Т образная оос в lm 3886. LM3886 с ламповым буфером или проклятье Linkora! Разводка печатной платы

При построении качественного УНЧ, многие выбирают отлично зарекомендовавшую себя специализированную микросхему LM3886 - высококачественный аудио усилитель мощности, способный выдавать больше 50 ватт непрерывной средней мощности в 4-омную нагрузку и 40 ватт в 8 Ом, при 0.1% THD+N, в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Почему именно LM3886? У неё полностью защищены элементы на выходе от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузок, в том числе и мгновенных пиков температуры. Тепловая защита срабатывает быстрее, чем разрушается кристалл микросхемы. Здесь имеется отличное соотношение сигнал/шум - более 92 дБ, с низким уровнем шума всего 2 мкВ. Она демонстрирует крайне низкий THD+N, в районе значений 0.03% при номинальной мощности в звуковом спектре, и обеспечивает отличную линейность.

Схема усилителя звука на 50 ватт

По сути, схема похожа на ту, что . Делитель Rf1, Ri определяют коэффициент усиления в данном случае усиление 22k/1k = 22 (27dB). Конденсатор Ci 47uF образует ФВЧ с частотой среза 5 Гц.

Характеристики усилителя на LM3886

• Максимальная выходная мощность: 65 Вт RMS - 108 Вт пиковая
• Коэффициент нелинейных искажений: 0,02% при 50 Вт
• Отношение сигнал-шум: 110 дБ на 50 Вт - 92 дБ на 1 Вт

LM3886 имеет следующие системы защиты:

• от перенапряжения;
• от перегрузки;
• от короткого замыкания выхода;
• от перегрева.

Ещё одна особенность схемы - отсутствие конденсатора времени задержки, что подключен к MUTE. Катушка L1 содержит 15 витков эмалированной проволоки вокруг резистора R7. Диаметр проволоки должен быть не менее 0,5 мм. Вся конструкция дросселя замотана в термоусадочную трубку. Конденсатор C2 может быть электролитическим, но лучше использовать неполярный или биполярный.

Как правило, в звуковых усилителях, используются небольшие по габаритам тороидальные трансформаторы, но такие трансформаторы дорогие и дефицитные. Преимущество тороидального трансформатора в том, что они имеют очень низкую утечку магнитного потока, поэтому они могут быть размещены в одном корпусе с усилителем. В данном проекте используем стандартный трансформатор. Характеристики трансформатора должны быть следующие;

1. Для 8 Ом - стандартный режим: 220/2 х 24 В (со средним выходом) не менее 150 Вт
2. Для 4 Ом - стандартный режим: 220/2 х 18 В (со средним выходом) не менее 150 Вт

Операционник LM386 является отличным базисом для построения усилителей звука. Тем не менее, существует огромное количество схем с участием LM386, но не все они позволяют создать действительно качественный звуковой усилитель.

В этом материале будет продемонстрировано, как создать отличный звуковой усилитель на основе LM386. При этом в таком устройстве можно реализовать возможность усиления басов.

Прежде чем приводить готовые схемы усилителей звука, стоит сначала взглянуть на сам компонент LM386. Он является достаточно универсальным операционным усилителем. Для создания рабочего усилителя требуется только пара сопротивлений и конденсаторов. Микросхема имеет опции для регулировки усиления и повышения баса, а также может быть преобразована в генератор, способный генерировать синусоидальные волны или прямоугольные волны. Существует три разновидности LM386, каждая с разными номинальными значениями мощности: LM386N-1 (0,325 Вт), LM386N-3 (0,700 Вт), LM386N-4 (1,00 Вт). Фактическая выходная мощность, которую вы получите, будет зависеть от вашего напряжения питания и импеданса громкоговорителя. В документации на LM386 есть графики, которые подробнее расскажут вам об этом. В данном случае прикладывалось напряжение питания 9 В, но вы можете питать этот усилитель напряжением от 4 В и до 12 В. Распиновка LM386 показана на схеме ниже.

ОУ LM386 берет входной аудиосигнал и повышает его напряжение в лимитах от 20 до 200 раз. Это число еще именуется как коэффициент усиления по напряжению. Изменение усиления может быть реализовано подсоединением 10 мкФ конденсатора между выводами 1 и 8. При отсутствии конденсатора между выводами 1 и 8 коэффициент усиления будет установлен на 20. При задействовании конденсатора 10 мкФ коэффициент усиления будет установлен на 200. Коэффициент усиления можно изменить на любое значение между 20 и 200 за счет включения сопротивления (или потенциометра) последовательно с конденсатором.

Теперь, когда мы узнали кое-что о LM386, давайте начнем с создания «голого» усилителя на основе LM386 с минимальным числом элементов, требуемых для его работы. Таким образом, потом вы можете сравнить его с усилителем с более качественным звучанием, который мы соберем позже. Принципиальная и макетная схемы подключения показаны ниже.

