Простейшая схема усилителя звука на 20 вт. Транзисторный УНЧ с малыми динамическими искажениями (20 Ватт)

Усилитель, предназначенный для использования в профессиональных аудиосистемах, должен отвечать целому ряду специфических требований. В первую очередь это повышенная выходная мощность, которую должен развивать аппарат в течение длительного времени, а также простая и надежная конструкция.

Современные усилители для профессионального использования обычно работают в классе D, который позволяет получить высокую выходную мощность при небольшом нагреве схемы. Также подобные модели могут иметь эффективный импульсный блок питания, способный отдать в нагрузку значительный импульсный ток. Важным показателем качества схемы профессионального усилителя является коэффициент демпфирования нагрузки, так как техника этого класса обычно работает на акустические кабели большой длины. А для лучшей помехозащищенности подобный аппарат должен иметь балансные входные клеммы. Профессиональный усилитель мощности должен быть рассчитан на установку в стандартную рэковую стойку, и, как правило, имеет систему принудительного охлаждения. Профессиональные усилители мощности используются как при озвучивании общественных заведений, так и создании аудиосистем для концертных выступлений. Концертный усилитель имеет как стандартные, так и специализированные разъемы (Speakon, TRS) для подключения акустических систем и источников сигнала и световую индикацию режимов работы хорошо различимую в условиях ограниченно освещенности. Ввиду значительной выходной мощности концертные усилители, как правило, оснащаются схемой «мягкого старта», которая позволяет избежать перегрузки электросети при его включении.

И всё-таки иногда удивляюсь, сколько сейчас выпускается всевозможных интегральных усилителей мощности звуковой частоты . Одних только микросхем из серии TDA существует великое множество. Все они, практически, доступны. Есть из чего выбрать. Схемы на таких интегральных усилителях звуковой частоты отличаются незаурядностью и простотой. Особенно пользуются повышенным интересом у начинающих радиолюбителей и у тех, кто не желает заморачиваться на что-то громоздкое. Правда, качество звучания у интегральных усилителей мощности звуковой частоты в большинстве своем оставляет желать лучшего. Но всё-таки они оправдывают ожидания многих. Да и попадаются достойные экземпляры, на которых можно собрать стоящую акустическую систему как для дома, так и для автомобиля. Например, та же TDA7294 или TDA2030 . Информация по таким усилителям в настоящее время доступна. Я вот вспоминаю времена нашей молодости , когда не то что Интернет, а персональный компьютер был огромной редкостью. Приходилось ходить по библиотекам, искать радиотехническую литературу, которая была на вес золота. Да и которая была, то 60-х, 70-х годов. Со страниц таких радиолюбительских книг на тебя смотрели триоды, тетроды, пентоды и прочие достижения науки и техники тех лет. И чтобы найти по-настоящему стоящую конструкцию, схему, пусть даже усилителя звуковой частоты, то нужно было постараться. Сейчас же вся информация во всей массе выложена в Сети. Ввел в поисковике, например, схема усилителя мощности звуковой частоты, и тут же выдаются тысячи страниц. Можно найти коллег по хобби, обсудить нужную радиолюбительскую схему или конструкцию… Короче, вот чему я удивляюсь и радуюсь за многих радиолюбителей . Ну да ладно. Это было лирическое отступление . Теперь по теме TDA7240.

Так вот, TDA7240 - это 20 ваттный усилитель звуковой частоты , ориентированный главным образом для установки в автомобиле. В ИМС TDA7240 встроены всевозможные защиты, как то: защита от КЗ и от перегрева. Внешний вид микросхемы ниже.

Схема усилителя низкой частоты на TDA7240 приведена на иллюстрации ниже. Кстати, схема очень похожа на усилитель на TDA2025 .

Выходная мощность на нагрузку 4 Ом при напряжении питания 14,4 вольта составляет 18…20 ватт. На 8 Ом - 10…12 Вт. Коэффициент нелинейных искажений в первом случае от 0,1 до 0,5 %. Во втором - от 0,05 до 0,5 %. Напряжение питания до 18 вольт. Примерный макет печатной платы:

Изготавливаемый с применением микросхемы TDA2003. А теперь попробуем взяться за другую, более мощную микросхему. Этот аудио усилитель на основе LM1876 может выдавать до 20 Вт на канал, на 4 Ом нагрузку и гарантирует менее 0,1% общих гармонических искажений.

