Эта статья создавалась в надежде, что мой скромный опыт постройки высококачественного усилителя НЧ хотя бы немного облегчит менее опытным радиолюбителям и новичкам решение проблемы – как сделать хороший усилитель?

 У меня всё ЭТО началось с магазина бытовой радиотехники, где довелось пять минут постоять около импортного аппарата, издающего тихую обволакивающую музыку. Сначала робкая мыслишка зародилась, а потом и неодолимое желание – вот бы своими силами соорудить что-то подобное! Есть у меня старенький проигрыватель «Вега-108», но он без колонок, т.к. я давно от них избавился из-за тусклого бубнящего звучания, а для прослушивания грампластинок подключал «Вегу» к импортному магнитофону, недостаток у которого был только один – встроенные динамики невозможно разнести. Некое подобие стереоэффекта он создавал, но все же это было не то, что нужно.

С чего же начать? Давно убедился, что качество компьютера определяется не столько процессором и прочей начинкой, сколько монитором – смотришь-то на него, а не на процессор. Точно так же, решил я, и качество «самопальной» Hi-Fi на девять десятых будет зависеть от выходного устройства, т.е., от звуковых колонок. Кроме того, на первое время, пока буду собирать усилитель (это же и на год может растянуться), колонки можно будет подключить к «Веге». Но, как говорится, «гладко было на бумаге…»!

«Вега» рассчитана на подключение колонок 15АС-404, имеющих сопротивление 4 Ом, а я уже присмотрел акустические колонки Yamaha NS-7390 сопротивлением 8 Ом и мощностью 60 Вт (максимальная кратковременная – 220 Вт). Габариты колонок 210х870х265 мм, причем 265 мм – это «глубина». Масса одной колонки -  10 кг. Оптимистический эксперимент с подключением этих колонок к «Веге» потерпел крах. Ее оконечные усилители поочередно выходили из строя – только успевай паять. В общем, делать нечего – оставил «Вегу» в покое, решив позже использовать ее в качестве приставки к усилителю. Пришлось форсировать создание своей «самопальной» Hi-Fi – ведь не простаивать же приобретенным акустическим колонкам без дела.

Поиск в Интернете сразу же вывел на информацию о микросхеме TDA7294 (производитель – группа компаний SGS-THOMSON Microelectronics). Интегральные микросхемы TDA7293, TDA7294, TDA7295, TDA7296, TDA7296А представляют собой усилители мощности НЧ, различные по параметрам и одинаковые по цоколёвке. Они имеют встроенную защиту от короткого замыкания в нагрузке и термозащиту, срабатывающую при нагреве до 145°С. Отсутствует "щелчок" в громкоговорителях при включении/отключении питания. Оконечный каскад выполнен на полевых транзисторах. В микросхеме TDA7296А предусмотрен детектор искажений (думаю, что в этом нет особой нужды, т.к. ограничение амплитуды сигнала и без того хорошо ощущается на слух).

В «фирменном» описании TDA7294 сказано, что она может работать при различных напряжениях питания (принимаемых в зависимости от сопротивления нагрузки) и способна отдать в нагрузку мощность до 70 Вт. Правда, при взгляде на график зависимости коэффициента гармоник от мощности становится ясно, что при максимальной мощности искажения имеют недопустимо большую величину – ну какая же это Hi-Fi, если искажения достигают 10%? Указанный график приведен на Рис.1:

 

 

Рис.1 График зависимости искажений от выходной мощности

 

При мощности до 40 Вт с уровнем искажений можно мириться – здесь они не превышают 0,1%. Таким образом, заявленная производителем мощность оказывается бахвальством – ни за что не выжать из этой микросхемы требуемые 60 Вт! Следует сказать, что я не задавался целью сделать невыносимой жизнь своих соседей. Высокая мощность нужна лишь для того, чтобы не возникало амплитудных искажений из-за недостаточной мощности громкоговорителя или усилителя. Это требование связано с импульсным характером музыки, т.к. амплитуда импульсов превышает средний уровень усиливаемого сигнала примерно в три раза. К примеру, это означает, что для неискаженного воспроизведения синусоидального сигнала, обычно используемого для отладки усилителей, требуется мощность в девять раз меньшая, чем для воспроизведения музыкального сигнала, имеющего аналогичный средний уровень.    

Надо исходить из того факта, что микросхема способна выдать не более 40 Вт, но это беда небольшая. В Интернете можно отыскать ряд схем, способных отдать даже большую мощность, чем требуется. В «фирменном» описании есть, например, схема «двухступенчатого» усилителя, в котором для облегчения теплового режима микросхема питается пониженным напряжением 25 В, но в случае превышения установленного порога мощности (15…20 Вт) в действие вступает дополнительный оконечный тразисторный каскад, которому требуется напряжение питания 50 В. В этом случае выходная мощность на нагрузке 8 Ом достигает 100 Вт. Платой за высокую мощность является некоторое повышение искажений при пороговом уровне мощности. Кроме того, схема чрезмерно сложна даже без учета блока питания. Браться за постройку такого усилителя, не имея подробного описания и рекомендаций по отладке, было бы опрометчивым. Неизвестно ведь, испытывался он на самом деле или это просто чья-то фантазия. 

Существует также другая схема - «MASTER-SLAVE» (для TDA7293), в которой возможности микросхемы-MASTER используются полностью, а возможности SLAVE – частично, т.к. ее усилитель напряжения не задействован, а усилители мощности двух микросхем работают на общую нагрузку. Не стану утверждать, что эта идея мне не понравилась, но ее простота показалась подозрительной. 

В конце концов я «положил глаз» на схему усилителя А.Сырицо, описанного в статье «УМЗЧ на микросхеме TDA7294», с оригиналом которой можно ознакомиться в журнале «Радио», 2000, №5. с.19-21. В этой статье автор предлагает ряд усовершенствований «фирменного» варианта мостового усилителя. Вот что он предлагает:

 

 

Рис.2 Схема усилителя А.Сырицо

 

Для снижения наводок от мощных радиостанций автор вводит входной фильтр высоких частот R2C1. Для повышения входного сопротивления номинал резистора R3 увеличен до 1 МОм, для повышения устойчивости усилителя введен конденсатор C6 (он подбирается при наладке, но 100 пФ может оказаться недостаточно), а также фильтры R8C12 и L1R9. Факта появления в схеме резистора R7 автор не пояснил, он просто ни слова не сказал о нем. Есть также в его статье и предложение о необходимости замены переходных электролитических конденсаторов на полиэтилентерефталатные (жаль, не подсказал, где такие лежат и как их оттуда взять). По моему мнению, автор слишком переосторожничал с выбором их емкости – она должна быть никак не менее 6,8…10 мкФ. Снижение их емкости приводит к потере низких частот (частотный диапазон акустических колонок NS-7390 составляет 38 Гц…27 кГц и его хотелось бы реализовать).

Далее А.Сырицо демонстрирует «фирменную» схему мостового усилителя (приводить ее нет смысла) и рассказывает, что предложенный им усилитель может быть использован аналогичным образом. Сделать это совсем несложно:

 

 

Рис.3 Включение усилителя А.Сырицо в мостовую схему

 

Точки подключения A, B и C, показанные на Рис.2, показаны на Рис.3, как A1, B1, C1 и A2, B2, C2. Мостовой усилитель прельщает прежде всего тем, что не требует больших питающих напряжений. Для получения от него выходной мощности 100 Вт достаточно напряжения питания всего ±25 В. Действительно, я пробовал включать макет своего усилителя на полную мощность при напряжении питания ±20 В (большего не позволил мой «лабораторный» двуполярный источник, ток которого ограничен пятью амперами) и, уверяю, даже столь низкого напряжения не показалось  мало.

