0

Найпростіший стереофонічний УМЗЧ класу D

Останнім часом широкого поширення набули УМЗЧ класу D. Про одну з ІМС для УМЗЧ класу D ПАМ8403 розказано в цій статті.

Підсилювач звуку на PAM8403

Для малогабаритних УМЗЧ необхідно вирішити кількох взаємовиключних проблем. Такий УМЗЧ повинен мати:

  • малі габарити;
  • низька напруга живлення (3…6 В);
  • високий ККД;
  • мале вихідний опір.

Блок-схема класичного УМЗЧ класу D наведена на рис.1. Він складається з Широтноімпульсна модулятора (заможність), вихідного каскаду (потужних ключів) і фільтра низьких частот (FNC).

Рис. 1

ШІМ перетворює аналоговий звуковий сигнал в імпульси високої частоти, тривалість яких залежить від миттєвого значення напруги аналогового сигналу в момент перетворення. Отриманий на виході ШІМ сигнал має НЧ-складову, яка за формою повторює звуковий сигнал на вході, яка на виході буде мати значно більшу амплітуду і потужність. НЧ-складова надходить на навантаження (динамічну головку) ВА через ФНЧ і розділовий конденсатор СР ФНЧ відсікає високочастотну імпульсну складову ШІМ-сигналу, а ЗР – постійну складову. Причому дросель в ФНЧ має велику індуктивність, а значить і великі габарити.

Для використання в малогабаритній апаратурі найбільш підходять УМЗЧ класу D з так званим мостовим виходом. Це дозволяють вдвічі збільшити розмах сигналу на навантаженні і позбутися від розділового конденсатора на виході. Зауважу, що стандартні УМЗЧ класу й (навіть мостові) не врятую нікого ще від одного недоліку – наявності дроселя в ФНЧ. цей дросель – найдорожча і габаритна деталь УМЗЧ.

Тому, в малогабаритній апаратурі в останні роки використовують мостові УМЗЧ класу D без ФНЧ на виході. У таких УМЗЧ на прямому і інверсному виходах НЧ сигнали звуку будуть противофазно, а високочастотні імпульсні сигнали синфазних. При цьому різницевий сигнал звуку на навантаженні буде подвійний амплітуди, а різниця високочастотного імпульсного сигналу на виходах буде близька до нуля.

В такому монофонічному УМЗЧ є два широтно-імпульсних модулятора попарно паралельно керуючих вихідними ключами. Прямокутні сигнали в режимі спокою на виході схеми будуть синфазних або будуть мати невеликий фазовий зсув (рис.2).

Рис. 2

В результаті на динамічну головку в режимі спокою, в гіршому випадку, надходять протифазні симетричні імпульси малої тривалості. Для їх згладжування зазвичай досить індуктивності динамічної головки і, іноді, встановлюється конденсатор невеликої ємності, який включається паралельно навантаженні.

У режимі посилення вхідного НЧ-сигналу звуку Шім'ї працюють в протифазі, тобто. якщо тривалість імпульсів на виході одного ШІМ збільшується, то на виході іншого зменшується і навпаки (рис.3).

Рис. 3

Це призводить до НЕ симетрії імпульсів, прикладаються до навантаження, а, значить, до появи струму в динамічній голівці.

Одна з найпопулярніших мікросхем для стереофонічних мостових УМЗЧ класу D без ФНЧ – це РАМ8403, яка при напрузі живлення всього 5 В використовується в 3-ватних стереофонических УМЗЧ.

Основні параметри ПАМ8403:

  • напруга живлення 2.5…5.5 В;
  • коефіцієнт посилення по напрузі 24 дБ;
  • частота ШІМ перетворення 260 кГц;
  • навантаженням кожного з каналів УМЗЧ на PAM8403 служать динамічні головки з опором звукової котушки 4 або 8 Ом.

Мікросхема PAM8403 випускається в корпусі SOP-16 для поверхневого монтажу.

Функціональна схема розглянутої мікросхеми наведена на рис.4.

Рис. 4

Принципова схема стереофонічного УМЗЧ на мікросхемі РАМ8403 придатна для самостійної збірки показана на рис.5.

Рис. 5

До недоліків підсилювачів класу D відносять великі нелінійні спотворення і підвищений рівень шумів.

Розглянутий УМЗЧ зібраний на двосторонній друкованій платі розміром 20×20 мм із застосуванням тільки SMD деталей (конденсатори і резистори типорозміру 0805).

Крім того, для зменшення випромінювання високочастотних електромагнітних завад цим УМЗЧ, виробник рекомендує надіти ферритові «намистинки» (Ферритові намистини) на дроти, що йдуть на динамічні головки і встановити конденсатори малої ємності (220 пФ) так, як це показано на рис.6.

Рис. 6

«Намисто» (Ферритові намистини) можна зняти зі старої плати імпульсного джерела живлення. Важливо щоб вони були однаковими.

Для електричних з'єднання друкованих доріжок з різних сторін плати слід використовувати перемички з тонких луджених мідних провідників, пропущені і пропаяні через відповідні отвори в платі.

Цей УМЗЧ можна використовувати не тільки в різних електронних конструкціях, але при ремонті різноманітної малогабаритної апаратури, так званим методом «імплантації», суть якого в тому, що несправний УМЗЧ пристрої відключається, його деталі демонтуються, а замість нього і на його місце встановлюється і підключається готова плата.

Автор: Ігор Безверхній, г. Київ
джерело: Аматорське радіо №7-8 / 2020






Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований.