Простой усилитель мощности звуковой частоты

Простой усилитель мощности звуковой частоты (далее просто «Усилитель») предназначен для усиления сигналов, поступающих на его вход с выходов каскадов предварительного усиления. Усилитель проверен также при совместной работе с MP3 плеерами и другими цифровыми гаджетами. С выхода гаджета «Головные телефоны» сигнал подается на вход усилителя.

Устройство усиливает сигнал напряжением от 0,8 В и работает на акустические системы с номинальной мощностью от 6 до 30 и более Ватт и импедансом от 4 до 16 Ом.

Интегральная микросхема TDA1558Q представляет собой двухканальный стереофонический усилитель, каждый канал которого выполнен по мостовой схеме. В TDA1558Q встроена защита выхода от короткого замыкания в АС (акустических системах) и термозащита. Несмотря на кажущуюся простоту, усилитель имеет хорошее качество звучания и может использоваться для совместной работы с аппаратурой высокого класса. Единственное слабое место - воспроизведение низких частот. Меломаны дают 8 из 10 возможных баллов воспроизведению «низов» этой микросхемой в приведенной на рисунке 1 схеме.

ИМС TDA1558Q фирмы «Philips» размещается в корпусе SIP-2 c 17 выводами. ИМС TDA1558Q используется в типовой схеме включения [1]. Микросхема имеет входное сопротивление 60 кОм. Потребляемый ток режима покоя - 80 мА. Потребляемый ток режима «Mute» («Пауза») - 100мкА (на время задержки включения акустической системы). Максимальный выходной ток - 4А. Коэффициент усиления по напряжению - 26 дБ. Рабочий диапазон частот - 25 Гц ... 25 кГц. Коэффициент нелинейных искажений - 0,1% (на частоте 1000 Гц, при выходной мощности 1 Вт скобка закрывается.

Отличительные особенности усилителя от подобных простых усилителей в том, что он имеет устройство задержки включения АС. После включения питания, пока идут переходные процессы в интегральной микросхеме и зарядка конденсаторов фильтра, акустические системы усилителя бесконтактно отключаются при подаче на его вход «Mute» («Пауза») напряжения высокого уровня.


1). Для работы усилителя не обязателен стабилизированный источник питания.
2). Усилитель не требует настройки и работоспособен при однополярном напряжении питания от +6 ... +8 до +18 В.


- собственно, усилителя мощности на элементах C1, C2, RP1, RP2, DA1;
- устройства задержки включения на элементах C3, R1, R2, VT1;
- конденсаторов фильтра C4, C5.


При включении питания начинается заряд конденсаторов фильтра С4, C5. Одновременно с ними через резистор R1 заряжается конденсатор C3. Пока конденсатор C3 полностью не зарядился, на его обкладке «-» присутствует напряжение положительной полярности, которое поступает на затвор полевого транзистора VT1 и удерживает его в открытом состоянии.

Сопротивление канала сток - исток VT1 при этом близко к нулевому и напряжение на стоке также составляет 0 В. Стоковое напряжение остаётся нулевым в течение 1-2 секунд: до тех пор, пока напряжение на затворе не уменьшится до напряжения отсечки затвор - исток, равного + 1,6 В.
По истечении этих двух секунд канал VT1 перекрывается и напряжение на нижнем (по схеме) выводе R2 возрастает практически до напряжения питания. Так как сток VT1 соединен с управляющим входом (вывод 14) DA1, то усилитель переходит из режима «Mute» («Пауза») в режим усиления сигнала.
Так как на данный момент переходные процессы завершены, то обычного щелчка (иногда даже выводящего динамические головки из строя), в головках BA1 и BA2 не возникает.

Перед первым включением питания следует тщательно проверить монтаж деталей усилителя. Это поможет избежать порчи дорогостоящей микросхемы. «Движки» подстроечных резисторов RP1 и RP2 можно установить в среднее положение (в режим средней громкости). Время задержки включения усилителя в режим усиления зависит от времязадающей цепи С3 R1 и при необходимости может быть изменено подбором емкости конденсатора C3 или сопротивления резистора R1. Сопротивление резистора R1 может быть от 43 до 430 кОм. При этом по окончании заряда C3 транзистор полностью запирается низким потенциалом общего провода, поступающим на затвор через резистор R1.


В усилителе применены подстроечные резисторы RP1, RP2 - СП3-38б (с горизонтальным расположением на плате), остальные типа МЛТ, ОМЛТ, C2-23. Конденсаторы С1, С2, C5 - керамические, безындукционные типа КМ. Остальные - оксидные К50-35 или зарубежного производства. Рабочее напряжение C4 должно быть, как минимум на 30% больше напряжения питания. На печатной плате под конденсатор C4 предусмотрено два посадочных места, которые при отсутствие малогабаритного конденсатора большой емкости позволяют установить на печатную плату два параллельно соединенных конденсатора меньшей емкости. Входной разъем XS1 - СНЦ 3,5 или аналогичный зарубежный диаметром 3,5 мм для головных стереотелефонов типа «Джек». Полевой транзистор VT1 может быть заменён аналогичными (многими из группы КП501 ... КП505А) с напряжением отсечки более + 1,6 ... + 1,8 В. Головки динамические BA1 и BA2 - широкополосные типа 15ГДШ-1 (рабочий диапазон частот 440 ... 16000 Гц). Эти головки выпускаются с импедансом 4, 8 и 16 Ом. Также подойдут самодельные акустические системы или системы промышленного производства, например, «Амфитон» 25АС-027, «Радиотехника» S-30.

Усилитель не критичен к номиналам приведённых в нём деталей: разброс номиналов может составлять до ±30%, в указанных ниже случаях и более. Номиналы подстроечных резисторов RP1 и RP2 могут быть от 22 до 68 кОм. В крайнем случае подстроечные резисторы можно заменить постоянными с сопротивлением 10 … 60 кОм. Ёмкость конденсаторов C1 и С2 - от 0,15 до 0,47 мкФ (влияет на частоту среза воспроизведения нижних частот). Сопротивление R1 может быть от 43 кОм до 430 кОм; R2 - от 2,7 до 150 кОм. Для полного включения усилителя на выводе 14 должно быть не менее 85 … 90 % от величины напряжения питания! Вход «Mute» («Пауза») - вывод 14 DA1 - не любит подключения даже сравнительно высокоомной нагрузки - например, светодиодного индикатора - к общему проводу. Но этот вход (вывод 14) может запирать усилитель будучи подключенным к шине плюс источника питания без токоограничительного резистора.


Конструктивно почти все детали усилителя установлены на печатной плате. Для улучшения температурного режима устройства, микросхема установлена на небольшой (100 х 150 см³) радиатор. В авторском варианте применён компактный ребристый радиатор с площадью рассеивания 170 см³ и габаритами 40 х 35 x 25 мм, который крепится к печатной плате двумя винтами М3 с простыми и пружинными шайбами. В радиаторе просверлены два отверстия с резьбой М3. Отверстия на печатной плате для крепления радиатора не показаны для возможности применения радиаторов разной конфигурации. При напряжении питания усилителя + 9 Вольт можно обойтись и без радиатора. Для этого в верхней и нижней стенках корпуса следует просверлить несколько рядов вентиляционных отверстий диаметром 3 … 6 мм, а сам корпус установить на ножки высотой не менее 10 мм, обеспечивающие естественную вентиляцию (движение воздуха снизу - вверх) корпуса.
Печатная плата усилителя выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 60х45х2 мм (см. рисунок 2).

Диаметр отверстий на плате под микросхемы 0,7... 0,8 мм, под другие радиоэлектронные компоненты 0,7... 0,9 мм, под соединительные проводники - 1 ... 1,3 мм, под крепежные винты - 2,6... 3,2 мм. Полевой транзистор и микросхему желательно установить на специальные розетки для защиты от статического электричества. Под микросхему применена 18-выводная розетка с шагом между выводами 2,5 мм и расстоянием между рядами 7,5 мм. Отформованные выводы микросхемы при этом легко переформировать, отогнув на 1,25 мм передний (выступающий вперед, с нечетными выводами) ряд выводов влево. При установке микросхемы в розетку четный ряд устанавливается самостоятельно, а нечетный ряд вдавливается пинцетом. Во многих случаях можно обойтись и без розетки под микросхему, впаяв ИМС непосредственно в плату.

Рисунок печати (см. рисунок 3) желательно перенести на медную фольгу методом термопереноса. Рисунок платы также может быть переведён при помощи копирки и обведен кислотостойкими перманентными маркерами. Подойдут маркеры для подписывания компьютерных CD или DVD дисков с толщиной пера 1 ... 1,5 мм.




Чтобы узнать, какая величина напряжения (размах, амплитуда или среднеквадратичное значение) указана в первом абзаце статьи как рекомендуемое входное напряжение для усилителя, следует разгадать ребус (см. рисунок 5).














При отсутствии ошибок, в центральном (красном) столбце по вертикали Вы прочитаете название очень популярного устройства. Введите название этого устройства в строку «Пароль» файла «PUMZCh_4work» и требуемый файл будет в Вашем распоряжении. Скачать файл «PUMZCh_4work» можно здесь:



















Внешний вид ПУМЗЧ изображён на рисунке 8. Для упрощения конструкции корпуса, верхняя крышка ПУМЗЧ сделана трёхсторонней (верх + бока) из листовой окрашенной стали толщиной 0,3 мм. Однако неожиданно долго пришлось повозиться с аккуратным загибом острых кромок стального листа. Вывод на будущее: проще использовать дюраль.



Внешний вид задней стенки ПУМЗЧ изображён на рисунке 9. Дно корпуса было взято готовым, поэтому именно оно определило размер конструкции. Дно сделано из стали толщиной 1,5 мм, поэтому большинство вентиляционных отверстий пришлось делать в два ряда (сверху и снизу) в задней дюралевой стенке. (Как известно, дюраль легче в слесарной обработке, чем сталь). Гнездо для левой АС (акустической системы) установлено слева, а правой АС – справа.



Внешний вид на детали ПУМЗЧ сверху изображён на рисунке 10. В верхнюю крышку корпуса (с внутренней стороны) вжат лист из электрокартона, исключающий контакт с РЭК, установленными внутри корпуса. Шнур электропитания, при отсутствии необходимости его использования на всю длину, аккуратно складывается и стягивается аптечной резинкой.



Для устранения гула с основной частотой 50 Гц от сети ~230 В, силовой трансформатор крепится ко дну корпуса четырьмя винтами М4 х 22 мм. через 2 слоя паранитовых прокладок. При отсутствии паранита (для этой же цели) на винты можно одеть резиновые шайбы или втулки (И это, пожалуй, лучший вариант). Отличительная особенность схемы ПУМЗЧ в том, что она может работать от нестабилизированного БП. В качестве Тр1 можно использовать любой силовой трансформатор от лампового устройства, имеющего накальную обмотку. Диапазон потребляемого ПУМЗЧ тока (в зависимости от + U пит.) указан на рисунке 1 внутри УГО ИМС DA1.



Обычно о качестве поделки делают заключения, осмотрев заднюю и нижнюю части корпуса. У ПУМЗЧ с сокрытыми от взгляда поверхностями всё в порядке (см. фото). А вот лицевая (передняя) сторона … !!! В следующий раз симметрии расположения органов управления на передней панели следует уделить больше внимания. А головки винтов, портящих эстетическое восприятие изделия, закрыть фальшпанелью.



Внешний вид работающего ПУМЗЧ показан на рисунке 13. «Трёхэтажность» представленной конструкции объясняется тем, что усилитель является стереофоническим, а вторая АС на момент фотографической сессии закреплена глубоко в стенке. Её роль временно выполняет широкополосная динамическая головка 3ГД-32-75. Работает ПУМЗЧ в паре с самодельным FM – приёмником. ПУМЗЧ также хорошо работает от выхода «Головные телефоны» современных гаджетов. Регулировка громкости звучания выполняется регулятором громкости гаджета.


1. Е. Ф. Турута. Справочник. «Усилители мощности низкой частоты - интегральные микросхемы». Москва.: ДМК «Пресс», 2000, страницы 179 - 180, рисунок 223а.



.