Вот исходная схема одного канала моего мостового усилителя, с которой начинался этот эксперимент:

 

 

Рис.4 Исходная схема мостового усилителя

 

Цифрами 1 и 2 обозначены монтажные точки для подключения источника питания. 4 и 5 – точки подключения системы управления входным сигналом и питанием усилителя, а сама система конструктивно размещена в блоке питания. Эта система общая для двух каналов и имело смысл две системы управления объединить в одну. К точкам 6 и 7 подключается акустическая колонка, причем включенные параллельно контакты реле К2.1 и К2.2 относятся к системе защиты от появления на выходе постоянного напряжения. В качестве дефицитных неполярных конденсаторов большой емкости было задумано использовать обычные электролитические. Пара таких конденсаторов объединяется и на их положительные выводы через ограничивающий резистор подается плюс источника питания. В таком варианте замены два конденсатора, например, по 10 мкФ дают суммарную емкость 5 мкФ. Этот вариант не исключает обратной замены, т.е., перехода от электролитических конденсаторов к неполярным – достаточно удалить всю эту «городьбу» и поставить на освободившееся место подходящие неполярные конденсаторы, коли в светлом будущем таковые удастся отыскать. Позже, после испытания этой схемы совместно с изготовленным для нее блоком питания так и пришлось сделать. Даже при емкости фильтрующих конденсаторов намного большей той, что показана на схеме, выпрямленный ток имеет пилообразную составляющую. Попадающая на входы микросхем (через резисторы R16…R18) пилообразная составляющая усиливается и проявляет себя в виде своеобразного глухого гула. К слову, наводимый от переменного тока фон заметно отличается по тону – он больше похож на треск, чем на гул. На экране осциллографа эти компоненты фона тоже хорошо различаются. Будь в усилителе хотя бы один стабилизированный источник питания, то на указанные резисторы можно было бы подать напряжение с него, но вводить ради этого такой источник было нецелесообразно. Пришлось в конце концов от электролитических конденсаторов отказаться, хотя имеющиеся в моем распоряжении неполярные несколько великоваты по габаритам.

Бескаркасные катушки L1 и L2 имеют внутренний диаметр 6 мм, намотаны в два слоя проводом ПЭВ-1,0 (по 40 витков).

Неиспользуемые выводы 5, 11 и 12 не должны ни с чем контактировать (друг с другом - тоже), причем нет смысла припаивать их к плате. Лучше всего было бы их вообще удалить, но мне почему-то жалко было уродовать микросхемы. По этой причине в процессе наладки усилителей эти выводы так и стремились сами к чему-нибудь припаяться – так не повторяйте же моей ошибки и безжалостно удалите эти выводы. 

Конденсаторы C8 и C13 первоначально имели емкость 56 пФ, но даже при увеличении их до 200 пФ никак не удавалось избавиться от высокочастотного самовозбуждения. В процессе отладки случайно коснулся пальцем резистора R6 (обозначенного на Рис.3, как Rдоп) и тон высокочастотного самовозбуждения сразу изменился. (Воистину, если устройство достаточно долго вертеть в руках, то оно налаживается само.) Пришлось вводить в схему дополнительный конденсатор C16, минимально необходимая емкость которого оказалась 4700 пФ. Это наводит на мысль, что усилитель А.Сырицо вряд ли проходил практическую проверку. Затем снова возвратился к подбору C8 и C13, т.к. теперь их емкости стало возможным уменьшить. После этого оставалось соорудить соединительный шнур, подключить вход усилителя (точка 3) к выходу звуковой карты компьютера и наслаждаться чистым звучанием созданной своими руками Hi-Fi, если бы не одно «но» - после пробного прогона усилителя один из каналов через некоторое время замолчал. Восстановился он через некоторое время сам - по-видимому, перегрелся какой-то из расположенных близко к радиатору электролитических конденсаторов. Таким образом, система защиты от перегрева испытания прошла. К слову, в эффективности защиты выхода от коротких замыканий тоже довелось убедиться – при случайном замыкании болтавшихся проводников (не было же времени их изолировать!) динамик несколько раз хрюкнул, пискнул и успокоился. Удивила также стойкость входов микросхемы – при одном из замеров щуп авометра соскользнул с дорожки печатной платы и замкнул точку 3 на одну из шин питания. Посыпались искры, в глазах несколько минут маячили черные пятна - а микросхеме хоть бы что!   

