สารบัญ
เอกสารนี้จะอธิบายเหตุผลที่ใช้ในการออกแบบและสร้างแอมพลิฟายเออร์พลังงานเสียงโดยใช้วงจรรวม TDA7293
สถาปัตยกรรมเครื่องขยายเสียงประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้:
เพื่อป้องกันอินพุตจาก EMI เราจะใช้เครือข่าย Zobel ต่อไปนี้:
สำหรับความต้านทานต่อการป้อนข้อมูลของสายเคเบิลส่วนใหญ่อยู่ในช่วงระหว่างความต้านทาน 50 ถึง 100ohm และเราใช้ 75ohm เป็นค่ากลาง ตัวต้านทาน RZI คือ Rzi=75ohm และตัวเก็บประจุ CZI คือ Czi=220pF เครือข่ายนี้ควรวางไว้ที่ขั้วต่ออินพุตไม่ใช่ในเครื่องขยายเสียงหลัก PCB
นอกจากนี้ตัวเก็บประจุ 100N X7R จะต้องอยู่ระหว่าง SGND และแชสซีที่ขั้วต่ออินพุต ตัวเก็บประจุนี้จะปัดวิทยุและสัญญาณการรบกวนอื่น ๆ ในศักยภาพของแชสซีกราวด์
สำหรับตัวกรองอินพุตเราเลือกความถี่ระหว่าง 300KHz และ 400kHz
+ ---+ RLP1+ ---+ RLP2
0 ---++----+----+++---+--- o ไปยังแอมพลิฟายเออร์บล็อก IC บล็อก
- -
----- CLP1 ----- CLP2
-
- -
=== กราวด์ === กราวด์
การใช้เครื่องคำนวณตัวกรอง Low-Pass Order คำสั่งซื้อที่ URL: http://sim.okawa-denshi.jp/en/crcrtool.php เรามาถึง:
rlp1 = 100 ohm, rlp2 = 100 ohm
clp1 = 220pf, clp2 = 2.2nf
fp1 = 352khz
FP2 = 14MHz
สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูที่: http://www.johnhearfield.com/rc/rc4.htm
ตัวต้านทานเบรกเกอร์พื้นดินตั้งอยู่ระหว่างพื้นที่ SGND และ GNDPWR ค่าของตัวต้านทานนี้ควรอยู่ที่ประมาณ 10 โอห์ม
เครือข่ายเอาท์พุทประกอบด้วยเครือข่าย Zobel ต้นน้ำและดาวน์สตรีมและ Output Coil ( Ld ) พร้อมตัวต้านทานการหน่วง ( Rd ) แบบขนาน เครือข่าย upstream Zobel ให้โหลดที่ไม่เหมาะสมสำหรับขั้นตอนการส่งออกที่ความถี่สูงมากและช่วยให้กระแสความถี่สูงสามารถไหลเวียนได้ในระดับท้องถิ่นไปยังขั้นตอนการส่งออก เครือข่าย Zobel ดาวน์สตรีมให้การยกเลิกการต้านทานที่ดีที่ขั้วลำโพงที่ความถี่สูงช่วยลดการเข้า RFI และเสียงสะท้อนที่ชื้นด้วยหรือการสะท้อนจากสายเคเบิลลำโพง วงจรเอาท์พุทมีดังต่อไปนี้:
แอลดี
xxx
+--- xx x ---+
- xxx |
- -
- -
o ---+--- | | ---+--- o
vout + ------- + | VSPEAKER
RD |
----- cz2 = 100nf
-
-
-
+-+ rz1 = 10 โอห์ม
- -
- -
-
-
-
เอาท์พุทคอยล์ Ld ให้การแยกความถี่สูงของโหลดเอาต์พุตจากขั้นตอนการส่งออกใน TDA7293 ค่าการเหนี่ยวนำควรอยู่ระหว่าง 2UH ถึง 5UH ตัวต้านทานตัวต้านทานเอาท์พุทควรอยู่ระหว่าง 2 ถึง 5 โอห์ม ดู คู่มือการออกแบบเครื่องขยายเสียง Douglas Self - Audio Power, 3rd ed., เครือข่ายเอาท์พุท, บทที่ 7 สำหรับผลกระทบต่อฟังก์ชั่นการถ่ายโอนแอมพลิฟายเออร์กำลัง
บันทึก:
