| Ваш IP: 54.146.5.196 | Online(17) - гости: 10, боты: 7 | Загрузка сервера: 2.48 ::::::::::::

Современный HiFi-аудиоусилитель на TAS5261

Снижение стоимости и доступность АЦП высокой разрядности и сигнальных процессоров способствовали появлению высококачественных усилителей мощности D-класса, основанных на широтно-импульсной модуляции. Работа выходных транзисторных каскадов в ключевом режиме таких усилителей позволяет в несколько, а порой и в десятки раз увеличить КПД, тем самым, снижая тепловыделение усилителя, его габариты и стоимость. Среди всех звуковых усилителей устройства класса D являются самыми экономичными, благодаря использованию цифровой обработки сигнала. Она исключает возможность появления искажений и шумов в предварительных трактах усилителя, упрощает и облегчает всевозможные линейные и нелинейные преобразования сигнала без использования механических регулировочных элементов, расширяет функциональность.

Предлагаемый читателям цифровой процессор звука совместно с четырьмя оконечными усилителями мощности звуковой частоты дает возможность собрать 4-канальный Hi-Fi-аудиоусилитель D-класса с максимальной выходной мощностью до 315 Вт в каждом канале. Схемотехника усилителя основана на базе микросхем Texas Instruments TAS5504 (цифровой звуковой ШИМ-процессор) и TAS5261 (мостовой цифровой усилитель).

Цифровой процессор звука

Мощность усилителя определяется напряжением питания выходных каскадов. Количество каналов усилителя – до четырех, а КПД достигает 96%. Функциональность устройства делает его доступным для использования в различных областях – от построения высококлассного стационарного усилителя для цифрового домашнего кинотеатра и заканчивая усилителем мощности для автомобильных аудиоприложений.

Цифровой процессор звука предназначен для предварительного аналого-цифрового преобразования звукового сигнала, последующей его цифровой обработки и модуляции в ШИМ-сигнал. Цифровая обработка позволяет избежать появления дополнительного шума, фона, искажений и щелчков при переключениях режимов работы. Кнопочное управление совместно с цифровым индикатором реализуют удобство и комфортность использования основных режимов работы процессора: регулировка громкости, режим «MUTE», управление защитой. Функция запоминания установленного пользователем уровня громкости усилителя позволяет избежать повторной его настройки при возникновении перебоев в питании процессора. Режим контроля и управления защитой от перегрузок, подключенных оконечных модулей, предопределяет высокую надежность и отказоустойчивость усилителя.

Общий вид цифрового процессора звука представлен на рис. 1.

 

219637562178612587

Рис. 1. Внешний вид цифрового процессора звука

Подаваемый на вход процессора сигнал со звукового источника попадает на 24-разрядные двухканальные АЦП U2, U3, где оцифровывается с частотой дискретизации 96 кГц. Сформированные пакеты данных по последовательной шине передаются в цифровой ШИМ-процессор U4, выполняющий функции регулировки громкости и ШИМ-преобразования оцифрованного сигнала для последующего его усиления в оконечных усилителях-демодуляторах, выполненных на основе интегральной микросхемы TAS5261 с металлическим теплоотводом. Мостовая схема включения нагрузки в сочетании с однополярным питанием оконечных каскадов упрощают источник питания усилителя, позволяя питать схему напряжением от +5 до +50 В.

Ядром цифрового процессора звука является универсальный микроконтроллер Texas Instruments TAS5504, осуществляющий цифровое преобразование аналогового звукового сигнала, его предварительную обработку и коррекцию.

Для управления режимами работы усилителя и их индикации использован микроконтроллер фирмы Atmel Atmega8 (IC1). К нему непосредственно подключены кнопки управления усилителем, дисплей с динамической индикацией и ШИМ-процессор.

Основные элементы управления

Дисплей – четырех разрядный цифровой дисплей отображает общий для всех каналов уровень громкости в децибелах. Уровень 0 дБ соответствует номинальной выходной мощности усилителя при номинальном входном напряжении 1 В.

DOWN – кнопка уменьшения уровня громкости. При удержании кнопки уменьшение громкости ускоряется.

UP – кнопка увеличения уровня громкости. При удержании кнопки увеличение громкости ускоряется.

MUTE – кнопка временного приглушения звука. При повторном нажатии процессор переходит в нормальный режим.

ON/OFF – кнопка выключения/включения усилителя. В выключенном состоянии процессор переходит в режим пониженного энергопотребления, сигналы на выходах отключаются, индикация на дисплее отключается.

Светодиод, зажигающийся в выключенном состоянии процессора (усилителя).

Регулировка громкости осуществляется с помощью кнопок «UP» и «DOWN», соответствующим образом изменяется ее значение на дисплее в диапазоне: -100…+17 дБ.

