Бобёр-1. Простой и хороший усилитель класса T

Характеристики усилителя:

• Число каналов - 2.
• Выходная мощность (максимальная) - 2*40 Вт.
• Сопротивление нагрузки - 8 Ом.

В усилителе использована покупная плата TK2050, часто встречающаяся на Aliexpress и ebay. Выбор данной платы был обусловлен применением в ней микросхем, способных при хорошем уходе обеспечить вполне приличное звучание. Также порадовало большое количество конденсаторов, шунтирующих питание силовой микросхемы. (Забегая вперёд скажу, что через месяц эксплуатации эти электролиты отчего-то слегка повздулись, и я заменил их другими). Также плата имеет нормально выглядящие дроссели и плёночные конденсаторы выходных фильтров.

Разводка дорожек на плате тоже понравилась. Вроде бы всё на месте, хитросплетений входных цепей с выходными не видать и всё по кратчайшей.

Итак, первым делом были закорочены входные электролитические конденсаторы. Не место им в качественном аудио. Подаю сигнал с ЦАПа через внешние MKP конденсаторы по 4.7мкФ. Запитываюсь пока от лабораторника. А чтоб ему жилось легче, и он не пел на все лады, цепляю впараллель его выходу пяток электролитов по 2200мкФ и К73-16 на 8.2мкФ. Включаю сперва без нагрузки, тычусь осциллографом в выходы - вроде б всё нормально - половина питания присутствует на всех четырёх. Усиленный сигнал - тоже имеет место быть.

Цепляю колонки - поёт громко, чётко, но довольно-таки резко. Первым делом приходит в голову облегчить жизнь стабилизатору 7805, который на этой плате питает микросхему модулятора TC2001. Делаю вот так:

По счастью, дорожка, ведущая от 7805 к 2001 оказалась в очень доступном для перерезания месте. Режу, в разрыв паяю резистор на 0.51 Ома, параллельно питанию TC2001 полимерный конденсатор на 470мкФ. Параллельно 7805 - диод, чтоб этот конденсатор при выключении без проблем разряжался.

Включаю, пробую - резкости в звуке стало ощутимо поменьше.

Пока я этим всем неспеша занимался, приходит пакетик с ебея с конденсаторами WIMA MKP 0.22мкФ 250В. Паяю их на место штатных лавсановых выходных кондёров. Там 6 штук по 0.22мкФ и 2 штуки по 0.1мкФ. Последние тоже заменил на WIMA MKP. Только они не влезли, и пришлось припаять их снизу платы. Освободившиеся 6 штук лавсановых 0.22мкФ тоже припаял снизу, впараллель к электролитам питания - пусть им там полегче будет).

Включаю доработанную таким образом плату - слышу вполне себе радующий звук. На этом опыты заканчиваются, и начинается принципиальная схема.

Так как совершенству предела нет - я решил запитать модулятор и силовую микросхему от двух различных источников. Сказано - сделано. Место источника питания силовой части занимает последовательно-параллельный стабилизатор на транзисторах VT1 и VT2. Стабилизатор всё время нагружен на стабилитроны, потребляющие около 100мА тока. Импульсный усилитель, перезаряжая выходные дроссели, плодит себе тем самым в питании ток переменного направления. Так что лишняя нагрузка в лице мощного стабилитрона тут вполне кстати. С ней ток течёт уже всегда в одном направлении. Выпрямительные диоды - трёхногие из компьютерных БП.

Источник питания модулятора - двухсерийный стабилизатор. Мне хотелось максимально изолировать входную микросхему от помех в питании, которые производят в большом количестве выходные силовые ключи TK2050. Выпрямительные диоды SS16. На LM317 собран первичный стабилизатор напряжения. Вторичный собран на ОУ и умощнён транзистором. Диоды D8, D9 были установлены на этапе отладки усилителя. Иначе при выключении усилитель издаёт душераздирающие звуки, когда питание модулятора уже пропало, а силовая микросхема ещё сохраняет работоспособность. Можно было бы поиграться со входом PWRDN TK2050, но проблема в том, что до него не добраться - приклеенный к микросхеме радиатор загораживает всё, что вокруг неё находится.

В усилителе применён плавный старт блока питания. Сперва включается реле К7, находящееся в блоке С. Оно запитано от 9 В с трансформатора дежурного режима. Его контакты подают сетевое напряжение на трансформатор через резистор 470 Ом. Спустя пару секунд включается реле К6 в блоке А6 и подаёт питание на трансформатор уже напрямую. Затем К7 отключается, чтобы не греть зазря трансформатор дежурного режима.

Для красоты и наглядности были спроектированы индикаторы уровня сигнала. Они подключены параллельно входу усилителя, после регулятора громкости. Выпрямители выполнены на ОУ ОР1 и ОР2 блоков В2 и В1. Питание их осуществляется от той самой 7805, что изначально припаяна на китайской плате и осталась теперь без дела. Плата с этими выпрямителями припаяна прямо на плату усилителя на кусочки лужёной проволоки. Через эти же кусочки на плату поступает питание. Установка нуля индикаторов осуществляется программно. Для этого надо покрутить энкодер громкости где-то на пол-оборота левее нуля.

Регулятор громкости - "Никитинский" - на 32 ступени по 2 дБ каждая. Резисторы R21 и R41 рассчитаны с учётом измеренного входного сопротивления усилителя вместе с подключенным параллельно ему индикатором уровня. Так что регулятор громкости работает на нагрузку ровно 10 кОм. В наличии нужных номиналов резисторов у меня не оказалось. Поэтому почти каждый резистор регулятора собран из двух параллельных.

Узел контроллера усилителя выполнен на микросхеме ATMEGA88A в DIP корпусе. Питается от отдельного маленького трансформатора, который никогда не выключается. Дело в том, что на панели усилителя я не смог придумать место под выключатель. И включение-выключение усилителя осуществляется нажатием на энкодер. Изначально на корпусе выключатель был, но передняя панель была подвергнута доработке на фрезерном станке, после чего на месте выключателя оказалось окно индикатора.

Сам корпус также был куплен в китайском интернет-магазине. Входы усилителя от его выходов и питания внутри отгорожены экраном.

Все платы, кроме регулятора громкости, расположены вертикально.

Расположить постарался всё так, чтобы провода покороче были, и лишних помех с провода на провод не прилетало. Плату регулятора громкости отделил от выходных цепей и питания экранирующей пластинкой.

Полимерный конденсатор, применявшийся при опытах для дополнительного шунтирования питания модулятора, впоследствии уступил место обычному LowESR электролиту 1500мкФ*6.3В. С ним тембр звучания получился более естественным. Но если кому вдруг нужен подъём в районе 5...10кГц - полимерник в питании это обеспечит на ура.

Звук усилителя вполне себе жизнерадостный. Чистый и быстрый. Можно слушать и СпироГиру, и Металлику.

В заключение прилагаю несколько фотографий устройства:

Печтные платы в Layout5 прилагаются. Сделать их совсем нетрудно. Где написано "зеркалить" - нужно печатать зеркально для ЛУТа. Где "незеркалить" - там, соответственно, зеркалить не нужно. 

Фьюзы для Атмеги нужно выставить на 8МГц от внутреннего RC-генератора. Больше ничего трогать не нужно.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Аудио
• УНЧ
• Sprint-Layout