โชคดีที่สัญญาณเพลงการกระจายพลังงานควรจะลดลง พลังของสัญญาณเพลงที่มีประสิทธิภาพนั้นมีขนาดเล็กกว่าพลังของสัญญาณไซนัสที่มีประสิทธิภาพประมาณ 2 ถึง 10 เท่า หม้อแปลงไฟฟ้าคือ 200VA ซึ่งหมายความว่าแต่ละช่องจะได้รับพลังงาน 100VA
Pdiss=50W สำหรับ TDA7293LoadPHI=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 |
ตารางนี้บอกเราว่าถ้าเราต้องการขับ 4ohm โหลดที่ 33V เราต้องการ TDA7293 4 ชิ้นในแบบคู่ขนาน นี่เป็น ICS จำนวนมาก แต่โชคดีที่ตารางสันนิษฐานว่าแหล่งจ่ายไฟสามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่อง 33V ที่โหลดอย่างต่อเนื่องและสัญญาณเป็นไซนัส นี่ไม่ใช่กรณีที่มีแหล่งจ่ายไฟและสัญญาณเพลงที่ไม่มีการควบคุม เราต้องคำนึงถึงจำนวนพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุของแหล่งจ่ายไฟและแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงจะลดลงภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้และสัญญาณเพลงนั้นมีพลังงานที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับพลังงานทันที
S=200VA , คะแนนพลังงานUsn1=24Veff แรงดันไฟฟ้ารองครั้งแรกUsn2=24Veff แรงดันไฟฟ้ารองที่สองk=5% , กฎระเบียบความต้านทานภายในรองคือ:
USU = USN1*(1+ (K/100))
ISN = S/(USN1+USN2)
ri = (usn1-usu)/isn
การใช้ค่าจากด้านบนเราได้รับ:
usu = 24*(1+ (5/100)) = 25.2veff
isn = 4.17aeff
ri = 288mohm
ส่วนแหล่งจ่ายไฟใช้ตัวเก็บประจุ 10MF ธนาคารเดียว
การใช้โทโพโลยีกลับหัวเนื่องจากเราต้องการลดการบิดเบือนโหมดทั่วไปในขั้นตอนการป้อนข้อมูล แต่ในกรณีของ TDA7293 IC มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะใช้ทอพอโลยีกลับด้านเนื่องจากวงจรปิดเสียงถูกนำไปใช้กับอินพุต Opamp ที่เป็นบวก
ความต้านทานต่อวงจรกำไรที่เทียบเท่าจะต้องอยู่ต่ำกว่า 600ohms นี่เป็นเช่นนั้นเนื่องจากการวัดเสียงรบกวนทั้งหมดในแผ่นข้อมูลทำด้วย 600OHMS หรือ 0OHMS
กำไรเล็กน้อยคือ:
g = -rf/rg
ใช้ตัวต้านทาน E24 ซีรี่ส์:
| 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 |
ใช้ตัวต้านทาน E24 ซีรี่ส์:
| 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 น | -21.5 |
แผ่นข้อมูล TDA7293 ไม่ได้ให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพียงพอเพื่อสร้างแบบจำลอง IC ในโดเมน AC เนื่องจากเราไม่สามารถสร้างแบบจำลองได้จึงไม่มีการปรับให้เหมาะสมสำหรับวงจรข้อเสนอแนะเชิงลบ แต่เราสามารถสันนิษฐานได้อย่างปลอดภัยว่ามีเสาความถี่สูงอยู่ในฟังก์ชันการถ่ายโอน TDA7293 ด้วยเหตุนี้เราจะเพิ่ม pF สองสามตัวลงในตัวเก็บประจุค่าชดเชยตะกั่วด้านล่าง (ดู Cadd )
เครือข่ายข้อเสนอแนะที่เทียบเท่ากับวงจรชดเชยตะกั่ว:
o vout
-
-
- -
+-+ RF |
- - ----- CF = Cl (+CSI, ดูการชดเชยความจุพินอินพุต)
- - -
-
VF | -
o ------*------+
-
+-+ RG
- -
- -
-
-
o อินพุต
ตัวต้านทาน RF และ RG เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายข้อเสนอแนะ ตัวเก็บประจุ CF เป็นตัวเก็บประจุชดเชย ฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของเครือข่ายนี้ได้รับเป็น:
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))
ศูนย์:
wz = 1/(rf*cl)
เสา:
wp = 1/(re*cl)
ที่ไหน:
re = rf || rg = rf*rg/(rf+rg)
การประมาณค่าคร่าวๆคือการเพิ่ม 1-3pf เพิ่มเติมควบคู่ไปกับ Rf
cadd = 3pf
หมุดอินพุตมีความสามารถในการเกิดกาฝากต่อไปนี้:
แผ่นข้อมูล TDA7293 ไม่ได้ระบุพารามิเตอร์ใด ๆ เกี่ยวกับความแปรปรวนของอินพุตกาฝาก Opamps ข้อเสนอแนะแรงดันไฟฟ้ามักจะมีทั้งความต้านทานอินพุตและโหมดทั่วไปที่ระบุไว้ ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลใด ๆ ก็ปลอดภัยที่จะใช้แบบจำลองที่ให้ไว้ในรูปถัดไป:
+ ----+ zdiff
+อินพุต o ---+--- | | ---+--- o -input
- -
- -
+-+ ZCM1+-+ ZCM2
- - - -
- - - -
-
- -
-
เราสามารถใช้การประมาณค่าคร่าวๆตามประสบการณ์ในการใช้ Opamps Audio FET อื่น ๆ และค่าทั่วไปอยู่ที่ Cdiff=5pF , Cm=4pF และ Cstray=3pF ตัวเก็บประจุที่เทียบเท่าทั้งสามนั้นเชื่อมโยงกัน
cinput = cdiff+cm+cstray = 5pf+4pf+3pf = 12pf
เพื่อลดความจุนี้เราสามารถเพิ่มความจุ CSI ขนานกับตัวต้านทาน RF เพื่อชดเชยการใช้สมการต่อไปนี้:
rf*cf = rg*cinput
csi = cinput*rg/rf = 0.5pf
ค่า Cf สุดท้ายคือ:
cf = cl+csi+cadd = 0+2+0.5 = 2.5pf
ตัวเก็บประจุที่ใช้ NP0 ใด ๆ ประมาณ 3pF จะดีสำหรับจุดประสงค์นี้
เรากำลังใช้เสบียงสมมาตรคู่ตั้งแต่สองรอง อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงนั้นมีความเสถียรโดยใช้หน่วยงานกำกับดูแล LM317/LM337 และใช้ในการป้อนส่วนอินพุตของ TDA7293
อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าต่ำมาจากตัวเก็บประจุอ่างเก็บน้ำโดยตรง แหล่งจ่ายไฟนี้เป็นส่วนที่สูงกระแสไฟฟ้าสูงและกำลังไฟฟ้าสูงของ TDA7293
โดยการใช้อุปกรณ์คู่และอิสระสำหรับส่วนอินพุตและส่วนกำลังไฟฟ้าเราสามารถบรรลุผลลัพธ์ PSRR ที่ดีมาก
ก่อนที่จะวางวงจรวงจรวงจรวงจร Snubber RC เพื่อลดแรงกระตุ้นการสลับไดโอด ค่าที่แนะนำคือ Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o vsupply - - ----- CSN = 470NF - - - +-+ rsn = 1 โอห์ม - - - - - - === กราวด์
snubber นี้อาจอยู่ใกล้กับสายจ่ายไฟ IC ด้วย
ตัวควบคุมแอมพลิฟายเออร์จะควบคุมและตรวจสอบแอมพลิฟายเออร์สองตัว มันมีส่วนประกอบต่อไปนี้:
o vdd
-
-
- - R2
- -
R1 +- +
-
o --- | | ---+------+--- เอาต์พุตอะนาล็อก (ถึง MCU ADC)
- -
อะนาล็อก +- + |
อินพุต | - R3 --- C1
- - -
-
- -
-
Parametars สภาพแวดล้อม:
ข้อมูลจำเพาะ:
สิ่งนี้ให้เป็นสองสมการที่มี 3 ไม่ทราบ:
(1 - Gain - 1)*G1 + G2 + G3 = 0
vref * g1 + vref * g2 + (vref - vhigh) * g3 = 0
ด้วย gain = 16, vreg = 2.5v และ vhigh = 5v เรามี:
-15G1+G2+G3 = 0
2.5G1+2.5G2-2.5G3 = 0
เริ่มต้นด้วย 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
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือมี:
R1 = 110KOHM
r2 = 10kohm
r3 = 11kohm
ชุดค่าผสมนี้ได้รับ = 22
| # / ชื่อสัญญาณ | พิมพ์ | 40 พิน | 28 พิน | คำอธิบาย |
| อะนาล็อก | RD0 | วัดแรงดันไฟฟ้า VCC | |
| อะนาล็อก | RD1 | วัดแรงดันไฟฟ้า VEE | |
| อะนาล็อก | Ra6 | Ra6 | วัดซองจดหมายบวกเอาท์พุท (ทั้งสองช่อง) |
| อะนาล็อก | RA7 | RA7 | วัดซองจดหมายลบเอาท์พุท (ทั้งสองช่อง) |
| อะนาล็อก | Ra2 | Ra2 | วัดค่าเฉลี่ยเอาท์พุทซ้าย |
| อะนาล็อก | RA4 | RA4 | วัดค่าเฉลี่ยเอาท์พุท |
| อะนาล็อก/คอมพ์ใน | Ra0 | Ra0 | เปรียบเทียบความต้านทานทางซ้ายของเอาต์พุต |
| อะนาล็อก/คอมพ์ใน | Ra1 | Ra1 | เปรียบเทียบความต้านทานที่ถูกต้อง |
| อะนาล็อก/คอมพ์ใน | RA3 | RA3 | แรงดันอ้างอิงเปรียบเทียบ |
| i2c scl | RC3 | RC3 | Sensor Network SCL |
| i2c sda | RC4 | RC4 | Sensor Network SDA |
| uart rx | RC7 | RC7 | บริการ Terminal RX (จากมุมมอง PIC) |
| uart tx | RC6 | RC6 | บริการเทอร์มินัล TX (จากมุมมอง PIC) |
| ขุดออกไป | RA5 | RA5 | เปิดใช้งานแหล่งข้อมูลปัจจุบันเปรียบเทียบ |
| ขุดออกไป | RB1 | RB1 | รีเลย์ควบคุมพลังงาน |
| ขุดออกไป | RB2 | RB2 | รีเลย์บายพาสพลังควบคุม |
| ขุดออกไป | RB3 | RB3 | ควบคุมรีเลย์ใบ้ |
| ขุดออกไป | RB4 | RB4 | เปิดใช้งานแอมพลิฟายเออร์กำลังควบคุม |
| ขุดออกไป | RB5 | RB5 | ไฟ LED พลังงาน/สถานะตัวบ่งชี้ PIN A |
| ขุดออกไป | RD2 | ไฟ LED ตัวบ่งชี้/สถานะไฟ LED, PIN B | |
| ขุดออกไป | RB6 | RB6 | ไฟ LED ตัวบ่งชี้โอเวอร์โหลด |
| ขุดออกไป | RB7 | RB7 | สถานะนำบนกระดาน |
| ขุดเข้าไป | RB0 | RB0 | คีย์พลัง |
| ขุดเข้าไป | RC5 | RC5 | คีย์ปิดเสียง |
| ขุดเข้าไป | RC0 | RC0 | การตรวจจับพลังงาน AC |
| ขุดเข้าไป | RC1 | RC1 | การตรวจจับโอเวอร์โหลด |
| ขุดเข้าไป | RC2 | RC2 | การตรวจจับสัญญาณ |
| ขุดเข้าไป | RD3 | กำหนดค่าโหมดควบคุมพลังงาน | |
| ขุดเข้าไป | RD4 | กำหนดค่าโหมดการตรวจจับพลังงาน AC | |
| ขุดเข้าไป | RD5 | กำหนดค่าโหมดการตรวจสอบความต้านทาน | |
| ขุดเข้าไป | RD6 | กำหนดค่าโหมดเซ็นเซอร์ | |
| RD7 | ||||
| re0 | ||||
| RE1 | ||||
| RE2 |
โหมดควบคุมพลังงาน
โหมดตรวจจับพลังงาน AC:
โหมดการตรวจสอบความต้านทาน:
โหมดเซ็นเซอร์:
แหล่งจ่ายไฟ:
เครื่องตรวจจับการตัด:
เครื่องตรวจจับ AC:
เครื่องตรวจจับความต้านทาน:
เครื่องตรวจจับอุณหภูมิ:
ตัวเก็บประจุแหล่งจ่ายไฟบนบอร์ดแอมป์: