составляет 200va, что означает, что каждый канал получает 100 ВА мощности.
Pdiss=50W для 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 |
Эта таблица говорит нам, что, если мы хотим привлечь 4ohm нагрузку при 33 В, нам нужны 4 штуки TDA7293 параллельно. Это довольно много ICS, но, к счастью, таблица предполагает, что источник питания может производить постоянную 33 В при непрерывной нагрузке, а сигнал является синусоидом. Это не так с нерегулируемым источником питания и музыкальными сигналами. Мы должны принять во внимание, сколько энергии хранится в конденсаторах питания и сколько будут преобразовать напряжения трансформатора в этих условиях, и что музыкальный сигнал имеет гораздо более низкую эффективную мощность, сравнивая мгновенную мощность.
S=200VA , рейтинг питания.Usn1=24Veff , первое вторичное номинальное напряжение.Usn2=24Veff , второе вторичное номинальное напряжение.k=5% , регулирование.Вторичное внутреннее сопротивление:
Usu = usn1*(1+ (k/100))
Isn = s/(usn1+usn2)
Ri = (usn1-usu)/isn
Используя значения сверху, мы получаем:
USU = 24*(1+ (5/100)) = 25,2Veff
ISN = 4.17aeff
RI = 288mohm
Раздел источника питания использует один банк по 10 -миллиметровым конденсаторам.
Использование инвертированной топологии, так как мы хотим уменьшить искажение общего режима на входной стадии. Но в случае IC TDA7293 он не прост в использовании инвертированной топологии, поскольку схема немой реализована на положительном входе опала.
Эквивалентное сопротивление цепи усиления должно оставаться ниже 600 Ом. Это так, потому что все измерения шума в листовых листах были сделаны с 600 Ом или 0 Ом.
Номинальная выгода:
G = -rf/rg
Используя серию резисторов E24:
| RF [ом] | RG [Ком] | 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 |
Используя серию резисторов E24:
| RF [ом] | RG [Ком] | 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 |
Количество данных TDA7293 не предоставляет достаточно соответствующих данных для моделирования IC в домене AC. Поскольку мы не можем моделировать его, для схемы отрицательной обратной связи нет оптимизации. Но мы можем с уверенностью предположить, что в трансферной функции TDA7293 присутствуют высокочастотные полюсы. По этой причине мы добавим несколько pF к расчетному конденсатору компенсации свинца ниже (см. Cadd ).
Эквивалентная сеть обратной связи с схемой компенсации свинца:
o Vout
|
*------+
| |
+-+ rf |
| | ----- cf = cl (+csi, см. Компенсацию емкости входного вывода)
| | ------
+-+ |
VF | |
o -----*------+
|
+-+ rg
| |
| |
+-+
|
o Вход
Резисторы RF и RG являются частью сети обратной связи. Конденсатор CF является компенсационным конденсатором. Переносная функция этой сети дана как:
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))
Ноль:
wz = 1/(rf*cl)
Полюс:
wp = 1/(re*cl)
Где:
Re = rf || rg = rf*rg/(rf+rg)
Грубая оценка заключается в том, чтобы поставить дополнительное 1-3PF параллельно с Rf .
CADD = 3PF
Входные выводы имеют следующие паразитные емкости, связанные:
В TDA7293-листе данных не указывается каких-либо параметров, касающихся паразитических емкостей ввода. Опалы обратной связи напряжения обычно имеют указанные как дифференциальные, так и общие входные импедальности. В отсутствие какой -либо информации безопасно использовать модель, приведенную на следующем рисунке:
+ ----+ zdiff
+Ввод O ---+--- | | ---+--- o -Input
| + ----+ |
| |
+-+ zcm1+-+ zcm2
| | | |
| | | |
+-++-+
| |
=== ===
Мы можем использовать приблизительную оценку значений, основанных на опыте, используя другие опали из аудиоте, а типичные значения связаны с Cdiff=5pF , Cm=4pF и Cstray=3pF . Все три эквивалентных конденсатора связаны параллельно, поэтому общая входная емкость становится:
Cinput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf
Чтобы смягчить эту емкость, мы можем добавить емкость CSI, параллельно RF -резистору. Чтобы компенсировать это. Применяется следующее уравнение:
Rf*cf = rg*cinput
Csi = cinput*rg/rf = 0,5pf
Окончательное значение Cf :
CF = CL+CSI+CADD = 0+2+0,5 = 2,5 пт
Любой конденсатор на основе NP0 около 3pF будет хорошим для этой цели.
Мы используем двойные симметричные поставки с момента двойного вторичного. Поставки высокого напряжения стабилизируются с использованием регуляторов LM317/LM337 и используются для подачи входных секций TDA7293.
Низкое напряжение принадлежит непосредственно из конденсаторов резервуара. Это снабжение способствует высокой токовой, высокой мощности секций TDA7293.
Используя двойные и независимые материалы для входных разделов и разделов питания, мы можем достичь очень хороших результатов PSRR.
Перед выпрямительными диодами следует размещать схему Snubber RC для уменьшения импульса переключения диода. Рекомендуемые значения - Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o Vsupply | | ----- CSN = 470NF ------ | | +-+ rsn = 1 Ом | | | | +-+ | === земля
Этот Snubber также может быть размещен рядом с линиями питания IC.
Контроллер усилителя будет управлять и контролировать два усилителя. У него есть следующие компоненты:
o Vdd
|
+-+
| | R2
| |
R1 +- +
+ ---+ |
o --- | | ---+------+--- o Аналоговый вывод (до MCU ADC)
+ ---+ | |
Аналог +- + |
Вход | | R3 --- C1
| | ---
+-+ |
| |
=== ===
Параметары средств:
Спецификация:
Это дает как два уравнения с 3 неизвестными:
(1 - усиление - 1)*g1 + g2 + g3 = 0
Vref * g1 + vref * g2 + (vref - vhigh) * g3 = 0
С усилением = 16, vreg = 2,5 В и vhigh = 5V мы имеем:
-15G1+G2+G3 = 0
2,5G1+2,5G2-2,5G3 = 0
Начните с G3 = 1/10:
-15G1+G2 = -0,1
2,5G1+2,5G2 = 0,25
G1 = 1,25e+3 => r1 = 80 кум
G3 = 8,75e-2 => r2 = 11,43 км
Одна возможность - иметь:
R1 = 110 кум
R2 = 10 ком
R3 = 11 ком
Эта комбинация имеет прирост = 22
| # / Имя сигнала | Тип | 40 ПИНА | 28 PIN | Описание |
| аналог в | Rd0 | Измеряет напряжение VCC | |
| аналог в | Rd1 | Измеряет напряжение VEE | |
| аналог в | RA6 | RA6 | Измеряет выходной положительный конверт (оба канала) |
| аналог в | RA7 | RA7 | Измеряет выходной отрицательный конверт (оба канала) |
| аналог в | RA2 | RA2 | Измеряет выходной средний |
| аналог в | RA4 | RA4 | Измеряет среднее значение выхода |
| аналог/комп | RA0 | RA0 | Сравнивает выходной левый импеданс |
| аналог/комп | RA1 | RA1 | Сравнивает выходной правый импеданс |
| аналог/комп | RA3 | RA3 | Справочное напряжение компаратора |
| i2c Scl | RC3 | RC3 | Сенсорная сеть SCL |
| i2c SDA | RC4 | RC4 | Сенсорная сеть SDA |
| uart rx | RC7 | RC7 | Сервисный терминал RX (с точки зрения PIC) |
| UART TX | RC6 | RC6 | Сервисный терминал TX (с точки зрения PIC) |
| выкопать | RA5 | RA5 | Включить источники тока компаратора |
| выкопать | RB1 | RB1 | Этранство управления мощностью |
| выкопать | RB2 | RB2 | Эстафета обхода управления |
| выкопать | RB3 | RB3 | Контролировать немой реле |
| выкопать | RB4 | RB4 | Усилитель управления включением |
| выкопать | RB5 | RB5 | Индикатор питания/светодиода состояния, вывод A |
| выкопать | Rd2 | Индикатор мощности/светодиод состояния, контакт B | |
| выкопать | RB6 | RB6 | Индикаторная перегрузка светодиода |
| выкопать | RB7 | RB7 | Статус, приведенный на борту |
| копаться в | RB0 | RB0 | Электроэнергия ключа |
| копаться в | RC5 | RC5 | Немой ключ |
| копаться в | RC0 | RC0 | Обнаружение мощности переменного тока |
| копаться в | RC1 | RC1 | Обнаружение перегрузки |
| копаться в | RC2 | RC2 | Обнаружение сигнала |
| копаться в | Rd3 | Настройка режима управления питанием | |
| копаться в | Rd4 | Настройка режима обнаружения мощности переменного тока | |
| копаться в | Rd5 | Настройка режима мониторинга импеданса | |
| копаться в | Rd6 | Настройте режим датчиков | |
| Rd7 | ||||
| Re0 | ||||
| Re1 | ||||
| Re2 |
Режим управления мощностью
Режим обнаружения мощности переменного тока:
Режим мониторинга импеданса:
Режим датчиков:
Источник питания:
Детектор с вырезкой:
Детектор переменного тока:
Детектор импеданса:
Детектор температуры:
Производственные конденсаторы на досках усилителей:
