Усилитель на TDA7293. Часть 2

Автор: Sobiratel_sxem
Опубликовано 22.03.2024
Создано при помощи КотоРед.

     Добрый день, уважаемые радиолюбители.

     Чуть ранее мы рассказывали вам об усилителе, выполненном на популярной микросхеме TDA7293. Последние 2 года поступает достаточно много просьб исследовать реальные характеристики получившегося усилителя и поделиться полученными результатами. Ну что же, постараемся выполнить данную просьбу.
     Итак, исследование характеристик усилителя производилось с использованием измерительного комплекса на базе ПК, программного обеспечения Visual analyser, а также эквивалента нагрузки сопротивлением 4 Ом.
     Первым делом мы измерили АЧХ исследуемого усилителя. Полученная АЧХ представлена на рисунке ниже.

     Хорошо видно, что полоса пропускания усилителя по уровню -3 дБ простирается грубо от 10 Гц до 42 кГц. Измерить АЧХ выше 42 кГц не позволяют характеристики измерительного комплекса т.е. реальная АЧХ сверху несколько шире. Сама по себе АЧХ достаточно линейна.
     После измерения АЧХ мы перешли к измерению спектров искажений при различной выходной мощности.
     На рисунке ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной 1 Вт.

     По рисунку видно, что коэффициент нелинейных искажений грубо равен 0.0078%. При этом уровень 2 и 3 гармоник лежит чуть ниже -80 дБ. В реальности измеренный уровень искажений практически сопоставим с уровнем искажений самого измерительного комплекса т.е. с искажением аудиотракта используемой звуковой карты ПК. Пик в районе 35 кГц – это ни что иное, как наводки ИИП – на него можно не обращать внимания при оценке параметров усилителя.
     На рисунке ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной 10 Вт.

     По рисунку видно, что коэффициент нелинейных искажений грубо равен 0.0087%. При этом уровень 2 и 3 гармоник остается практически тем же самым. Фактически можно считать, что при увеличении выходной мощности с 1 до 10 Вт роста нелинейных искажений не происходит (во всяком случае измерительный комплекс не позволяет достоверно оценить подобные изменения).
     На рисунке ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной 55 Вт.

     По рисунку видно, что коэффициент нелинейных искажений грубо равен 0.01%. При этом уровень 2 и 3 гармоник возрос примерно на 2-3 дБ, а также появились высшие гармоники небольшого уровня (которые при таких низких уровнях можно не учитывать). Таким образом при выходной мощности 55 Вт наблюдается небольшой рост нелинейных искажений усилителя.
     На рисунке ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной 70 Вт.

     По спектру видно, что коэффициент нелинейных искажений грубо равен 0.1%. При этом на спектре наблюдается достаточно много высших гармоник с уровнем -60 дБ и ниже.
     На рисунке ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной 100 Вт.

     По спектру видно, что коэффициент нелинейных искажений грубо равен 6.2%. При этом наблюдается сплошной спектр высших гармоник с достаточно высокими уровнями.
     Если обратиться к справочным данным на микросхему TDA7293, то производитель гарантирует при выходной мощности 5Вт, частоте сигнала на входе 1кГц, сопротивлении нагрузки 8 Ом типовой коэффициент нелинейных искажений равный 0.005%. Если сравнить справочные данные с измеренными параметрами усилителя, то хорошо видно – параметры вполне соответствуют заявленным производителем.
     Кроме того, при выходной мощности от 0.1 до 50 Вт, частоте от 20Гц до 15кГц максимальный коэффициент нелинейных искажений должен быть не более 0.1%. По измеренным выше реальным параметрам усилителя хорошо видно, что даже связка предварительного усилителя и оконечного усилителя на TDA7293 вполне соответствует параметрам по заявленным нелинейным искажениям производителем чисто для оконечного каскада на TDA7293.
     Так же производитель гарантирует, что при коэффициенте нелинейных искажений равным 1%, сопротивлении нагрузки 4 Ом максимальная синусоидальная мощность должна быть не менее 75 Вт (типовое значение – 80 Вт). А при коэффициенте нелинейных искажений 10%, сопротивлении нагрузки 4 Ом, максимальная синусоидальная мощность должна быть не менее 90 Вт (типовое значение – 100 Вт). При этом спектр сигнала не обговаривается. Таким образом реальные измеренные параметры усилителя и в этом случае полностью соответствуют заявленным параметрам производителя.
     Для более наглядной оценки роста искажений на выходе усилителя в зависимости от выходной мощности построим соответствующий график, представленный на рисунке ниже.

     По представленному графику хорошо видно, что  характер роста нелинейных искажений отличается на различных частотах. Практически на нижней граничной частоте рост искажений начинается несколько раньше (при меньшей выходной мощности). Это связано с завалом АЧХ около нижней граничной частоты АЧХ и, как следствие, дополнительным искажением формы усиливаемого сигнала. В общем-то это типовая ситуация для нижней и верхней граничной частоты и одна из причин, почему полосу усилителя необходимо делать несколько шире, чем полоса усиливаемых частот.
     В заключении данной статьи построим семейство амплитудных характеристик усилителя на различных частотах. Данное семейство представлено на рисунке ниже.

     По представленным амплитудным характеристикам хорошо видно, что до начала ограничения сигнала они практически совпадают, что, в общем-то, дополнительно подтверждается ранее измеренной АЧХ усилителя т.к. наклон данных характеристик определяется коэффициентом усиления усилителя. Таким образом дополнительно подтверждается хорошая линейность АЧХ усилителя.
     При выходном напряжении около 17-17.7 вольт наблюдается излом амплитудных характеристик. Место излома соответствует выходной мощности 72-78 Вт. Правее точки излома амплитудных характеристик начинается режим клиппирования (ограничения сигнала) с быстрым ростом нелинейных искажений, что также подтверждается ранее приведёнными спектрами искажений при различной выходной мощности. Фактически данную мощность можно считать максимальной неискажённой мощностью усилителя. Для качественного воспроизведения динамичной музыки работать выше данной мощности не рекомендуется даже на пиках сигнала.
     Таким образом реально измеренные параметры усилителя, о котором мы ранее вам рассказывали соответствует параметрам, заявленным производителем для микросхемы TDA7293.
    

     А на этом на сегодня всё, с уважением Андрей Савченко, Кулаковский Максим.

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Visual Analyser. Краткий обзор

Visual Analyser. Установка и предварительная настройка

Visual Analyser. Проверка возможностей измерительного комплекса

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 1

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 2

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 3

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 4

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 6

Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 5

Усилитель на TDA7293. Часть 1