На приведенной выше схеме подключения заземление аудиовхода соединено с заземленим аудиовыхода. Выходное заземление «шумит» и вызывает искажение входного сигнала при подключении таким образом. Звуковое входное заземление чувствительно к любым помехам, и любой шум, получаемый усилителем, увеличивается через усилитель. Ставьте целью как можно дальше размещать входную землю отдельно от других путей заземления. Например, вы можете подключить заземление для источника питания, входа и выхода непосредственно к контакту заземления (контакт 4) LM386 следующим образом:

Подключение этого типа должно звучать лучше, чем первая схема, но вы, вероятно, все равно заметите какой-то шум. Мы исправим это в следующей схеме, добавив развязывающие конденсаторы и пару RC-фильтров.

Несколько элементов в этой схеме заставляют ее звучать лучше. Конденсатор емкостью 470 пФ между положительным входным сигналом и землей нужен для фильтрации различных помех, полученных с аудиовходамов. Конденсаторы 100 мкФ и 0.1 мкФ между положительными и отрицательными линиями питания нужны для развязки питания. Конденсатор 100 мкФ отфильтровывает низкочастотный шум, а конденсатор 0.1 мкФ будет фильтровать высокочастотный шум. Емкость 0.1 мкФ между выводами 4 и 6 требуется для дополнительной развязки источника питания от операционника. Резистор 10 КОм и конденсатор 10 мкФ, идущие последовательно, между линией 7 и заземлением нужны для развязки входного аудиосигнала. Вот так это выглядит на макете.

Завершающим этапом построения качественного усилителя звука на LM386 является добавление возможности усиления басов. Усиление басов – это в основном простой фильтр нижних частот, и он удаляет большую часть шума, не убираемого развязывающими конденсаторами. Все, что вам нужно для схемы усиления баса – это конденсатор 0.033 мкФ и потенциометр 10 КОм последовательно между линиями 1 и 5.

Схему можно по-быстрому протестировать, подключив какое-нибудь устройство вывода звука. Простой способ подключения аудиовхода в такой схеме - это отрезать 3.5-мм аудиоразъем от старого набора наушников и подключить его к выводам на макетной плате. Таким образом, на основе LM386 можно самостоятельно, быстро и недорого собрать качественный усилитель звука с возможностью усиления басов. LM3886 - безусловно, один из лучших звуковых усилителей, но есть усилители и с более лучшими характеристиками. После экспериментов с LM386 можно начать создание проектов TDA2003, а затем плавно перейти на TDA2050.

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.

Всем доброго времени суток. Думаю, каждый из вас сталкивался с проблемой тихого звука в ноутбуке или телефоне, когда собираешься посмотреть фильм в компании или послушать музыку на природе, а звук на телефоне тихий. Недавно я столкнулся с такой проблемой и решил сделать портативную мини колонку для телефона. Исследовал множество радиолюбительских сайтов, на которых вычитал много полезного для создания такого чуда и остановился на очень простой но работоспособной схеме с усилениям в 200 раз.

Для создания мини усилителя нам понадобятся:
Переменный резистор на 10кОм
Микросхема LM386 (я использовал в SMD корпусе так как стоит она копейки)
Конденсатор 0.1мкФ
Конденсатор 0.05мкФ
Конденсатор 10мкФ
Конденсатор электролитический 250мкФ 16В
Резистор на 10 Ом
Текстолит, хлор железа (для травления платы) можно и навесным монтажом
Паяльник и паяльные принадлежности
Усилитель будем собирать по такой схеме

Для того чтобы сделать печатную плату я использовал программу «DipTrace» эта прога удобна тем, что после того как мы собираем в ней схему ее можно легко конвертировать в печатную плату.

И так, собираем схему и конвертируем в печатную плату

Вот что должно получиться

Можно расположить элементы как вам захочется, связи не нарушаются!

Выставляем элементы так чтобы они занимали как можно меньше места на плате и выполняем трассировку

Далее печатаем на лазерном принтере и переводим рисунок на текстолит, травим плату и лудим ее, затем сверлим отверстия.

После чего вставляем элементы и запаиваем их с обратной стороны

Впаиваем провода для подключения источника звука, динамика и питания

Все, наш усилитель готов, можно тестировать!

Вот архив с печатной платой (скачиваний: 919)

Усилитель звука 100 ватт — предлагаю для повторения схему стерео усилителя мощности, с высококачественным звучанием, проверенным в работе. Конструкция собрана на четырех одноканальных усилителях низкой частоты LM3886, производства фирмы National Semiconductor. Микросхемы включены в параллельном варианте, по две на каждый канал. При сопротивлении нагрузки 8 Ом мощность на выходе оконечного каскада составляет около 50 Вт, а на 4 Ом будет 100 Вт.

