Современная электроника №5/2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 Усовершенствованный УМЗЧ на базе ИУ и мощных ОУ В статье приведены усовершенствованные варианты устройств, входящих в состав УМЗЧ, построенного на базе мощных ОУ LM3886, включённых в мостовом режиме работы и управляемых инструментальным усилителем AD8295. Показано, что эти усовершенствования существенно повысили надёжность работы УМЗЧ и уменьшили габариты входящих в него устройств. Алексей Кузьминов (compmicrosys@mail.ru ) В ВЕДЕНИЕ Двухканальный аудиоусилитель, по- строенный на мощных операцион- ных усилителях (ОУ) LM3886, вклю- чённых в мостовом режиме, с исполь- зованием инструментального усилите- ля (ИУ) AD8295, описанный в статье [1], интенсивно эксплуатируется автором в домашних условиях уже более года. За прошедшее время некоторые ком- поненты аудиоусилителя претерпели достаточно существенные изменения. Разработанный автором новый дву- полярный источник питания (ИП) со сверхнизким уровнем пульсаций и защитой от превышения тока, описан- ный в статье [2], имеет уменьшенный в 4 раза размах пульсаций по сравне- нию с ИП, описанным ранее в [1] (не более 0,25 мВ против 1 мВ). Кроме того, конструкция нового ИП [2] существен- но упрощена, т.к. теперь в каждом ста- билизаторе используется только один мощный полевой транзистор. Усовершенствованию подвергся и двухканальный пассивный тонком- пенсированный регулятор громко- сти (ТКРГ), описанный автором в [3], имеющий АЧХ, существенно прибли- жённую к линиям равной громкости и более плавное регулирование гром- кости и НЧ-коррекции по сравнению с ТКРГ, описанным в [1]. Остальные компоненты УМЗЧ, а именно: предварительный усилитель на базе двух ИУ, пик-детектор на базе двух стандартных ОУ и, наконец, сам усилитель мощности на базе двух мощ- ных ОУ, включённых в мостовом режи- ме, также подверглись существенной модернизации. В статье будут рассмотрены принци- пиальные схемы указанных устройств с описанием их отличий от приведён- ных в [1], затем будут приведены раз- водка плат, фотографии реальных устройств и некоторая информация по их настройке. П РЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ В схему предварительного усилите- ля (см. рис. 1) добавлен ещё один стан- дартный сдвоенный ОУ MC34072 (DA3). Это было сделано по двум причинам. Во-первых, как следует из справочно- го листка на микросхему ИУ AD8295 (DA1, DA2), подача опорного напряже- ния на её вход REF (6-й вывод) должна осуществляться через повторитель на ОУ (см. рис. 2 справа), а не напрямую с потенциометра (см. рис. 2 слева). Перечёркнутая схема не являет- ся абсолютно бесспорной, поскольку номиналы R a и R b (около 2,4 кОм в [1]) на порядок меньше входного сопротив- ления входа REF ИУ (около 20…40 кОм). В связи с этим, входное сопротивление ОУ не оказывает существенного влия- ния на входное напряжение V ref , снятое непосредственно с потенциометра. Тем не менее, схема, приведённая на рисун- ке 2 справа, является более предпочти- тельной, т.к. выходное сопротивление ОУ составляет единицы и даже десятые доли Ом, поскольку выход любого ОУ является низкоимпедансным. В схеме на рисунке 1 в качестве упо- мянутых повторителей используются встроенные в DA1 и DA2 ОУ (13-й и 14-й выводы – инвертирующий и неинвер- тирующий входы, 12-й вывод – выход), на неинвертирующие входы которых поданы опорные напряжения V r A и V r B (для каналов A и B соответствен- но). Опорные напряжения снимаются с движков подстроечных резисторов RA3 и RB3. Эти резисторы, в свою очередь, подключены к опорным напряжениям +5 В и –5 В через резисторы RA2, RA4 и RB2, RB4, соответственно. Вторая причина добавления сдвоен- ного ОУ заключается в следующем. Для формирования опорных напряжений используется дополнительный сдво- енный ОУ DA3 (вместо встроенных в DA1 и DA2 двух ОУ, как в [1]). Для фор- мирования опорного напряжения +5 В используется левый по схеме ОУ DA3 (3-й и 4-й выводы – инвертирующий и неинвертирующий входы соответ- ственно, 1-й вывод – выход). В отличие от схемыформирования положитель- ного опорного напряжения, применён- ной в [1] (стабилитрон с резистором, подключённым к напряжению пита- ния, и повторитель на ОУ), в схеме использован классический формиро- ватель опорного напряжения +5 В [4]. Здесь стабилитрон VD1 с резистором R3 включён в отрицательную обратную связь (ООС) ОУ (точка соединения VD1 с R3 соединена с инвертирующим вхо- дом ОУ), а к неинвертирующему вхо- ду ОУ подключена точка соединения двух резисторов R1 и R2 (положитель- ная обратная связь). Такая схема имеет коэффициент стабилизации не менее 10000 [4], а реальный коэффициент стабилизации, измеренный автором в работе [5], составил около 20000, что несоизмеримо больше, чем коэффици- ент стабилизации стабилитрона с рези- стором, подключённым к напряжению питания, как в [1]. Для формирования отрицательного опорного напряжения –5 В использован классический инвер- тор (на правом по схеме ОУ DA3) с дву- мя резисторами R5 и R6 и шумоподав- ляющим конденсатором C1, включён- ным в ООС. Следует добавить, что сдвоенный ОУ DA3 в настоящее время выпу- скается в сверхминиатюрном кор- пусе WQFN10 размером 2,6 × 2,6 мм (MC34072AMTTBG). Этот недорогой ОУ выпускается уже довольно давно (прав- да, в более габаритных корпусах), он достаточно надёжный, имеет макси- мальное напряжение питания до 44 В и показал отличную работу в двуполяр- ном стабилизаторе на мощных поле- вых транзисторах [2]. Его использова- ние в предварительном усилителе не только не привело к увеличению пло- щади платы, а наоборот, при усовер- шенствованной разводке (см. далее) площадь платы даже немного умень-