Усилитель питается от двухполярного источника тока ±15 В. После диодного моста и сглаживающих конденсаторов получится примерно ±20 В постоянного тока, которое и используется для питания LM1876. Индуктивности L1 и L2 по входной линии БП уменьшают помехи, возникающие от сети.

Аудио вход подключен к плате через обычный 3,5 мм стерео разъем. Стерео потенциометр регулирует амплитуду звукового сигнала. Потенциометр также включает в себя переключатель, который позволяет усилителю перейти в режим ожидания. В этом режиме LM1876 потребляет всего 4 мА. Выходы усилителей на АС подключены к RCA-разъемам на плате.

Эта микросхема в работе производит достаточно большое количество тепла, поэтому радиатор необходим для охлаждения размером от 100 мм.кв. Если выходная мощность усилителя достигает 20 Вт, потребляемая мощность становится около 40 Вт при 4 Ом динамике и 20 Вт при 8 Ом. Максимально допустимая температура кристалла составляет 165°с. поэтому радиатор должен быть выбран большой. К счастью, LM1876 обеспечивает отключение при перегреве. Для уменьшения общего теплового сопротивления, должна быть применена термопаста между микросхемой и радиатором. Что касается рисунков, даташита на м/с и файлов печатной платы, вы можете скачать их .

Полностью собранная схема УНЧ

Два электролитических конденсатора C7 и C8 по 6800uF 50V сглаживают выпрямленное напряжение. Резисторы R7 и R8 подключены между их выводами, для разрядки конденсаторов после отключения питания, во избежание поражения электрическим током. Плюс 20 В обозначен как VCC, а минус обозначен VEE. Светодиод D1 помещен между VCC и VEE линиями, чтобы указать на состояние питания. Шунтирующие конденсаторы 100uF и 100nF подключены к VCC и VEE контактам как можно ближе к микросхеме. Конденсаторы C9 и C10 блокируют постоянное напряжение с микросхемы. Аудио выходы каждого усилителя подключены к RCA разъемам J2 и J3.

Комментарии (19):

Спасибо большое а мучился бы опять долго) очень хороший сайт! +5

А из за чего может быть сильный фон?

#3 root Апрель 01 2011

Может быть из-за плохого фильтра по питанию, попробуй заменить и увеличить эмкость электролитического конденсатора, который стоит после диодного моста в выпрямителе. В качестве фильтра по питанию в приведеной схеме используется С5, поробуй его поменять. Также фон может быть из-за наводок во входных цепях. Провода, по которых идет сигнал на вход усилка, должны быть екранированы, а екран присоиденить к общему(минус).

с с5 всё впорядке поставил на выход выпрямитель 2 кондера по 4000мк 50в и экранировал всё что можно фон сдуло) теперь другая проблема басы хрипят что это может быть? С колонкой впорядке всё.

#5 root Апрель 02 2011

В данном случае уже вариантов побольше, приведу те, с которыми я сталкивался:

Наиболее вероятно что источник питания не выдерживает нагрузки, при раскачке данного усилителя он потребляет немалый ток. Попробуй подключить схему к более мощному блоку питания или к аккумуляторной батарее 12В большой ёмкости.
Возможно бысы при большой громкости искажаются в самом источнике сигнала (он неисправен или плохо настроен эквалайзер), попробовать подключить к усилителю плеер или взять сигнал со звуковой карты компьютера.
Попалась бракованная микросхема, попробовать заменить на купленную в другом магазине(нередко бывает что попадается партия бракованных).
Донастроить цепь обратной связи - R1, C1, C2. Вместо R1 включаем переменный резистор, C1, C2 желательно проверить. Подаем питание и сигнал для усилителя, добиваемся нормального усиления без искажений и перегрузки.

#6 Александр Декабрь 24 2014

Народ в чём проблема? Собрал усилитель по второй схеме, после включения, спустя минут 5 греется конденсатор C5 электролит, и начинаются помехи и шипение, может быть тому причина в резисторах R2,R3 я поставил на 0.8 ом, или в керамике C4,C6,..C9?

#7 root Декабрь 24 2014

Обновили и привели в порядок публикацию, старую информацию и схему из брошюры Баширова удалили поскольку схема и печатная плата там не совпадают и присутствуют другие ошибки.

Александр, очень странно что греется конденсатор С5, вы от какого источника питаете схему? - нужно питать выпрямленным постоянным напряжением - понижающий трансформатор + диодный мост, на выходе получим постоянное напряжение.

#8 Александр Декабрь 24 2014

В общем я нашёл и устранил ошибку,оказывается перепутал полярность конденсатора,питаю от советского БП 6-9 вольт 0,1 ампер, постоянка.Очень благодарен, сайту за схему и помощь в наладке.За обновление сайта 5+

#9 Назар Февраль 24 2015

Почему готовый усилитель тихо играет

#10 root Февраль 24 2015

Проверить нет ли замыканий между дорожками и другого мусора на печатной плате;
Низкий уровень сигнала на входе усилителя, для эксперимента подать сигнал на усилитель с другого источника;
Слабый источник питания, не хватает тока для раскачки УНЧ, попробовать запитать от аккумулятора или мощного блока питания;
Один или несколько электролитических конденсаторов неисправны - проверить тестером заряд/разряд, попробовать заменить;
Резистор R1 впаян другого номинала;
Подпалена микросхема, проверьте не сильно греется ли она в холостом режиме, попробовать заменить микросхему.

#11 Евгений Март 16 2015

Хороший усилитель собрал такой моно. Радует коэффициент усиления, S90 раскачивает. Собрал по производственной печатке. Можно скачать в lay на http://ampexpert.ru/usilitel-20-vt-na-tda2005-mono/

#12 Александр Март 27 2015

добрый день.у меня такая ситуация,усилок воспринимает от источника сигнала помехи, от DVD проигрывателя свист от компа щелчки, от телефона небольшие посвистывания едва уловимы но есть.я грешил на блок питание подключил к компьютерному блоку и тоже самое,потом я по шастал по разным сайтам и обнаружил что есть схемы где на вход микросхемы ставят высоко-частотный транзистор SS9014 ,я думаю просто на входе нужно чуток приподнять частоту что бы не совпадала с сетью,но не знаю насколько это поможет,так как звук он идет от 20 до 20 000 гц а значит приподняв частоту хотя бы до 100 гц допустив от сети приподнял но а как же звук если на 20-40 гц саб, но на самом деле оно может помочь или можно не эксперементировать с этим?

#13 root Март 27 2015

Вот что попробуйте:

подключить к входу усилителя переменный резистор на 47-100 кОм для регулировки громкости. Средняя ножка резистора идет к С6, одна из крайних - к земле, после этого на оставшуюся крайнюю и землю подаем сигнал.
Между выводом 1 микросхемы и землей включить параллельно соединенные конденсатор на 100 пФ и резистор на 30 кОм. Конденсатор С6 установить на 0,47 - 1 мкФ не электролитический.
Для подключения плеера и других источников сигнала к усилителю использовать экранированный кабель, сам экран подключить к земле(общему) на схеме, он же будет служить как минус.

#14 Александр Март 27 2015

По этой схеме собрал насчет динамиков то простой эксперимент но как показывает то оно нормально работает только единственное помехи на входе,я пока занимаюсь вашим советом пытаюсь определить за какие конденсаторы идет речь от какой ножки.

#15 root Март 27 2015

По схеме что вы привели нет смысла включать так динамик - мощность отдаваемая будет равна мощности одного канала, а то и меньше. Посмотрите на схему включения микросхему в данной статье и сравните с той что вы привели: ножки 4, 2(обратная связь) и 5, 1(входы). Мостовой УНЧ - это не просто подключить динамик к выходу каждого из каналов.

#16 Александр Март 27 2015

эврика нету шума,что то с блоком питания от компа он почему то шумел,потом подключал к трансу с блоком конденсаторов и диодным мостом было тоже самое потом подключил от земли к радиаторы конденсаторы 2 по 10 мкф маленькие потом подключил регулятор громкости 1 на 33 ком 0.25 ват и другой последовательно на 100 ком 0.25 ват и удивительно но шум пропал остался фон в корпус положил от блока питания,нужно будет наверное перебрать все конденсаторы в блоке питании может заменить нужно, и я понял,нужно на вход поставить подстроечные сопротивления для понижения входной мощности на 47-100 ком и переменное громкость на 47-100 ком, и тогда шумы проходят.

