Т образная оос в lm 3886. Качественный усилитель звука на LM386 своими руками (схемы)

Хозяин сайта некий Linkor — человек творческий настолько, что иногда сам не знает что творит! Так вот, друзья, не верьте всем его обещаниям насчет, цитирую: «Мягкое, детальное и чистое звучание, прекрасная передача вокала, сцены и объема, простая конструкция, не требует настройки».

Это, так сказать, присказка. Сказка будет впереди.

Связался как-то со мной по электронной почте давний клиент (у него успешно работает усилитель для наушников, переделанный мной) и попросил доделать полностью собранный и готовый к установке в корпус (это по словам другого радиолюбителя, у которого будет куплен готовый комплект плат и трансформаторов) усилитель на микросхеме LM3886 . Почитав объявление в форуме о продаже и описание комплекта, где автор говорил: «Усилитель гибридный 2×40Вт Corsair LM3886+6Н23П ЕВ готов к установке в корпус, но требуется добавить фильтр в БП для устранения фона лампы и немного увеличить время включения нагрузки», я решил взяться за эту небольшую работу. Тем более, что на сайте уважаемый Linkor об этой своей разработке пишет: «Corsair — долгожданный гибридный усилитель на основе двойного триода и LM3886 в инвертирующем включении с Т-образной ООС. Позволяет получить великолепный звук, не похожий ни на что. Очень понравится любителям лампового звука и музыки, заполняющей собой все сознание. Схема проста и не требует настройки. Еще никогда такого качества звучания нельзя было добиться так просто.» Правда последние слова меня несколько насторожили, но я взялся за эту работу.

Как же я ошибался! Я, видимо, доверчивый человек! Потому что как последний лох повёлся на восторженные АВТОРСКИЕ отзывы!

Пока посылка с полусобранным усилителем шла ко мне, я изучил схему сего творения и пришел в ужас, честно говоря. Как это может хорошо работать?!!! WTF???!!!

Поясню. Идея проста. Включить LM3886 в инвертирующем варианте (так действительно лучше и так рекомендует делать производитель микросхем). Но тогда возникают вопросы с входным сопротивлением. Для разгрузки усилителя нужен входной буфер. Обычно его делают на микросхеме ОУ, но лампа — тоже вариант. Теоритически все верно. Но вот практическая реализация в этой схеме просто ужасна.

Катодный повторитель — классика жанра. Но, во-первых, какого черта автор запитал лампу так криво? При таком низком анодном напряжении и токе, как в этой схеме, мы попадаем в самую кривую часть ВАХ! Ответ я нашел на форуме vegalab.ru. Оказывается, что это было нужно для благозвучных ламповых искажений! OMG и LOL!

Во-вторых, зачем эта дурацкая Т-образная обратная связь? Она совершенно не нужна здесь. А коэффициент усиления под 60? Это зачем? Ловить все наводки в округе?

Третий аккорд этой печальной песни. Блок питания.

Зачем выпрямлять и стабилизировать накал для такой лампы как 6Н23П? Это же лампа косвенного накала. При питании от переменки достаточно «упереть» накал в землю через два резистора Ом на 100-150. И все.

Более того, в готовой конструкции стаб. работал в кривом режиме, выдавая под нагрузкой не 6В, как положено, а лишь 5,5В. В такой ситуации и стабилизатор «шумит» и на лампе недостаточное напряжение накала. (За это я и не люблю фиксированные по вольтажу микросхемы-стабилизаторы. Предпочитаю LM317 и им подобные. Там можно настроить все и вся.) И последнее, 10000 мКф на плечо в таком стабилизаторе — маловато.

В-четвертых, схема задержки включения УМ.

В оригинальном варианте она работала стабильно, но включала динамики слишком рано, до окончания очень жестких переходных процессов в катодном повторителе. Если так подключить усилитель к динамикам, то с большой долей вероятности динамики попросту сгорят. Резистор R1 нужно увеличивать по номиналу раза в два.

Что мы имеем в итоге? При включении схемы в таком варианте — неистребимый фон в динамиках, отвратительный по качеству звук и возможность спалить колонки!

В результате пришлось переделать практически всю схему.

Катодный повторитель был полностью изменен. Я его рассчитал сам, но для желающих повторить — вот готовые варианты с сайта vegalab.ru, разработанные Yury Novikov с его же пояснениями:

«Вот три версии катодного повторителя на 6н23п, с разными вариантами смещения, в порядке усложнения. Первая со смещением от делителя в сетке. Просто, мало деталей, но и по параметрам попроще других. Вторая с делителем в катоде. Посложнее, но за счет дополнительного конденсатора-шунта имеет параметры получше. Можно играться со звуком подбирая шунтирующие конденсаторы разных типов. Третья со смещением от батарейки имеет лучшие чем у первых двух частотные и фазовые свойства (и звук по опыту тоже), и меньшее выходное сопротивление, но дает ослабление примерно в 3 дБ (первые две дают меньше 1 дБ ослабления).