Цифровой оконечный усилитель D-класса 315 Вт

Оконечные усилители представляют собой ШИМ-усилители-демодуляторы с мостовой схемой включения нагрузки (акустической системы). Широкий диапазон питающего напряжения оконечных каскадов определяет максимальную выходную мощность.

Общий вид выходного усилителя представлен на рис. 2, а принципиальная схема – на рис. 3.

127967812568712368

1561528376128761258397

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема одноканального оконечного усилителя D-класса 315 Вт BM2071

Функционально усилитель мощности разделен на сигнальный процессор и отдельные модули усилителей-демодуляторов. В зависимости от потребностей пользователя к процессору можно подключить от одного до четырех оконечных усилителей, тем самым, определив число каналов усиления.

Технические характеристики оконечного усилителя BM2071

Воспроизводимый диапазон частот, Гц 10…40000
Выходная мощность, Вт 235 (Rнаг = 4 Ом, КНИ <0,15%)
315 (Rнаг = 4 Ом, КНИ <10%)
125 (Rнаг = 8 Ом, КНИ <0,09%)
220 (Rнаг = 6 Ом, КНИ <10%)
Сопротивление нагрузки, Ом 4…16
Диапазон регулировки громкости, дБ -100…+17
Номинальное входное напряжение, В 1
Частота дискретизации входного сигнала, кГц 96
Соотношение сигнал/шум, дБ -99
Общие гармонические искажения + шум, дБ -93
Ток потребления в ждущем режиме не более, мА 10
Номинальное входное напряжение, В 1
Напряжение питания цепи  «+50 В», В +(50)
Напряжение питания цепи «+12 В» стабилизированное, В +12

Конструкция

Конструктивно усилитель выполнен на печатных платах из фольгированного стеклотекстолита. Компактная конструкция предусматривает установку платы процессора сигналов усилителя совместно с платами силовых модулей внутри корпуса размером не менее 15,5х4,5х14 см3 с вентиляционными отверстиями. Подключение процессора к блоку питания, оконечным модулям производится посредством гибких проводов к соответствующим выводам разъемов XS4…XS7. К источнику звукового сигнала подключение производится экранированными проводами.

Для питания процессора необходим стабилизированный источник питания, подключаемый к разъему XS2 и обеспечивающий ток нагрузки не менее 500 мА и напряжение +12 В.

Источник аналогового звукового сигнала амплитудой не более 1,5 В подключается к разъему XS3. Так как процессор поддерживает работу одновременно от одного до четырех каналов усиления, то в зависимости от числа используемых каналов требуется подключать соответствующие выходным модулям входные сигналы.

В целом, несмотря на высокую надежность и неприхотливость предлагаемого усилителя, в ряде случаев возможно срабатывание защиты от перегрузок. Встроенная система контроля и управления защитой выходных силовых каскадов, подключаемых к разъемам XS4…XS7, основана на анализе получаемых от них информационных сигналов перегрева и срабатывания защиты от электрических перегрузок. При получении сигнала перегрева процессор плавно снижает громкость на выходе усилителя, тем самым, предотвращая его дальнейший нагрев. Одновременно в правом нижнем углу дисплея начинает мигать точка, информирующая пользователя о переходе процессора в режим защиты усилителя от перегрева. После того, как силовой модуль переходит в нормальный режим работы, процессор плавно возвращает уровень громкости к значению, установленному пользователем. Важно отметить, что процессор переводит в режим защиты все подключенные силовые модули усилителя в независимости от того, с какого из них был получен сигнал перегрузки.

952617869128576981273

Рис. 4. Реализация 4-канального цифрового HiFi-усилителя

Пример практической реализации 4-канального УМЗЧ

На рис. 4 приведен вариант реализации (в демо-версии) 4-канального цифрового HiFi-усилителя для домашнего кинотеатра (процессор звука и четыре оконечных усилителя).

После сборки усилителя какой-либо наладки устройства не требуется. Необходимо лишь убедиться в правильности подключения модулей между собой, полярности сигналов и питающих напряжений.

Заключение

Чтобы избавить Вас от поиска электронных компонентов, изготовления печатных плат и проведения монтажа, МАСТЕР КИТ предлагает готовые блоки BM2072 (комплект «4-канальный процессор сигналов» и «Одноканальный оконечный усилитель D-класса с выходной мощностью 315 Вт») и BM2071 («Одноканальный оконечный усилитель D-класса с выходной мощностью 315 Вт»). В комплект каждого блока входит инструкция по эксплуатации.

Источник — http://www.compel.ru/lib/ne/2007/20/7-sovremennyiy-hifi-audiousilitel-na-baze-blokov-master-kit/

С. Галкин
Новости Электроники 20, 2007


BM2072 — Усилитель мощности 315 Вт c цифровым процессором звука. D-класс TAS5261

Модуль BM2072 – это готовый блок цифрового усилителя, состоящий из двух частей: блока предварительной обработки сигнала с регулятором громкости и оконечного усилителя. При этом к одному блоку обработки можно подключить до четырех оконечных усилителей. Цифровой процессор звука является неотъемлемой частью усилителя мощности. Количество каналов и мощность усилителя определяются потребностями пользователя и зависят от числа подключенных оконечных силовых модулей, а также их характеристик. К цифровому процессору звука можно подключить до четырех цифровых оконечных усилителей D-класса 315 Вт BM2071. В данном случае один вход уже использован, а три — свободны.

Напряжение питания (B) 14…48
Потребляемый ток (мА) 7 А
Номинальная выходная мощность (Вт) 315
Частота ШИМ/PWM (кГц) 384
Частота дискретизации входного сигнала (кГц) 96
Сопротивление нагрузки (Ом) 4-16
Соотношение сигнал/шум (дБ) 99
Уровень гармонических искажений + шум (дБ) -93
Коэффициент гармоник (%) 0,09
Температура эксплуатации (°С) -30…50
Полоса пропускания (кГц) 10…40000
Ширина модуля (мм) 40

Более подробно…

 

BM2071 — Усилитель мощности 315 Вт. D-класс TAS5261 (дополнительный канал для BM2072)

Цифровой усилитель D-класса мощностью 315 Вт предназначен для создания дополнительного аудио канала современного усилителя мощности звуковой частоты и используется совместно с BM2072 МАСТЕР КИТ. Особенностью работы предлагаемого усилителя мощности является использование в качестве входного сигнала уже ШИМ-кодированного звука. Данная технология раздельного кодирования позволяет достичь огромной мощности при очень высоком качестве звука. Питание усилителя однополярное. Связка блока BM2072 и трёх BM2071 позволит радиолюбителю без особых трудностей в течение короткого времени изготовить высококачественный 4-х канальный усилитель «D»-класса.

Напряжение питания (B) 14…48
Потребляемый ток (мА) 7 А
Номинальная выходная мощность (Вт) 315
Частота ШИМ/PWM (кГц) 384 кГц
Частота дискретизации входного сигнала (кГц) 96
Сопротивление нагрузки (Ом) 4…16
Соотношение сигнал/шум (дБ) 99
Уровень гармонических искажений + шум (дБ) -93
Коэффициент гармоник (%) 0,09
Температура эксплуатации (°С) -30…+50
Полоса пропускания (кГц) 10…40000
Ширина модуля (мм) 40

Более подробно…

Обсудить на форуме | Форум > Звукотехника

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • Переключатель одной гирлянды на тиристоре

    Эта простая мигалка на тиристоре может управлять одной гирляндой(или одной лампой) мощностью до 400Вт!!!. Частота мигания зависит от R2. Такая мигалка применима для уличных мощных гирлянд. Если такая мощность не нужна то вместо предложенного тиристора можно взять КУ107Б, и применить менее мощные диоды — КД209. Литература РК2001-10Подробнее...
  • Многоуровневый индикатор воды

    Многоуровневый индикатор воды

    На рисунке показана схема простого многоуровневого индикатора воды. Индикатор имеет семь градаций. В схеме использована всего одна микросхема ULN2004 и несколько внешних элементов. В качестве зондов можно использовать медную или алюминиевую проволоку. Провод к которому подключен зонд должен быть экранированным. Используйте светодиоды разного цвета, для удобства восприятия уровня воды в емкости. …Подробнее...
  • УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    Усилитель на базе TDA7482 имеет встроенную защиту от перегрева, перенапряжения и КЗ. Усилитель на TDA7482 имеет следующие характеристики: Напряжение питания от +/-10В до +/-25В (номинальное +/-21В) Ток покоя 40…60мА Выходная мощность 18Вт(Rн=4 Ом) при КНИ 1% и в номинальном напряжении питания  КНИ=0,1% при выходной мощности 1Вт на нагрузке 8 Ом …Подробнее...
  • Таймер на шести микросхемах

    Таймер состоит из генератора минутной последовательности импульсов и двух трактов по два счетчика и дешифратора (единиц и десятков минут). Один из трактов (верхний на схеме) предназначен для отсчета и индикации времени с помощью семиэлементного цифрового индикатора, другой — для установки времени срабатывания звукового сигнала. Принципиальная схема таймера на шести микросхемах …Подробнее...
  • Простой измеритель емкости(от 100пФ до 1мкФ)

    На рисунке представлена схема простого стрелочного измерителя емкости, который позволяет относительно точно измерить емкость конденсаторов от 100пФ до 1 мкФ. В измерителе емкости 4-е предела: 100…1000пФ, 1000пФ…0,01мкФ(10000пФ), 0,01…0,1мкФ, 0,1…1,0мкФ. Главное достоинство измерителя — простота конструкции, низкая себестоимость, относительно низкая погрешность измерения. На DD1.1 — DD1.3 собран опорный генератор на 100кГц. …Подробнее...