Каждый из каналов усилителя первоначально был смонтирован на ребристом радиаторе, имеющем расчетную площадь 840 кв.см. Площадь, казалось бы, предостаточная, но радиаторы нагревались так, что рука не терпела – а это температура около 80°C. Суммарный ток покоя (для двух микросхем) оказался равным 550…600 мА (он «плавает» в зависимости от температуры микросхемы), тогда как изготовитель утверждает, что ток покоя одной микросхемы должен быть в пределах 20…60 мА.

Подключал также между инвертирующим входом DA1 (вывод 2) и общим проводом переменный резистор 1 Мом и, следя по амперметру за значением тока покоя, плавно изменял сопротивление резистора от максимума до нуля. При определенном положении движка стрелка амперметра стала метаться между нулем и 0,5А, а при дальнейшем снижении сопротивления ток покоя все-таки снизился до паспортного. При этом на выходе микросхемы DA1, как и следовало ожидать, появилось постоянное напряжение, т.е., нарушилась работа системы стабилизации нуля. Понятно, что подобная ситуация представляет опасность для колонок, но не следует думать, что я экспериментировал с подключенными колонками.

Предпринималась и проверка влияния разности положительного и отрицательного плеч моего «самопального» лабораторного источника питания на величину тока покоя. Для этого из двух резисторов по 56 кОм я соорудил делитель напряжения, подключив его к «+» и «-» источника, а среднюю точку этого делителя через резистор 20 кОм соединил с точкой В1 (см. Рис.6). Увы, этот наивный эксперимент ничего не дал.

В принципе, TDA7294 является операционным усилителем, параметры которого практически полностью определяются параметрами обратной связи. Зная это, я обратился к схеме, рекомендованной производителем – ведь и для А.Сырицо она была исходной. Вот эта схема:

 

 

Рис.5 Простейший усилитель на TDA7294

 

Элементами обратной связи в данной схеме являются резисторы R2, R3, а также конденсатор C2. (Попадалась и другая, похожая, «фирменная» схема, в которой этот конденсатор вообще отсутствовал и я немедленно бросился ее проверять – нет, ток покоя тоже чрезмерно велик.) Отношением R3/R2 определяется коэффициент усиления микросхемы. Пробовал выполнить обратную связь по схеме Рис.5, но это не дало абсолютно никакого результата (имея в виду необходимость в снижении тока покоя). Вот тогда и обратил внимание на то, что в рекомендованной схеме элементы обратной связи по постоянному току вообще отсутствуют. Уже из этого факта уже можно сделать вывод, что ни одна из многочисленных «фирменных» схем не обеспечивает заявленного тока покоя 20…60 мА!  Кстати, проверял - исключение резистора R4 приводит к появлению постоянного напряжения на выходе, а увеличение его номинала до 1,5 МОм приводит к медленным колебаниям напряжения то в «плюс», то в «минус».

К сожалению, мне неизвестно, применялась ли TDA7294 в какой-либо промышленной аппаратуре. Радиолюбитель, возложивший надежды на TDA7294, тем самым попадается «на крючок» – «за свои кровные» приобретает проблему отвода тепла. К примеру, в корпусе моего усилителя уже установлен вентилятор (от блока питания компьютера), но одной этой меры недостаточно – для двух микросхем требуется радиатор площадью уж никак не менее 1000 кв.см. В целом же получается, что солидная часть мощности сетевого трансформатора расходуется на обогрев квартиры, заодно ухудшая условия работы остальных элементов схемы. Не микросхема, а утюг какой-то!

По личному опыту знаю, что у радиолюбителя редко доходят руки до изготовления корпуса. Как правило, этому препятствует скудный выбор материалов, да и требуемый инструмент имеется не у каждого. 4 микросхемы уже были приобретены, но прежде, чем экспериментировать с ними, я занялся изготовлением корпуса. Поспособствовал случай – на куче строительного мусора у ремонтирующегося магазина увидел выброшенную подставку для кассового аппарата – ту самую коробку, из которой при включении кассового аппарата бодро выскакивает поддон с отсеками для купюр. Собственно, это был практически готовый корпус. Из него потребовалось удалить ряд ненужных деталей (к примеру, там было лишнее днище и массивные направляющие для поддона). В верхней части коробки ставшие ненужными отверстия пришлось закрыть тонкой стальной накладкой. В задней части коробки при помощи электродрели и надфилей проделал отверстия для подвода питания, установки вентилятора, входного гнезда и выходных клемм, а в боковых – по три ряда отверстий для вентиляции. После этого коробка подверглась тщательной очистке наждачной бумагой с целью удаления ржавчины и старой краски. Пришлось также затратиться на два баллончика нитроэмали – серой грунтовки для внутренней части и днища, и черной краски – для внешней поверхности, которую окрасил на два раза. Для оформления лицевой поверхности усилителя использовал тонкое оргстекло, но пока не оформил ее окончательно, т.к. намереваюсь еще оснастить аппарат усилителем напряжения и темброблоком. Внутренние размеры корпуса составляют 450х350х80 (мм). Поначалу габариты показались чрезмерно большими, но позже были и такие моменты, когда эти размеры казались недостаточными. 

Весьма сложной задачей оказался поиск двух одинаковых радиаторов. В конце концов поиски, обмены и перебор разных вариантов привели к поставленной цели – такие радиаторы (дюралюминиевые) нашлись. К их недостаткам я отношу горизонтальное расположение охлаждающих ребер и, как выяснилось позже, оказалась недостаточной площадь поверхности. Для повышения площади поверхности радиаторов в них было просверлено по 168 отверстий диаметром 2,1 мм (8 рядов по 21 отв.), в каждое из которых была запрессована игла диаметром 2,2 мм из медной проволоки, имеющей внутри стальной сердечник (и потому весьма жесткой). Запрессовываемый (при помощи легкого молоточка и стержня со сверлением внутри) конец иглы предварительно затачивался на конус (при затачивании игла зажималась в патрон сверлильного станка, включался станок и игла за несколько секунд обрабатывалась легкими касаниями плоского надфиля). После сборки игольчатых радиаторов места установки микросхем были защищены кусочками скотча и радиаторы были окрашены черной нитроэмалью. Принятые меры оказались весьма эффективными – находясь вне корпуса, радиаторы даже без обдува уверенно обеспечивали охлаждение установленных на них микросхем. По моим прикидкам, площадь получившегося радиатора составляет не менее 1300 кв.см. При установке радиатора внутрь корпуса и работающем вентиляторе не удается обнаружить внешних следов нагрева микросхем – стальной корпус усилителя на ощупь везде одинаково холодный, поток воздуха от вентилятора – тоже холодный! Вот чертеж этого радиатора с основными размерами:

 

 

Рис.6 Чертеж ребристо-игольчатого радиатора

 

Микросхемы крепятся к плоской стороне радиатора винтами М3, для чего использованы имеющиеся резьбовые отверстия М3 (два средних отверстия). Между микросхемой и радиатором для улучшения теплопроводности установлены эластичные прокладки на стеклотканевой основе, взятые с компьютерного блока питания. Никаких других мер по улучшению теплового контакта не предпринималось. Радиаторы электрически не изолировались от медной подложки микросхемы, зачем-то соединенной с минусовой шиной источника питания (еще одна странность этих микросхем, о которой надо постоянно помнить). Для изоляции радиаторов от шасси они установлены на текстолитовых пластинах толщиной 5 мм, закрепленных винтами на нижней стороне шасси, а в самом шасси под радиаторы прорезаны прямоугольные отверстия размерами 41х156 (мм). Из чертежа радиатора можно понять, что его высота равна внутренней высоте корпуса, поэтому потребовалась именно такое решение. Большую часть шасси занимает выштампованное углубление 4 мм, поэтому радиатор возвышается над шасси только на 75 мм и не может соприкоснуться с крышкой корпуса. Для гарантии на верхнюю часть радиаторов наклеены изолирующие резиновые накладки – даже если крышка корпуса и прогнется так сильно (скажем, под весом установленного на нее монитора), то замыкания на корпус все равно не случится.

