Простой концептуальный усилитель на TDA2050 по схеме ИТУН

Читателю предлагается простой в изготовлении и вместе с тем высоко концептуальный усилитель. Базовая схема реализует принцип ИТУН – источник тока, управляемый напряжением. Вкратце его суть такова: сила Лоренца, действующая на проводник в магнитном поле (сиречь катушку ГД в магнитной системе), есть функция от тока, протекающего в проводнике (катушке). Однако большинство промышленных и авторских УМЗЧ представляют собой источники напряжения. И АЧХ их нормируется именно по напряжению. Однако сопротивление ГД на разных частотах, очевидно, значительно нелинейно. А следовательно, и ток в катушке зависит от ее реактивного сопротивления нелинейно. Более подробно можно прочитать в статье А. Любимова «"Сладкая парочка": громкоговоритель + УЗЧ».

Проект этого УМЗЧ стал результатом анализа решений, предложенных в статьях, темы про токовое управление на hi-fi.ru, совместной работы товарищей с форума vegalab.ru и комплекта фильтров обвязки, предложенного Скифом. С данной ИМС автор знаком достаточно давно и в предыдущих статьях также отмечал ее комфортное и сбалансированное звучание, субъективно превосходящее детальностью и ВЧ-пассажами такие брендовые флагманы, как TDA7294 и LM3886.

integralS_007 ldsound.ru  (2)

Схемотехника

В других статьях не было уделено достаточное внимание нюансам поведения цепи обратной связи в приведенном выше включении. Результаты моделирования схемы были проанализированы, сведены в таблицу и позволяют сделать определенные выводы относительно номиналов комплексной цепи ООС. Дело в том, что Ку схемы вычисляется довольно неоднозначно и значительно не линеен. С другой стороны есть такая проблема, как ограничение сигнала при превышении амплитуды. Нормализованный режим усиления для стандартного включения требует входного напряжения 0,5 В для номинальной мощности. Поэтому моделирование проводилось именно по этому напряжению. С третьей стороны, стояла проблема емкости в ООС. Смещение на выходе ИМС значительно, а оно нам не надо, поэтому опорное напряжение должно сниматься с емкости, чтобы избавиться от нулевой гармоники.

Расчет схемы начнем с резистора R6. Зададим его номинал 1 кОм. Тогда сопротивление емкости в 100 мкФ на частоте 20 Гц будет 1/(2πfC)=80 Ом. Это как нельзя лучше подходит для наших целей, т.к. комплексное сопротивление на нижней рабочей частоте будет иметь угол не более 50. Отталкиваясь от заданных параметров, мною была проведена серия моделирований. Результаты сведены в таблицу:

integralS_007 ldsound.ru  (3)

Желтым цветом отмечено, по моему мнению, оптимальное соотношение номиналов. Обозначение «огр» значит, что амплитуда была больше напряжения питания (±20В) и синусоида уходила в ограничение. Исходя из этого, схема обрела номиналы элементов, указанные на первом рисунке.

Детали

Конденсаторы С1 и шунт C3  – пленочные К73-17х63 В. С2 и С5 – керамика К10-17Б. Цепь R7, C5 устанавливается только в случае возбуждения ИМС, чего в моем случае не наблюдалось. Токозадающий резистор R4 – металлопроволочный в керамическом корпусе (см. фото). Из доступных номиналов – 0,22 Ом, обычно применяемый в ОБР выходных транзисторов. Решающее значение здесь играет одинаковость номиналов и сравнительно лучшее звучание металлопроволочников по сравнению с углеродистыми. Сама МС может быть заменена на TDA2030 или LM1875.

integralS_007 ldsound.ru  (21)

Звучание

И, в заключение, о параметрах и звучании. Стоит учесть, что режим ИТУН оправдывает себя при работе на однополосные или двухполосные системы с простейшими фильтрами не выше первого порядка (конденсатор последовательно твиттеру). УМЗЧ обеспечивает выходную мощность до 20 Вт с минимальным уровнем искажений и пиковую до 50 Вт, но такой режим для TDA2050 нехарактерен и крайне экстремален. Питание – до ±20 В, выше тепловой и музыкальный режимы также нежелательны.

Испытания звучания проводились на акустике 8ГДШ-2-8 (модернизация: пылезащитный колпачок вклеен обратной стороной, что сглаживает неравномерность диаграммы направленности в области ВЧ), поддержанные сверху достаточно нейтральными и комфортно звучащими твиттерами 2ГД-36 с фильтром первого порядка (4 мкФ МБГО-2 + 0,1 мкФ К73-17). Оформление – ЗЯ. Объем порядка 17 л. Испытания показали высокую контрастность звучания, чрезвычайно высокую детализацию и проработку звуковой сцены. Усилитель очень мелодично подчеркивает ВЧ. В целом, звучание схоже с ламповым, но не имеет его недостатков – таких как подчеркнутая «округлость», окрашенность звучания и низкая динамичность. Вместе с тем, ИТУН звучит более комфортно и мягко, чем транзисторные УМЗЧ, выполненные по классической схемотехнике. Отличается собранным басом и менее свистящими верхними частотами. При всех достоинствах следует отметить, что его сборка оправдана только для работы на чувствительную акустику с низкопорядковыми фильтрами. При работе на колонки типа S-30 и т.п. поведение АЧХ совершенно непредсказуемо, особенно в области раздела фильтра.