#17 Евгений Январь 09 2017

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители, хотелось бы попросить у вас помощи... С данным усилителем впервые возникла проблема! До этого собирал именно по вашей моно-схеме усилитель и все отлично работало и без каких-либо проблем, но теперь проблема следующая: после сборки усилителя дико греются два резистора, R2 и R3, звук на выходе получается грязным и с дикими помехами. Все проверял тщательно, ничего и нигде не коротит, лежит собранный по той-же схеме усилок и отлично работает, подключаю этот, а он... В общем, очень хотелось бы узнать, быть может причина в том, что этот усилитель - TDA2005R, а старый - просто TDA2005? Помогите пожалуйста разобраться...(

#18 root Январь 10 2017

Евгений, в вашем случае нужно убедиться что блок питания достаточно мощный и проседание напряжения под нагрузкой не очень велико. Возможен вариант что один из каналов микросхемы подпаленный или попался заводской брак.
Нагрев резисторов R2 и R3 может свидетельствовать о том что усилитель перевозбуждается, работает как генератор. Причина может быть в плохой разводке печатной платы, неисправности какого-то из конденсаторов или одного из каналов микросхемы.
TDA2005R - это более новый вариант микросхемы, включение такое же как и у TDA2005. Для данной микросхемы лучше использовать схему включения с вольтдобавкой (boostrap), как на рисунке 5, это немного увеличит выходную мощность УНЧ.

#19 Александр Апрель 23 2017

Вообще лучше и надёжнее всегда брать схемы из самого даташита.Тогда и проблем будет по меньше...

Алексей, почему бы не начать задавать вопросы более осознанно? Тогда и ответить можно будет точнее. Это я не потому, что вот я тут такой гуру весь в белом, а он там "запикано" презренный, потаскаю-ка я его фейсом по тейблу - нет, конечно. Но или "...составные применить можно или нет для повышения мощности...", или "...мощности хватает..." - здесь что-нибудь одно, согласитесь. А если интересует почему греются выходные транзисторы - так сразу бы об этом и спрашивали.
И, опять же, по порядку. "проблема в другом выхода греются" - вот это как понимать? Выход усилителя - это два провода, сигнальный и общий, они-то в вашем изложении и греются?
Ok, речь всё же идёт о чрезмерном, на ваш взгляд, нагреве выходных транзисторов. Они у вас "греются стоят все 4 транзистора на радиаторе" - попробую профильтровать этот поток. Греются - что значит "греются", в некоторых пределах эти транзисторы и должны греться. Греются под сигналом на большой мощности или греются без сигнала? До какой температуры греются - если приблизительно, то палец терпит (это 50-60 градусов) или можно на радиаторе чайник кипятить?
Не указано.
"все 4 транзистора на радиаторе от магнитофона комета" - и что? Алексей, самых разных моделей магнитофонов "Комета" с 50-х годов и до конца советских времён было выпущено чуть более чем до фига, это снова ни о чём. Каковы размеры радиатора и какова измеренная номинальная мощность усилителя на нагрузке какой величины?
Не указано.
"может радиатор маловат" - а хрен его знает, может и маловат. А может, и в самый раз. А может, великоват ток покоя. Каков ток покоя? Каков он при включении, то есть на холодном усилителе и каков после прогона усилителя без сигнала в течение минут 20-30? Почему выбрано такое значение этого тока, а не больше и не меньше?
Не указано.
"на выходе кт 819" - снова: и что? КТ819 в пластмассе или КТ819 в металле,- не указано - у этих разновидностей разная площадь контакта с радиатором, пластмассовые при прочих равных условиях греются чуть больше, ничего страшного.
Вот видите, Алексей, вы ставите вопросы таким образом, что ответить по вашей ситуации при всём желании едва ли возможно. Поэтому о некоторых причинах перегрева выходных транзисторов - довольно абстрактно:

Это так, на ходу припомнилось. Может, кто ещё что вспомнит. А ставить два в параллель выходных транзистора при такой выходной мощности смысла нет никакого: на нормальной нагрузке и в нормальном режиме одиночные потянут без всяких проблем. КТ819 точно потянут.
По хорошему надо не выдумывать что бы ещё куда прикрутить, а измерить режимы транзисторов и посмотреть осциллографом, что происходит в схеме как без сигнала, так и при работе от генераторов синуса и импульсного; что имеем на холостом ходу, а что - под нагрузкой или на её эквиваленте. Такой разговор будет предметным, а пока что всё напоминает попытку описать сегодняшнюю погоду исходя из ощущений на выставленном в форточку обслюнявленном пальце.
А первым делом - суметь корректно сформулировать задачу: что наблюдается, что не устраивает, к чему стремимся и какие издержки на этом пути будут считаться приемлемыми.
И тогда, Алексей, вам помогут более результативно.