Т-образная обратная связь — удалена. Обвязка микросхемы была сделана точно по техническому описанию производителя. (Хороший вариант описания выложен .) Коэффициент усиления был уменьшен до 20.

В блоке питания микросхемы емкость фильтрующих конденсаторов была повышена до 26800 мКф на плечо (в «конструкторе», что прислали мне в каждом плече БП было всего по 6800 мКф). Анодное питание было повышено до 130В, и добавлены фильтрующие ёмкости. Плюс, в цепи анодного питания был поставлен электронный дроссель на полевом транзисторе. (Это еще больше сгладило синус и позволило задать плавную подачу напряжения на анод лампы.)

Выпрямитель и стабилизация накала были убраны за ненужностью.

В результате удалось практически минимизировать наводки по питанию. Схема заработала устойчиво и согласованно. Полностью избавиться от сетевых наводок не удалось только потому, что новый катодный повторитель собран на оригинальной плате. Я бы из разделил и собрал ламповую часть отдельно навесным монтажом. Но это потянуло бы за собой дополнительные переделки.

Несколько фотографий исходного варианта и завершенной конструкции.

Это то, что пришло ко мне по почте.

Усилитель был помещен в корпус от старого кассетного магнитофона. Таков был договор с заказчиком. Я бы, конечно, сделал корпус другим. В конечном варианте на корпус надет кожух, и естественно, поставлена передняя панель.

И напоследок еще раз процитирую господина Linkorа: «Подытожив: Этот усилитель предназначен для музыки, а не для измерительных комплексов. Его объективные свойства сомнительны, однако его звучание и динамический диапазон настолько завораживают, что при слове „векторный измеритель нелинейных искажений“ хочется плеваться.»

Скажу от себя: это просто смешно, господин Linkor!

P.S. Ну а звук. Вполне нормален звук. Хорошее микросхемное звучание. Вот правильная оценка.

Микросхема LM3886 относится к семейству Overture, разработанному фирмой "National Semiconductor". С ее помощью можно получить 100 Вт мгновенной пиковой синусоидальной мощности, т.е. 180 Вт звуковой.

Гармонические искажения — не более 0,06% в диапазоне частот 20 Гц...20 кГц. Типичное подавление пульсаций напряжения питания составляет 120 дБ, поэтому конструкция сетевого блока также не представляет никаких проблем.

Отношение сигнал/шум — в диапазоне 98...120 дБ. Таким образом, с помощью этой ИМС можно достичь хорошего качества звуковоспроизведения.

Микросхема LM3886

ИМС имеет следующие системы защиты:

• от перенапряжения;
• от перегрузки (короткого замыкания выхода на "землю" или на питание);
• от перегрева.

Защита от перенапряжения срабатывает при токе нагрузки, превышающем 4 А. Посредством этого можно избавиться от перегрузок, вызываемых индуктивной нагрузкой.

Тепловая защита включается при повышении температуры ЧИПа до 165°С и отключается при ее опускании ниже 155°С.

Принципиальная схема

Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1. Схема состоит из ИМС и цепи обратной связи. Громкоговоритель подключается на выход через цепочку R7-L1.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя мощности низкой частоты на микросхеме LM3886 (68 Вт).

Для достижения больших мощностей необходимо высокое напряжение питания, и его должны выдерживать электролитиеские конденсаторы фильтра.

Вывод 8 микросхемы используется для включения режима "Mute". В нормальном режиме работы на него подается через R6 отрицательное напряжение. Величину резистора R6 можно вычислить по формуле:

где I 8 >0,5 мА.

Конструкция и детали

Печатная плата усилителя приведена на рис.2, а схема размещения деталей на ней — на рис.3. Резисторы R7 и R8 мощностью 2 Вт класс точности 1%. Для изготовления выходной индуктивности L1 необходимо намотать 12 витков провода диаметром 0,5...0,6 мм с эмалевой изоляцией на трубку или карандаш такой же толщины, как и R7.

Затем в нее вставляется резистор - так, чтобы он нигде не прикасался к ней(чтобы не повредить изоляцию). Емкость конденсатора C2 можно увеличить для лучшей передачи низких частот.

Глубина обратной связи задается резистором R4. Режим Mute включается при размыкание переключателя S1. Для сетевого трансформатора желательно использовать тороид. Напряжение вторичной обмотки - 2x25 В.

Выпрямительный мостик должен быть рассчитан на номинальный ток — как минимум, 6 А. Выпрямленное напряжение без нагрузки ±35÷38В. Емкость электролитических конденсаторов C5, C4 4700÷10000 мкФ, допустимое напряжение — не меньше 50 В. Конденсаторы желательно зашунтировать плЈночным конденсаторами Јмкости (0,1 - 1 мкФ) в непосредственной близости от выводов микросхемы.

Рис. 2. Печатная плата усилителя на микросхеме LM3886.

Рис. 3. Размещение деталей на печатной плате усилителя.

Внимание! ИМС необходимо установить на радиатор. Внутренняя защита микросхемы эффективна только тогда, когда выделяющееся тепло рассеивается радиатором соответствующих размеров.

Относительно высокое напряжение на оконечных транзисторах (5,2 В) и ток покоя около 38 мА существенно увеличивают теплоотдачу. Размеры радиатора можно определить, руководствуясь графиками на рис.4.

В правой части рисунка приведены графики зависимости выделяющейся мощности от суммарного напряжения (для некоторых значений импеданса громкоговорителей). Этим мощностям соответствуют температуры радиатора Т с. При заданной темпетуре среды Т А, из таблицы в левой части можно определить необходимое тепловое сопротивление радиатора.

Рис. 4. Тепловое сопротивление радиатора.

Пример. Пусть суммарное значение напряжения питания равно 80 В, импеданс громкоговорителя — 8 Ом. По графикам этим значениям соответствует выделяемой мощности Р D =40 Вт, т.е. Т С =102°С. Пусть максимальная температура среды Т А равна 25°С.

Тогда для теплового сопротивления радиатора по таблице получаем 1,9 °/Вт. Если усилитель должен надежно работать при максимальной температуре 40°С, это значение уменьшается до 1,6.

При 50°С будет нужен уже очень большой радиатор (пластина примерно 30x30 см толщиной 5 мм). У современных ребристых или игольчатых радиаторов тепловое сопротивление меньше, чем у гладкой пластины, и можно обойтись гораздо меньшим по размерам радиатором.

Проблему охлаждения можно решить, используя радиатор длиной 150 мм и шиной 95 мм, имеющий 16 ребер. Радиатор на плату необходимо устанавливать обязательно так, чтобы между ребрами могли свободно протекать воздушные потоки. Поэтому он должен располагаться снаружи корпуса на задней стенке. Поскольку корпус и у этой ИМС также находится под напряжением питания, радиатор необходимо изолировать от корпуса усилителя (если он металлический).

Может возникнуть вопрос: поскольку размеры радиатора достаточно велики, не лучше ли использовать для охлаждения небольшой вентилятор?

Однако шум постоянно включенного даже малошумящего вентилятора будет мешать прослушиванию тихих музыкальных пассажей. Некоторые фирмы используют в мощных усилителях вентиляционное охлаждение, однако включение вентилятора происходит при определенном уровне входного сигнала.

Поскольку в этом случае вентилятор не мешает тихим музыкальным мелодиям (отключается), такое решение имеет право на существование. Однако при усилении речи возникают акустические помехи из включения и выключения вентилятора при резком изменении громкости.

Для получения высокого качества звуковоспроизведения, на входы микросхемы должно попадать как можно меньше помех. Поскольку в проводах питания неизбежно имеются большие пульсации тока, которые могут легко передаваться на вход усилителя, входные провода и провода питания должны быть расположены как можно дальше друг от друга.

Итак, сегодня хочу предложить нашим уважаемым радиолюбителям оценить качество ещё одного интегрального усилителя на LM3886. Микросхема LM3886 была выпущена популярной фирмой National Semiconductor в 2003 году. УЗЧ на этой ИМС по своим характеристикам практически идентичен столь популярному среди радиолюбителей усилителю на TDA7294 . До сих пор спорят, какой из этих УЗЧ лучше.

Микросхема LM3886 является УЗЧ высокого качества с выходной мощностью 68 ватт на 4 Ом или 50 ватт на нагрузку 8 Ом. Мощность в пике достигает 135 Вт. Широкий диапазон питающих напряжений УЗЧ от 20 до 94 вольт. Причем возможно применять как двуполярные, так и однополярные источники питания. Коэффициент гармоник усилителя при выходной мощности в 60 ватт и в 30 ватт на нагрузки 4 Ом и 8 Ом соответственно составляет 0,03 %. Причем это во всей широте диапазона 20…20000 Гц. Схемы УЗЧ, рекомендуемые фирмой-производителем в двуполярном и однополярном исполнении приведены ниже:

Зависимость коэффициента нелинейных искажений от выходной мощности:

Графики даны для частоты в 20 Гц. Для 1 кГц и 20 кГц они практически одинаковые. Т.е. качество воспроизведения этого УЗЧ остается на высоте по всему воспроизводимому спектру частот.

Зависимость выходной мощности от напряжения питания УЗЧ:

Собранная схема усилителя на два канала ниже на фото.

Чтобы собранный УЗЧ можно было применять в хорошей домашней акустике, рекомендуется добавить на вход двухканальный фильтр с возможностью регулирования низких, высоких частот, а также баланса и громкости. Схема также на интегральной микросхеме AN5835 или AN5836 или отечественном аналоге КА2107. Фильтр, собранный по приведенной ниже схеме, ещё является предварительным усилителем для УМЗЧ на LM3886.

Напряжение питания фильтра или регулятора тембра 12…14,4 В. АЧХ фильтра показана на графике:

Также имеется вариант мостового включения микросхемы LM3886 для использования, например, в сабвуферном канале акустической системы. Схема мостового УЗЧ ниже.

Качественный стереофонический усилитель для дома, который мы здесь рассмотрим, основывается на паре микросхем LM3876 (или LM3886). Даташит . Кроме самих усилителей мощности, был в отдельном корпусе собран блок питания. Он обеспечивает двухполярное напряжение 35В и более низкое 15В - для питания предусилителя на OPA2134. В принципе острой необходимости в отдельном предусилителе нет. С ним и уровень шума будет чуть выше, и фоновый шум может быть слышен в очень тихом месте, поэтому если конструкцию планируется использовать с источником достаточно мощного сигнала линейного выхода (около 1В) - от преампа можно отказаться.

Корпус усилителя

Корпус самодельного усилителя выполнен также из алюминия, эффективно экранируя детали схемы от возможных электромагнитных помех. На передней панели только пара регуляторов (громкость и баланс) и кнопка питания 220В, с зелёным светодиодом. Сзади УНЧ есть 4 стереовхода аудио, клеммы для подключения аккустических систем и гнездо под питающий кабель от блока питания.

При создании мультимедийного центра на базе персонального компьютера мною был изготовлен простой и качественный стереофонический усилитель на LM3886 (УМЗЧ для начинающих радиолюбителей) с выходной мощностью по 50 Вт на канал. Свой выбор на LM3886 я остановил, изучив описания и положительные отзывы радиолюбителей на форумах. LM3886 выпускается в двух вариантах: с минусом питания на корпусе (LM3886T) и с изолированным корпусом (LM3886TF). В первом случае желательна электрическая изоляция микросхемы от радиатора.

Эта микросхема обладает очень хорошими параметрами:

Диапазон питающих напряжений от 18 (+-9) до +-42 В;

Номинальная выходная мощность более 68 Вт при Кг 0.1%;

Пиковая выходная мощность до 135 Вт;

Внутреннее ограничение тока 7…11.5 А;

Коэффициент гармоник на мощности 60 Вт не более 0.03%;

Интермодуляционные искажения не более 0.01%;

Скорость нарастания выходного сигнала 8…19 В/мкс;

Полоса усиления 2…8 МГц;

Соотношение сигнал/шум до 110 дБ.

Выходная мощность этой микросхемы ограничена лишь тепловыделением. Безопасный для выходных транзисторов долговременный ток позволяет получить выходные мощности ~68 Вт, а внутреннее ограничение тока (не менее 7 А) защищает микросхему от короткого замыкания на выходе.

В результате макетирования УМЗЧ наиболее приятной на слух оказалась схема с инверсным включением LM3886.

Возможным недостатком данной схемы может быть низкое входное сопротивление равное 10 Ком. Но если учесть, что выходное сопротивление современных звуковых карт редко превышает 4 Ком, это становится преимуществом (низкой чувствительностью к наводкам на соединительные провода). Номинал конденсатора С1 может быть в диапозоне 2 - 4,7 мкФ.

Второй канал стереофонического усилителя собран по этой же схеме.

Схем блока питания усилителя приведена ниже.

Плата усилителя спроектирована с помощью программы Sprint-Layout 6.0. Размер платы 46 х 33 мм.

Изготовлена плата по ЛУТ-технологии.

Из спортивного интереса решил провести замеры искажений LM3886 в зависимости от выходной мощности.

Результаты измерений представлены ниже:

На графике видно, что спектр гармоник достаточно длинный, а уровень гармоник высших порядков практически не зависит от выходной мощности. Тем не менее их уровень оказался менее 120 Дб, т.е. для большинства звуковых карт он просто окажется за уровнем шумовой полки.

Личный опыт показал, что с использованием интегральной микросхемы LM3886 можно собрать очень простой и весьма качественный усилитель мощности звуковой частоты, который удовлетворит запросы большинства начинающих радиолюбителей.

Вложение : 255,28 KB (Скачиваний: 1432)