Между прочим известная компания «Jeff Rowland Design Group» в своих усилителях класса Hi-Fi применяет УНЧ LM3886, при этом имеет отличные рецензии. Поэтому исходя из выше сказанного, бюджетные аппараты такого типа вполне могут обладать высоким качеством звучания!

LM3886 как не инвертирующий усилитель

Усилитель звука 100 ватт на LM3886 работает как не инвертирующий усилитель. Именно такая схема включения обладает устойчивым коэффициентом усиления при нулевой разности фаз относительно входных и выходных сигналов. Значение сопротивления входного тракта усилителя устанавливается подбором постоянного резистора R1-47 кОм. Высокочастотный фильтр установленный на входных коннекторах RCA, состоит из резистора R20-680 Ом и емкости С20-470pF. Для фильтрации звукового сигнала по ВЧ, во входных цепях микросхемы LM3886 предусмотрены конденсаторы C4 и С8 с номиналом 220pF.

В некоторых модулях конструкции были применены конденсаторы высокого качества зарубежных производителей, в частности фирмы Auricap (С1-1uF) и Black Gate. Например: в качестве фильтра постоянного напряжения используется С2, С6, С12, С16 (Black Gate).

На снимке ниже показана схема данного усилителя.

Разводка печатной платы

Разводка печатки выполнялась таким образом, чтобы силовая дорожка «корпус» и сигнальные шины располагаться как можно дальше друг от друга. В то же время сигнальная дорожка идущая на «корпус» расположена в центре, в окружении силовой шины «корпус». Рядом с конденсатором С5 они объединены одним проводника. Разводка печатки выполнялась с помощью PADS PowerPCB 5.0.

Если для кого – то сложно самому заниматься созданием печатных плат, то целесообразнее будет отдать эту работу специалистам. Хотя усилитель звука 100 ватт не так уже и сложен. Но все таки, если есть определенные навыки в изготовлении плат, то можно попробовать и самому.

Готовые печатные платы

Постоянные резисторы с номиналом 1 кОм и 20 кОм желательно устанавливать прецизионные с повышенной точностью ± 0.1%. Выходные резисторы в количестве шести штук нужно ставить однопроцентные с номинальным сопротивлением 1 Ом и мощностью пол-ватта. Так как резистор на три ватта с точностью 1 % найти сложно.

В этой конструкции была использована микросхема в изолированном корпусе LM3886 TF (корпус TO-220-11 Isolated), поэтому крепилась она к радиатору без изоляционной прокладки. Только нужно будет обязательно на нее нанести теплопроводную пасту, например: КПТ-8.

Разделяющий конденсатор

Чтобы исключить возможность появления в тракте переменного тока постоянной составляющей, в цепи установлен фирменный разделяющий конденсатор с номиналом 1uF — 450v. Это конденсатор должен быть высокого качества от зарубежного производителя, так как он применяется в основном сигнальном тракте.

В высокочастотном фильтре задействованы конденсаторы 47pF и 220pF фирмы Silver Mica.

В цепи напряжения питания в качестве фильтра реализована емкость 1000 uF x 50v Black Gate от фирмы Jelmax (Токио)

Повышение качества звучания

Электролитические конденсаторы C2 и C6 с номинальным значением 100uF x 50v также японские Black Gate. Однако для повышения качества звучания следует применить в этой цепи неполярные конденсаторы, если конечно позволяют размеры платы.

Цепочка фильтрующих элементов состоящая из R20-680 Ом и C20-470pF размещена непосредственно на RCA-коннекторе. Такой вариант монтажа компонентов дает возможность убрать высокочастотные шумы, прежде чем они появятся в схеме усилителя.

Также для лучшей фильтрации ВЧ искажений, разделительная емкость по питанию 0.1uF припаяна именно на выводы микросхемы LM3886, только со стороны контактных площадок платы.

УНЧ LM3886 закреплен на алюминиевом теплоотводе, а уже сам радиатор крепится непосредственно к корпусу усилителя. Для увеличения коэффициента рассеивания тепла от микросхем, с внешней стороны корпуса крепится еще добавочные три теплоотвода. В качестве таких теплоотводов использовались ненужные радиаторы охлаждения процессора компьютера. Для эффективного рассеивания тепла выделяемого микросхемами, не забываете везде применять тепло проводимую пасту.

При всех реализованных радиаторах охлаждения, выходной каскад усилителя на номинальной мощности нагревается вполне допустимо.

Блок питания собран с использованием положительного регулируемого стабилизатора LT1083 с низким падением напряжения. В цепи стабилизатора, перед микросхемой установлен конденсатор 1000uF, а после ее 100uF. Данная схема стабилизатора с возможностью регулировать напряжение, позволила практически полностью избавится напряжения пульсаций.

В блоке выпрямителя, диодные мосты собраны на ультра быстрых мощных диодах MUR860 с обратным напряжением 600v.