Подытоживая, скажу, что этот усилитель стоит собрать хотя бы ради эксперимента. Ведь суммарная стоимость деталей вряд ли превысит 50р/канал. И обладатели широкополосных АС, уверен, будут удивлены новым возможностям своей акустики, давно просившейся в мусорный бак.

Печатная плата и расположение деталей приведены ниже. Размер 40х50 мм.

integralS_007 ldsound.ru  (1)

Автор работы: Лишманов Николай aka Lincor (lincor-lib.narod.ru)
Москва, 2005

29 комментариев: Простой концептуальный усилитель на TDA2050 по схеме ИТУН

  1. Дмитрий пишет:

    Здравствуйте. Я первый раз хочу собрать усилитель, в этой теме особо не разбираюсь. У меня есть две колонки (достались от отца) каждая по 37 Вт (4 Ом) какие-то немецкие, хочу сделать их активными. Данная схема, что представлена у Вас, подойдёт к колонкам или же какие-то компоненты нужны другие?

    • LDS (администратор) пишет:

      По этой схеме не очень подойдет. Попробуйте лучше эту: http://ldsound.ru/usilitel-na-tda2050-20-vt4-om/
      Тот же автор и та же микросхема, но схемка сама немного другая.

      • Дмитрий пишет:

        Но там на 20Вт, а у меня две колонки, в каждой по 37Вт. Ничего страшного не случится? Или какие-то элементы взять других номиналов?

        • LDS пишет:

          Этот тоже на 20 Вт. Одни и те же чипы, просто схема немного другая. Данная схема ИТУН подходит только для широкополосного динамика, ну или для многополосной АС с очень простым фильтром.
          2 канала по 20 Вт, если для дома, то хватит.
          А что мощность у АС будет больше, то это даже хорошо.

  2. Михаил пишет:

    Для Ваших колонок ТДА 2050 самое то. Как писал автор рекомендованой статьи, она выдает до 50 Вт, он просто не рекомендует отбирать больше 20 Вт, по причине искажений, которые, на большой мощности не очень и слышны. А ИТУН Вам вряд ли даст и 20 Вт

  3. Станислав пишет:

    Была возможность послушать. На трех-полоске (сч и вч -через конденсаторы). Полностью согласен с описанием звука автором статьи. Соотношение цена/качество вообще замечательное.

  4. NEULO пишет:

    А можно к примеру для тех самых пресловутых немецких колонок сделать трёхполосный ИТУН с активными разделительными фильтрами на входе. А из колонок фильтры просто выкинуть. И будет квадратиш практиш гут.

  5. правда пишет:

    вот разводят лохов умными словами. какой ток в каком проводе при каком напряжение. дебил по обкурке выдал херь и лохи толпою шумной подняли и понесли. если ты учил или просто увлекался то такой хренью тебе в мозги не насрать а если лох то это да.

    • NEULO пишет:

      Хотел бы спросить о чём это вы товарищ вообще вещаете? Кого чем и куда этой статьёй разводит? Ничего не понял, прошу пояснить вашу точку зрения.

    • Павел пишет:

      Точно как советская газета “Правда”, только в ней матов не было. Ни одной конкретной мысли. Просто налил воды.

  6. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    Громкие слова концептуальный усилитель и прочие трескучие словечки можно заменить скучной фразой: усилитель с неким заданным цепями ООС выходным сопротивлением, назвать это дело ИТУНом сложно, так, серединка наполовинку. Эту схему спокойно заменит обычный резистор несколько Ом, врезанный в провод к колонке. К такому питанию не каждая колонка относится хорошо, чаще всё хуже, особенно на низу, где каждый лишний Ом оборачивается выбросом на ачх из-за перебора по добротности . Другое дело, если у нас динамик с куцым низом, тогда бас чуток подтянется, за счёт просаженной средины.
    Все эти космические новинки типа итуна- частное решение в пределах некой задачи, не более того. И обзывать эту схему концептуальной- шибко громко.(зато-слово красивое, это я понимаю. )

    • NEULO пишет:

      Ну, автор так назвал, возможно хотелось чего нибудь такого, концептуального, чтоб красиво звучало)
      Добавление резистора в цепь колонки, пардон товарищ, о чём вы вообще?) Тут то не добавление резистора, а скорее добавление динамика в цепь ООС. А это немного разные вещи. Не могу сказать за этот усилитель, всё никак не дособеру, времени не хватает. Однако более простенький на 174ун14 показал просто отличные результаты.
      Судя по всем экспериментам которые я нашел в инете схема ИТУН серьёзно снижает интермодуляционные искажения динамика. А динамик самый нелинейный элемент в системе.

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        какая фиг разница: врезать динамик в цепь оос, застабилизировав ток через динамик либо врезать на выход резистор, делающий то же самое. В обоих случаях резко снижается максимально подводимая к динамику мощность, усилитель нужен с огромным запасом .
        Токовый режим дело нужное в плане снижения интермодуляционных искажений, особенно на средних, а вот басовик навалит проблем с его раздемпфированием на резонансе. Об этом в тонкостях есть прекрасная статья Сергея Давыдовича Батя Токовый усилитель глазами инженера.

        • NEULO пишет:

          Отец. Какой источник тока лучше, резистор или активный на транзисторе? Или операционнике. И что это никто резисторы не тыкает на выходе раз они так хорошо помогают? Да потому что не помогают. А я тебе скажу почему даже. Ты воткнёшь на выход резистор и создашь делитель напряжения. Вот тебе и надо подводить огромную мощность. И чем больше резистор(в попытке нарастить выходное сопротивление) тем большую мощность надо подводить. Замкнутый круг. Который активный генератор тока легко разрывает.
          Что касаемо раздемпфирования. Тут можно демпфировать акустическим оформлением. Или можно сделать двух-трёхполосный усилитель. Низ обычный средне-верх- Итун.

          • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

            активный генератор тока – он чо, безконечно токовый чо ли, сын? И у него киловольт над головой, с выходным 1 килоом? Тогда как бы угу. верю.
            Только не встречал за жисть такого чуда. Которое кого-то там “разрывает легко” В клип влететь оперу легко, а вдуть в нагрузку ток неизменной величины – эт вряд ли.

            • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

              вся активность источника тока задана двумями вещами: напряжением питания устройства и импедансом обслуживаемой нагрузки. И ежели у нас питание пусть 30 вольт, а импеданс вырос до 100 ом, то более 300ма тока не выжать, хоть как говортися, усрись. Хоть будь ты трижды активным.

              • NEULO пишет:

                Есть мнение что кто то путает выходное сопротивление с сопротивлением нагрузки. Отсюда и киловольты и бесконечные источники напряжения или тока.
                Вообще человек не понимающий разницу между активным источником тока и простым резистором- обречён.

                • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

                  может я чего упустил в жизни, тогда научите. На схеме вижу источник тока с нагрузкой в цепи оос, один из вариантов источника тока. И в чёт тут тайна ? Ток задан обвеской, максимальный ток- импедансом и питанием. и как бы …ничем .

                  • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

                    При попытке продавить растущий импеданс наш мощный операционник точно так же влетает в клип, как и все прочие. Индуктивности в такой схеме ведут себя крайне плохо. Хотя – не выходя за пределы линейной работы схемы- ток в нагрузке и правда не зависит от её метаний.

          • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

            акустическое оформление ни раза никого не демпфировало, скорее наоборот, пинка поддавало на резонансе. Разве что ПАС что-то как-то утрясало.

  7. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    На вегалабе итунами страдают юнуши молодые. Видя в них священный грааль, избавящий от проблем с оформлением.
    Типа: делай итун плюс L-R 4 , и будет тебе счастье.

  8. Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

    Увлёкся и забыл, что схема по сути- типовой вариант так наз. усилителя с отрицательным R вых, точнее, комбинация ПОС по току и ООС по напряжению, достаточно компромиссное решение, мало что дающее в случае неважной акустики в тесном ящике или высокодобротного динамика.
    Все эти варианты борьбы с добротностью были рассмотрены в статье Олега Салтыкова в Радио 80-х годов. И вывод относительно отрицательного сопротивления сделан неутешительный. Поэтому простая добавка в земляной конец колонки волшебного резючка не сделает ачх в низу идеальной.

    • NEULO пишет:

      А я вот подумал тут.. Вариант то вариантом но тут выходное сопротивление далеко не отрицательное, и даже не нулевое, а очень совсем даже наоборот. И где там “простое добавление в земляной конец колонки волшебного резючка”,?
      Во первых в чём он волшебный?
      Во вторых с какого хрена ты взял что хорошее решение всегда должно быть сложным?
      Впрочем да, я забыл. Ты же гуру всех наук. Гуру не отличающий резистор от активного источника тока.

      • Дмитрий пишет:

        Не надо ругаться. Отрицательное сопротивление, это такой вариант, да физически это не так, но в расчетах Ку это вылазит как отрицательное число, по этому так и зовут.
        Да, по низким частотам не сильно помогает, а вот например на СЧ ВЧ это работает, например, в комбиках на гитару используют ИТУН, но там главное “правильные” искажения. Как ни крути, ИТУН стоит внимания, надо понимать когда стоит это решение принимать, а когда не стоит.

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        вместо грубить и тыкать незнакомым людям, вы бы барин, схемотехнику подучили. Мне эти фишки давно знакомы, а вам в диковину, видать, ждёте чудес от всяких примочек.

  9. ZLOIVOVAN пишет:

    Где положительная ОС по току? Отрицательная!

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      датчик тока в земляном конце нагрузки, избыток тока через нагрузку при импедансной яме превращает в падение выходного напряжения , поскольку сам стоит в нижнем плече делителя оос.
      Наврал. По току в нагрузке- в самом деле ПОС, а по напряжению на выходе- ООС. Поэтому на низкоомную нагрузку добавляет ток выше среднего значения, на более высокоомную- уменьшает.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *