hw_parvus
1.0.0
สารบัญ
เอกสารนี้จะอธิบายเหตุผลที่ใช้ในการออกแบบและสร้างแอมพลิฟายเออร์พลังงานเสียงโดยใช้วงจรรวม TDA7293
สถาปัตยกรรมเครื่องขยายเสียงประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้:
แต่ละส่วนเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เป็นบอร์ดแยกต่างหาก
บอร์ดมี conntectors ต่อไปนี้:
- อินพุตแหล่งจ่ายไฟ - PSI: VCC, GND, VEE
- เอาต์พุตลำโพง - SPO: ออก, GND
- อินพุตสัญญาณ - SGI: ใน, sgnd
- การควบคุมและใบ้ทาส - CMS: ความรู้สึกพลังงาน, ปิดเสียง, คลิป, GND
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
การใช้โทโพโลยีกลับหัวเนื่องจากเราต้องการลดการบิดเบือนโหมดทั่วไปในขั้นตอนการป้อนข้อมูล แต่ในกรณีของ TDA7293 IC มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะใช้ทอพอโลยีกลับด้านเนื่องจากวงจรปิดเสียงถูกนำไปใช้กับอินพุต Opamp ที่เป็นบวก
ความต้านทานต่อวงจรกำไรที่เทียบเท่าจะต้องอยู่ต่ำกว่า 600ohms นี่เป็นเช่นนั้นเนื่องจากการวัดเสียงรบกวนทั้งหมดในแผ่นข้อมูลทำด้วย 600OHMS หรือ 0OHMS
กำไรเล็กน้อยของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่ได้กลับรายการคือ:
g = rf/rg+1
เนื่องจากเรามีตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีตัวต้านทานเดียวกันที่ด้านหน้าของแอมพลิฟายเออร์อัตราขยายทั้งหมดจะกลายเป็น:
g = rf/rg
อัตราขยายขั้นต่ำที่ระบุในแผ่นข้อมูล TDA7293 คือ 26dB หรือ 20 ครั้ง เพียงเพื่ออยู่ด้านความปลอดภัยเราเลือกค่าที่ใหญ่กว่า 10%: 22
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
เพื่อป้องกันอินพุตจาก EMI เราจะใช้เครือข่าย Zobel ต่อไปนี้:
o อินพุตบวกหรืออินพุตลบ - - ----- CZI - - - +-+ rzi - - - - - - === กราวด์
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
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
ส่วนแหล่งจ่ายไฟใช้ตัวเก็บประจุ 10MF ธนาคารเดียว
เรากำลังใช้เสบียงสมมาตรคู่ตั้งแต่สองรอง
อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าหลักมาจากตัวเก็บประจุอ่างเก็บน้ำโดยตรง แหล่งจ่ายไฟนี้เป็นส่วนที่สูงกระแสไฟฟ้าสูงและกำลังไฟฟ้าสูงของ TDA7293
ก่อนที่จะวางวงจรวงจรวงจรวงจร Snubber RC เพื่อลดแรงกระตุ้นการสลับไดโอด ค่าที่แนะนำคือ Rsn = 1 Ohm , Csn = 470nF :
o vsupply - - ----- CSN = 470NF - - - +-+ rsn = 1 โอห์ม - - - - - - === กราวด์
snubber นี้อาจอยู่ใกล้กับสายจ่ายไฟ IC ด้วย
ตัวเก็บประจุแหล่งจ่ายไฟบนบอร์ดแอมป์:
