Усилитель звука TDA7294

Интегральная микросхема TDA7294 по своим характеристикам, представляет собой современный одноканальный аудиоусилитель от известной европейской компании ST Microelectronics. Его используют в качестве основы в УНЧ класса AB оборудования Hi-Fi. Имеет встроенные функции защиты от короткого замыкания, критического нагрева и электрических разрядов. Есть режим ожидания, при отсутствии сигнала на входе и задержка включения/выключения для снижения шумов на выходе.

За смешные деньги (цена устройства в России не превышает 400 руб.), c помощью небольшого количества электронных компонентов и парой таких TDA, можно своими руками собрать мощный стереоусилитель c хорошим и качественным звучанием. Стоит учитывать, что в настоящее время в радиомагазинах продаются уже готовые модули и конструкторы для пайки, но их стоимость на порядок выше.

Цоколевка

Микросхема изготовлена в монолитном пластиковом корпусе c 15 контактами для вертикального (MULTIWATT 15V) или горизонтального (MULTIWATT 15H) монтажа на печатную плату. Металлическая подложка соединена с «минусом» питания (выводы 8,15). Распиновка TDA7294 приведена на рисунке выше.

Технические параметры

Технические характеристики TDA7294 позволяют получить максимальную мощность до 100 Вт, при сопротивлении в цепи нагрузки от 4 до 8 Ом. Этому способствуют полевые транзисторы, установленные в её предварительном и выходном каскадах. Устройство славится низким уровнем собственных искажений и шумов, работает в широком диапазоне частот и питающих напряжений.

Максимальные параметры

Рассмотрим максимальные значения предельно допустимых режимов эксплуатации TDA7294:

• напряжение питания (без сигнала) V_S = ± 50 В;
• пиковый выходной ток I_O = 10 А;
• мощность рассеивания (при T_case=70 ^ОС) P_tot = 50 Вт;
• диапазон рабочих температур от 0 до 70 ^ОС;
• температура: кристалла Tj до +150 ^ОС; при хранении до +150 ^ОС.

Стоит учитывать, что поданные на микросхему 50 В являются критическими и могут вывести её из строя. Поэтому не стоит экспериментировать с такими величинами, если нет желания спалить устройство. Оптимальным напряжением при нагрузке в 4 Ом считается ±27 В, а для 8 Ом не более ±35 В.

Для использования на мощности более 10 Вт, необходимо предусмотреть радиатор. Если не заморачиваться с расчётами, то его можно взять из старого компьютерного блока питания. В любом случае, чем он больше тем лучше. Ставить нужно через слюдяную прокладку. Дополнительно можно установить вентилятор, предусмотрев при этом выход для воздуха.

Отдельно нужно сказать про выбор источника напряжения. Чтобы устройство выдавало заявленные 100 Вт для воспроизведения музыки, достаточно будет блока питания мощностью от 110 Вт. На многих форумах советуют брать с запасом на 250 Вт. C таким БП данная TDA справится и c чистым синусоидальным сигналом.

Электрические параметры

Значения электрических параметров TDA7294 получены производителем при следующих режимах измерения: напряжение питания V_S = ± 35 В, сопротивлении нагрузки R_L = 8 Ом, температуры воздуха T_amb=25 ^ОС, рабочая частоты f=1 кГц. Они справедливы если в графе «условия» не указано иных величин.

Типовое включение

Типовую схему включения на tda7294 можно взять из технического описания в datasheet.  Контакты VM и VSBY подключают к положительному выводу +V_S. Если питание на них отсутствует или меньше 1,5 В – устройство выключено. В случае увеличения напряжения более 3,5 В микросхема выходит из энергосберегающего состояния (StandBy) и тихого режима (Mute).

Данную конструкцию можно собрать используя изображенную на рисунке элементную базу.  Вместе с тем, любителям глубоких низких частот, её следует незначительно доработать. Ниже приведены рекомендации по выбору конденсаторов и резисторов, которые помогут получить более качественное звучание.

На место С1 целесообразно установить металлизированные плёночные конденсаторы не менее 0,33 мкФ. Чем больше ёмкость, тем лучше будут звучать басы. C2 должен быть на 50 В и не менее 22 мкФ. На форумах рекомендуют ставить 220 мкФ. C3,C4 (на 50 В) задают время включения. Примерно такое же назначение у резисторов R4 и R5, их номиналы лучше оставить на 10 и 22 кОм соответственно.

ПОС конденсатор С5 имеет место только при превышении источника питания более 40 В. На схеме он указан 22 мкФ, но лучше ставить 220 мкФ x 50 В. Это также будет способствовать  появлению хороших низких част.

С7, C9 это плёночныё кондеры на 0,33 мкФ. C6 и С8 можно не ставить. Резистор R1 определяет входное сопротивление. R2 и R3 (их соотношение R3/R2) задают коэффициент усиления.

В вашем автомобиле слишком шумно? Слышен гул колёс? Тогда вам нужна качественная шумоизоляция фольксваген, от профессионалов своего дела.

Мостовое включение

Мостовая схема позволяет добиться до 120 Вт на выходе. Для её реализации потребуется две микросхемы и только в случаях, когда нагрузка составляет 8 или 16 Ом.  При меньшем сопротивлении, из-за больших токов, TDA может перегреться и выйти из строя. Она представляет собой конструктивное решение из двух типовых, рассмотренных выше. При этом, громкоговоритель подключен между выходами (контакт 14) микросхем. Оптимальное питающее напряжение для такой сборки не менее 35 В. Вход одного из усилителей (контакт 3) должен быть подключен к земле.

Здесь необходимо наличие резистора обратной связи (на 22 кОм), между контактами 14 и 2, первой и второй микросхемы соответственно. Если этого не сделать, то усилитель работать не будет.

Для включения усилителя на контакты 10 (Mute) и 9 (StandBuy) должно подаваться не менее 5 В.

Умощнение транзисторами

Для повышения тока в нагрузке выполняют умощнение схемы на tda7294. Такое возможно реализовать добавив на выход транзисторы. Примеров подобных доработок в интернете достаточно. На рисунке представлен один из вариантов.

Номинальная мощность усилителя в таком исполнении, на нагрузку в 4 Ом, достигает 100 Вт. Коэффициент нелинейных искажений, при работе на уровне до 80 Вт, значительно меньше типового решения. Провал типа «лесенка» в каскаде вовсе отсутствует.

В интернете есть и альтернативные решения на этой TDA. Одним из них является популярный инвертирующий усилитель на tda7294, по схеме с проекта audiokiller. Пример сборки такого модуля смотрите в видеоролике

Параллельное соединение

Существует заблуждение, что умощнение tda7294 можно выполнить путем параллельного включения с аналогичной микросхемой. Однако это не верное суждение, так как данная TDA не способна работать в таком режиме. Поддержка параллельного включения была реализована компанией STM в модифицированной версии усилителя — tda7294S.

Печатная плата

Проект печатной платы на 2 канала для tda7294 можно скачать одним файлом в формате программы Sprint-Layout. Он универсальный и подойдёт для создания пластин с возможность пайки на них до 4-х типовых или 2-х мостовых схем усиления. Подготовлен для ЛУТ (лазерно-утюжного) способа изготовления, с применением принтера и утюга.

Аналоги

Какая микросхема лучше для усилителя звука tda7294 или tda7293? Данный вопрос встречается часто при поиске аналогов, так как эти две TDA можно назвать взаимозаменяемыми (главное условие – питания схемы не более 40 В). Основные параметры у них особо ничем не отличаются.

Вместе с тем, tda7293 имеет чуть лучше характеристики по максимальному питающему напряжению и выходной мощности. В ней доработаны функции вольтодобавки и клип-детектора. Реализована возможность параллельного соединения для умощнения. Но, несмотря на эти плюсы, некоторые радиолюбители считают её более глючной и менее надёжной в использовании.

DataSheet на устройство tda7294 в формате pdf  от компании ST Microelectronics можно скачать по ссылке.