Достаточно много хлопот доставило изготовление блока питания. Тороидальный трансформатор был извлечен из лежавшего много лет без дела автотрансформатора АРБ-250 (раньше такие трансформаторы применялись для ручной регулировки напряжения питания телевизоров). Часть первичной обмотки пришлось удалить, а провод для вторичной обмотки был добыт из старых телевизионных сетевых трансформаторов. Сечение провода подходило (диаметр 1,2 мм), но его было маловато – пришлось доматывать обмотку сдвоенным проводом меньшего диаметра (0,9 мм). Проверил – выпрямленное напряжение составило ±23 В, что для моего усилителя предостаточно. Требовалась также обмотка IV для выпрямителя, от которого должен питаться вентилятор от компьютерного блока питания. Удивительно, но в соседнем подъезде кто-то не очень разумный недавно выбросил каркас компьютера с блоком питания (да еще и с 3-дюймовым дисководом), чему я был несказанно рад. Буквально через неделю еще один блок питания с обрезанными проводами кто-то выбросил около другого дома – ну как было не подобрать и его? В первом блоке вентилятор был оборудован схемой, меняющей скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры радиатора - очень кстати! Между прочим, для снижения уровня шума вентилятор можно просто питать пониженным (вплоть до 5 В) напряжением!

Несмотря на кажущуюся простоту схемы питания, пришлось неоднократно дорабатывать и ее, и готовую печатную плату, при этом не жалел сил на улучшение фильтрации напряжения. К примеру, в компьютерных динамиках частенько раздаются громкие щелчки – статика там накапливается, что ли? В моем усилителе ничего подобного не наблюдается. Окончательная схема блока питания имеет следующий вид:

                             

 

Рис.7 Схема источника питания

 

            На входе источника питания включен высокочастотный фильтр, состоящий из двух конструктивно объединенных конденсаторов К75-37, каждый из которых включает один шунтирующий (0,22 мкф) и два проходных (по 0,022 мкф) конденсатора. Кроме того, для ослабления высокочастотных помех шнур питания пропущен сквозь ферритовую втулку (на схеме не показана) так, что он является витком высокочастотного дросселя. Диоды VD1…VD4 установлены на небольших радиаторах по 25 кв.см. Это сделано скорее для подстраховки, чем из необходимости. Реостата, пригодного для мощностных испытаний усилителя, у меня не нашлось, а использовать в качестве нагрузки столь мощные акустические колонки, сами понимаете, нельзя – или стены квартиры потрескаются, или соседи сойдут с ума. Впрочем, нельзя исключать и варианты с взаимным мордобитием!

            Резистор R4 предназначен для ускорения разрядки конденсаторов «минусового» плеча выпрямителя. В положительном плече эту роль по совместительству выполняет делитель R5R6. Электролитические конденсаторы С2…С5 были введены в схему уже в процессе испытаний усилителя, т.к. при большом уровне громкости на низких частотах ощущался недостаток емкости конденсаторов фильтра. Кроме того, их ввод несколько снизил уровень фона. Не советую устанавливать плавкие предохранители в положительном и отрицательном плечах выпрямителя, т.к. при пропадании одного из этих напряжений микросхема просто взрывается (в Интернете некоторые делятся таким опытом) – зачем же тогда нужны эти предохранители?

            Светодиод VD5 (зеленый) светится постоянно, а VD6 (красный) загорается только при нажатой кнопке «Пауза».

            Первоначально было намерение сделать процедуру включения усилителя двухэтапной и даже соответствующая схема была собрана и отлажена. Она включала в себя набор мощных резисторов, на треть ослабляющих бросок тока во вторичной цепи при замыкании выключателя SW1. Через 4…5 с реле своими контактами шунтировало эти резисторы. Однако, практическая проверка показала, что включение блока питания происходит мягко и потому нет нужды усложнять схему. В целях борьбы с наводками тороидальный сетевой трансформатор помещен в стальной кожух (его роль выполняет корпус компьютерного блока питания). Данная мера оказалась очень эффективной – уровень наводок стал сравним с шумом вентилятора. Существенный недостаток схемы управления питанием микросхем – громкие щелчки в громкоговорителях (как при включении кнопки «Пауза», так и при ее выключении). Быть может, виной тому небольшая емкость блокирующих конденсаторов С8 и С9, но лучших у меня пока нет.

            Проводники, подводящие питание к усилителям мощности, имеют минимально возможную длину, причем каждый из них свит с «земляным» проводом. Шаг свивки не должен быть более 20 мм, а все «земляные» проводники имеют контакт с корпусом усилителя в одной точке рядом с источником питания. Конструктивно эта «точка» выполнена в виде длинного винта М3, установленного на шасси вертикально и зажатого гайкой, а каждый из «земляных» проводников снабжен лепестком с отверстием. При монтаже усилителя эти проводники поочередно нанизывались на винт, причем зажимались гайками каждые очередные 3…4 лепестка. Пара проводников, подводящих сигнал от входного гнезда к усилителям мощности, заключена в экран. Один из этих проводников («общий») соединен с «массой» на плате усилителя мощности, а экранная оплетка – с общей «точкой», причем заземлен ее конец, находящийся со стороны платы.

            На Рис.4 показано, что акустические колонки подключены к усилителям через контакты реле. Предполагалось, что это реле будет частью схемы, отключающей колонки при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения – например, в случае выхода из строя одной из микросхем. Позже решено было отказаться от такой предосторожности – ведь мощность источника питания усилителя намного меньше суммарной мощности, которую кратковременно способны выдерживать колонки. Думаю, что в случае аварии (а при столь низком напряжении питания это маловероятно) успею выключить усилитель вручную (вот оно, русское «авось»!). Вот окончательная схема одного канала усилителя:

    

 

Рис. 8 Окончательный вариант схемы мостового усилителя

           

            В положительное и отрицательное плечи питания для компенсации нелинейности электролитических конденсаторов включены дополнительные неполярные конденсаторы по 0,1 мкФ, припаянные с обратной стороны платы прямо к шинам питания. Кстати, нет необходимости в точном подборе (1%) резисторов R3, R6, R10, а также R2 и R9, как этого требует А.Сырицо. Во всяком случае, мне ничего такого делать не пришлось. В общем и целом, усилитель работает отлично, но есть ощущение какой-то его незавершенности. На лицевой панели усилителя всего два органа управления – выключатель питания и кнопка «Пауза». Компоновка узлов и основных элементов усилителя на шасси показана на Рис.9:

 

 

Рис. 9 Компоновка узлов и элементов усилителя на шасси

 

Трансформатор блока питания (в центре Рис.9) закрыт кожухом, высота которого несколько больше внутреннего размера корпуса, поэтому под кожух в шасси тоже пришлось прорезать соответствующее отверстие. В результате нижняя плоскость кожуха опустилась на 5 мм ниже нижней плоскости шасси – ничего страшного, т.к. приборные ножки имеют достаточную высоту. Слева внизу показан дополнительный блок электролитических конденсаторов (С2…С5 по Рис.7). Остальные конденсаторы большой емкости (С1…С4 по Рис.8) установлены непосредственно на платах усилителей, «висящих» прямо на выводах микросхем. Радиаторы с закрепленными на них платами усилителей мощности установлены справа и слева от трансформатора блока питания. Ниже по рисунку показана установленная вертикально плата выпрямителя. Элементы, показанные в верхней части рисунка (выходные клеммы, блок предохранителей, вентилятор, входное гнездо СГ-5 и конденсаторы сетевого высокочастотного фильтра), закреплены на задней стенке крышки корпуса. Выключатель питания и кнопка «Пауза» установлены на лицевой стороне крышки (они не показаны на Рис.9) справа. В крышке проложен жгут с сетевыми проводниками, для чего имеются специальные крепления.

Мощность усилителя пропорциональна квадрату напряжения питания. Если при напряжении ±25 В мостовой усилитель должен развивать мощность 100 Вт, то мощность своего усилителя (при ±23 В) я оцениваю в 2х85 Вт. Пробовал включать его на полную мощность (буквально на несколько секунд) – в ушах возникают болевые ощущения, но искажений нет, звучание по прежнему остается чистым. Что характерно, музыкальные произведения, которые раньше по каким-то причинам не очень мне нравились, теперь воспринимаются как-то по-новому - исчезло желание удалить их из своей фонотеки.      

Для работы в паре с компьютером усилитель подходит идеально, но в качестве самостоятельного устройства его использовать невозможно, т.к. даже своего регулятора громкости нет. В дальнейшем аппарат планируется дополнить усилителем напряжения и темброблоком. В качестве экспериментальной основы для темброблока взята видоизмененная схема А.Агеева (сама схема публиковалась в журнале «Радио» №8, 1982 г. с. 31…35, а дополнительные пояснения к ней - в «Радио» №2, 1983 г. с. 63):

 

 

Рис. 10 Экспериментальная схема усилителя напряжения и темброблока

 

            В схеме А.Агеева регулировка тембра производилась по пяти полосам (40 Гц, 200 Гц, 1 кГц, 4,5 кГц и 16 кГц), из которых решено оставить только три – низкие (НЧ - 40 Гц), средние (СЧ - 1 кГц) и высокие (ВЧ - 16 кГц) частоты. Для того, чтобы компенсировать такое изменение схемы, потребуется несколько расширить оставленные полосы. Пока мне неизвестно точно, как это сделать. Для начала попробую подобрать или рассчитать резисторы – для НЧ такой резистор подключу параллельно C5, а для СЧ – параллельно C7. В канале регулирования ВЧ, по всей видимости, дополнительные резисторы придется подключать параллельно C8 и C9. На выводы 3 и 4 через резисторы R3 и R4 (их номинал 560 Ом) подаются положительное и отрицательное напряжения с блока питания усилителя мощности. Подстроечный резистор R1 (поставлю вместо него обычный сдвоенный переменный резистор 2 х 47 кОм) предназначен для установки чувствительности входа. Регулировка уровня громкости тонкомпенсированная (переменный резистор R22 имеет отвод от середины). В оригинальном варианте использовались микросхемы К140УД7, но КР140УД20А обладает практически идентичными параметрами.

            Предстоит также поэкспериментировать со снижением уровня фона, который должен быть таким, чтобы нельзя было услышать, включен усилитель или не включен. Задача эта достаточно сложна, т.к. может потребовать серьезных переделок. Где-то читал, что корпус усилителя вообще не должен иметь контакта со схемой – придется проверить и эту идею.

            В итоге получилось, что затраты на приобретение 4-х микросхем TDA7294 составили 4х130=520 руб. Два баллончика краски – 2х150=300 руб. Электролитические конденсаторы обошлись в 8х35=280 руб. Будем считать, что прочие мелочи обошлись в 100 руб и в этом случае суммарные затраты на усилитель составили примерно 1200 руб (электрочайник стоит намного больше). Совсем неплохо, учитывая, что цена импортного усилителя с аналогичными параметрами составляет не менее $500! В описываемом случае усилитель вместе с акустическими колонками обошелся где-то в $356. Ну и как вам кажется, эта игра стоила свеч?

 

А.А.Карев

г. Братск

24.11.04 г.

На главную страницу