+++

Projekty AVT

Wzmacniacz klasy D

z układami TDA8927/TDA8929 2661 Wzmacniacze klasy D zyskują coraz większą popularność. Ich podstawową zaletą jest wysoka sprawność, przekraczająca 80%, w pewnych warunkach sięgająca 95%. Oznacza to, że na przykład przy mocy wyjściowej 100W, w elementach wzmacniacza jest tracone co najwyżej 25W mocy, a to oznacza, że można zastosować zaskakująco mały radiator. Otwiera to też drogę do dalszej miniaturyzacji, ale miniaturyzacja nie jest zagadnieniem najważniejszym. Według licznych doniesień, parametry odsłuchowe takich wzmacniaczy są znakomite. W każdym razie trend zastępowania klasycznych wzmacniaczy mocy wzmacniaczami impulsowymi jest coraz silniejszy i nie jest to jedynie przelotna moda. Bacznie śledzimy, co dzieje się w tej dziedzinie i poświęcamy tematowi sporo miejsca w naszym czasopiśmie. Wiele informacji o wzmacniaczach mocy audio można znaleźć w dwuczęściowym artykule Klasa T, czyli nowe i najnowsze wzmacniacze mocy w EdW 9, 10/2000. A w EdW 6/1998 str. 21 zaprezentowany był Wzmacniacz mocy klasy D TDA7482. W Redakcji powstał też model wzmacniacza z kostką TDA7482, pokazany na fotografii 1. Nie został szczegółowo opisany w EdW, ponieważ w siostrzanej Elektronice Praktycznej w tym czasie zaprezentowano podobny projekt na tej kostce.

Fo t . 1

E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h

Na rynku pojawiają się kolejne układy scalone wzmacniaczy klasy D. Tylko wzmacniacze o mocach do kilku watów są wykonywane jako pojedyncze układy scalone. W przypadku wzmacniaczy większej mocy na razie standardem jest dzielenie na dwa układy scalone: część sterującą i stopień mocy. Ma to prozaiczną przyczynę – wzmacniacz klasy D z założenia jest urządzeniem skomplikowanym. Występuje w nim sygnał prostokątny o częstotliwości ponad 100kHz i wielkiej amplitudzie i wynikające stąd impulsy prądowe o dużej wartości i bardzo stromych zboczach. Niezbędnym elementem jest wyjściowy filtr wygładzający, zawierający cewki pracujące przy dużych prądach, które w skrajnym przypadku muszą być ekranowane. Kwestia prowadzenia masy nabiera wyjątkowo ważnego znaczenia. Wszystko to wskazuje, że taki układ może być źródłem bardzo silnych zakłóceń elektromagnetycznych i aby je zminimalizować, potrzeba dużo wiedzy z różnych dziedzin. Drugim ważnym problemem jest stabilność takiego niecodziennego wzmacniacza: skłonność do samowzbudzenia, a nawet samouszkodzenia. Wykorzystanie wzmacniaczy klasy D tylko na pozór wydaje się proste. W rzeczywistości w projekcie trzeba uwzględnić szereg czynników, nieznanych konstruktorom klasycznych wzmacniaczy mocy. Na przykład niektóre układy scalone takich wzmacniaczy są wyjątkowo wrażliwe na subtelne właściwości współpracujących elementów biernych. Przykładowo znana firma National Semiconductor wypuściła zestaw kostek LM4651/LM4652 przeznaczonych do budowy wzmacniacza klasy D o mocy 170W do subwoofera. Według karty katalogowej do odsprzęgania kilku gałęzi zasilania trzeba połączyć równolegle trzy kondensatory o ściśle określonych parametrach i starannie dobranym rozmieszczeniu na płytce. Kostki takie

zostały sprowadzone i przetestowane – dwie płytki pokazane są na fotografii 2. Próby przeprowadzone w redakcji wykazały jednak, iż występują duże kłopoty, w tym wielka wrażliwość na przebieg ścieżek. Nawet w układzie aplikacyjnym zalecanym przez producenta o działaniu czy niedziałaniu wzmacniacza decydują subtelne różnice we właściwościach kondensatorów odsprzęgających.

Fo t . 2

Wzmacniacz taki okazał się wyjątkowo kapryśny. Ewentualni naśladowcy natrafiliby na poważne kłopoty, dlatego nie zdecydowałem się przedstawić tej konstrukcji jako projektu AVT. Za jakiś czas natknąłem się na informację, że Philips wypuścił podobny zestaw pozwalający uzyskać moc ponad 100W i to w pełnym paśmie akustycznym, a nie w roli wzmacniacza do subwoofera. Mając w pamięci perypetie z kostkami LM465x, z podobnymi obawami podszedłem do kostek TDA8927/TDA8929. Powstała płytka próbna ściśle wzorowana na przykładzie z karty katalogowej, gdzie większość elementów to SMD. W pierwszym modelu nie siliłem się na szukanie wszystkich elementów według zaleceń z firmowego wykazu. Jeśli nie miałem

13

Projekty AVT akurat pod ręką elementu SMD, wlutowałem zwykły, przewlekany, niekiedy o nieco innej wartości. Bardzo przyjemnym zaskoczeniem było to, że wzmacniacz wystartował od razu, bez najmniejszych kłopotów. Musiałem tylko dobrać cewki do filtrów wyjściowych i wzmacniacz nadawał się do wykorzystania. Dwie kostki TDA8929/TDA8927 tworzą dwukanałowy wzmacniacz klasy D, pozwalający uzyskać moc wyjściową do 2x80W albo w mostku do 1x150W Według informacji firmowych Philipsa przy mniejszych mocach stopień mocy może pracować bez radiatora. Wstępne próby laboratoryjne potwierdziły parametry elektryczne układu. Później przeprowadziłem subiektywne próby odsłuchowe. Na wzmacniacz podany był sygnał z wysokiej jakości odtwarzacza CD i współpracował z profesjonalnymi kolumnami odsłuchowymi firmy STUDER. Wrażenie było zaskakująco dobre, zwłaszcza że brzmienie można było porównać na miejscu z kilkoma wzmacniaczami klasycznymi dobrej klasy. Szybko oddałem ten atrakcyjny układ do sprawdzenia w Pracowni AVT i do publikacji. Chcę jednak wyraźnie podkreślić, że nie jest to układ dla początkujących, bo aby z zaprezentowanego modułu zrobić użyteczny wzmacniacz, trzeba dodać dobry zasilacz i w przemyślany sposób poprowadzić obwody masy. Dlatego projekt oznaczony jest trzema gwiazdkami. Te trzy gwiazdki nie wskazują na trudności przy budowie modułu, tylko na konieczność uwzględnienia dodatkowych czynników, jak choćby wspomniane prowadzenie mas oraz istotną w tym wypadku sprawę ewentualnych zakłóceń elektromagnetycznych (EMI). Ze względu na specyfikę projektu, nie przewidziano typowego zestawu – kitu B. Zainteresowani mogą nabyć płytki drukowane. Podję liśmy starania by firma Philips udostępniła Czytelnikom Elektroniki dla Wszystkich pewną liczbę układów TDA8927/TDA8929. Jeśli tylko takie próbki trafią do Redakcji zostaną rozdane bezpłatnie Czytelnikom, którzy nadeślą najlepiej uzasadnione listy z prośbami o udostępnienie tych układów. Zgłoszenia należy nadsyłać do końca kwietnia 2003.

Opis układu

Blokowy schemat dwuukładowego, dwukanałowego wzmacniacza pokazany jest na rysunku 1. Kostka TDA8929 zawiera kompletny sterownik, wytwarzający sygnały sterujące dla stopnia mocy – układu TDA8927. Warto zauważyć, że scalony stopień mocy zawiera obwody zabezpieczenia termicznego (+150oC) i zwarciowego – sygnał z tych obwodów wyłącza sterownik i tym samym tranzystory wyjściowe. Dwa kanały wzmacniacza mogą pracować na jeden głośnik według

14

Rys. 1

rysunku 2, i wtedy w konfiguracji BTL warto, by z punktu wi- Rys. 2 dzenia sygnału taktującego oba tory pracowały w przeciwfazie, co zapewni bardziej równomierne obciążenie zasilacza (zasada ta jest realizowana także we wzmacniaczu stereo z rysunku 1 – zwróć uwagę na fazowanie głośników). stereo moc wyjściowa jest nie do pogardzenia: przy 4Ω do 2x60...70W, przy 8Ω do 2x40W. Warto zwrócić uwagę, że wzmacniacze klasy D w związku ze swą budową generalnie słabiej tłumią tętnienia zasilania. W katalogu podana jest wartość SVRR 55dB, w praktyce można się spodziewać tłumienia około 60dB, ale to i tak jest znacznie mniej, w porównaniu z klasycznymi wzmacniaczami, które mają współczynnik SVRR powyżej 70dB. Przy tak dużych mocach stosowanie zasilacza stabilizowanego raczej nie wchodzi w grę. Natomiast napięcie zasilające klasycznego zasilacza niestabilizowanego powinno być możliwie dobrze filtrowane za pomocą kondensatorów o dużej pojemności. We wzmacniaczu klasy D częstotliwość taktowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od górnej częstotliwości przenoszonego pasma. Częstotliwość oscylatora jest wyznaczona przez wartość rezystancji włączonej między ujemny biegun zasilania a nóżkę 7 kostki TDA8929. Zwiększenie częstotliwości taktowania ułatwia oddzielenie przebiegu taktującego od użytecznego, ale też zwiększa straty mocy i zmniejsza moc

Napięcie zasilania: ±15...±30V Prąd spoczynkowy TDA8929: typ. 20mA, max 30mA Prąd w stanie STANDBY (MODE=0V): typ. 30µA, max 100µA Prąd spoczynkowy TDA8927: typ. 35mA, max 45mA Pasmo przenoszenia (-3dB): min. 20Hz...20kHz Wzmocnienie: 30dB±1dB (BTL: 36dB) Impedancja wejściowa: typ 68kΩ, min 45kΩ Tłumienie tętnień zasilania (SVRR) przy 100Hz: 55dB Napięcie stałe na wyjściu: max 150mV Napięcie wyprowadzenia MODE: 0...+5,5V Roboczy zakres temperatur otoczenia: -40...+85oC Zniekształcenia nieliniowe (THD 1kHz, 1W): typ. 0,01%, max 0,05% Zniekształcenia nieliniowe (THD 10kHz, 1W): typ. 0,1% Typowa częstotliwość oscylatora: 320kHz...360kHz Zakres częstotliwości pracy oscylatora: 210kHz...600kHz Maksymalny szczytowy prąd wyjściowy: 7,5A Moc wyjściowa (±25V, 4Ω, THD=10%): typ. 2x65W min 2x60W Moc wyjściowa (±27V, 4Ω, THD=10%): typ. 2x80W min 2x74W Moc wyjściowa (±27V, 4Ω, THD=0,5%): typ. 2x65W min 2x60W Moc wyjściowa (BTL, ±17V, 4Ω, THD=10%): typ. 1x110W min 1x90W Moc wyjściowa (BTL, ±25V, 8Ω, THD=10%): typ. 1x140W min 1x128W Moc wyjściowa (BTL, ±25V, 8Ω, THD=0,5%): typ. 1x112W min 1x100W

Podstawowe parametry układu według rysunku 1 pokazuje tabela 1. Tabela 1 Z danych dotyczących mocy wynika, że ze względu na niezbyt duży maksymalny prąd wyjściowy (7,5A), nie warto obciążać głośnikiem 4Ω wzmacniacza mostkowego (BTL), chyba że chodzi o wzmacniacz o małym napięciu zasilania, np. ±14V do wzmacniacza samochodowego, gdzie napięcie –14V otrzymuje się za pomocą inwertera. Układ BTL na pewno warto obciążyć głośnikiem 8Ω i wtedy przy zasilaniu ±30V teoretycznie można uzyskać moc do 140W i zniekształceniach 0,5% (przy bardzo sztywnym zasilaczu). Także w układzie

E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h

Projekty AVT wyjściową. Z kolei obniżenie częstotliwości oscylatora zwiększa wymagania na filtr wyjściowy. Zalecana częstotliwość oscylatora wynosi ponad 300kHz (przy rezystancji 27kΩ), czyli kilkunastokrotnie więcej niż górna granica pasma akustycznego. Częstotliwość oscylatora można regulować w szerokim zakresie 200kHz...600kHz, zmieniając wspomnianą rezystancję w zakresie 45kΩ...15kΩ. W przypadku wykorzystania dwóch wzmacniaczy BTL częstotliwość taktowania obydwu układów TDA8929 powinna być jednakowa. W przeciwnym razie może być słyszalny stały ton o częstotliwości równej różnicy częstotliwości obu oscylatorów. W takim przypadku końcówki OSC (n.7) obu układów należy zewrzeć i podać na nie zewnętrzny sygnał taktujący. Co ważne, rezystory dołączone do ujemnego bieguna zasilania zostaną wtedy usunięte, a sygnał ten (poziomy TTL) ma być odniesiony do masy, a nie do ujemnego bieguna zasilania, jak pokazuje rysunek 3. Taka różnica poziomu odniesienia automatycznie wyłączy wewnętrzny oscylator i wykorzystany zostanie przebieg podany z zewnątrz. Jak większość scalonych wzmacniaczy mocy system ma możliwość napięciowego wyłączenia wzmacniacza do stanu STANDBY oraz elektronicznego wyciszenia. O stanie wzmacniacza decyduje wartość napięcia na wejściu MODE (nóżka 6): przy napięciach w zakresie 0 do około 1,5V wzmacniacz jest wyłączony (STANBY) i pobiera poniżej 0,1mA prądu. Przy napięciach na wejściu MODE w zakresie 2...3V wzmacniacz na

pewno jest w trybie MUTE – gotowy do pracy, ale wyciszony. Wreszcie dla napięć sterujących 4...5,5V wzmacniacz pracuje. W większości przypadków stosuje się obwody zapewniające płynne narastanie napięcia na nóżce MODE, co zapewnia łagodne, beztrzaskowe włączenie.

Rys. 5

Rys. 3 Rys. 4

Rys. 6 Rys. 7

E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h

15

Projekty AVT wykorzystano śruby M3 z wyjątkowo dużą główką, które łatwo można dokręcić z boku np. szczypcami płaskimi. W płytce z rysunku 8 kondensatory te można przylutować z drugiej strony płytki. Uwaga! Wkładka radiatorowa kostki TDA8927 jest wewnętrznie połączona z ujemnym biegunem zasilania. W konstrukcjach stacjonarnych mały radiatorek będzie trzymał się na wyprowadzeniach układu scalonego. Jeśliby miał być większy, a urządzenie mobilne, narażone na wstrząsy, np. w samochodzie, koniecznie trzeba solidnie umocować radiator do płytki. Jak wspomniałem, wartości elementów nie są krytyczne, co potwierdzają też fotografie modelu.

Warto dodać, że podczas włączania, po przejściu do trybu MUTE, wewnętrzne układy testują, czy wyjścia nie są zwarte do szyn zasilania. W razie wykrycia takiego zwarcia wzmacniacz pozostaje w stanie wyłączonym aż do usunięcia usterki. Procedura taka jest wykonywana tylko podczas włączania. Jest to dodatkowe zabezpieczenie obok czynnego stale typowego zabezpieczenia przeciwzwarciowego, które na bieżąco sprawdza, czy nie jest przekroczony maksymalny prąd wyjściowy. Układ TDA8929 ma wewnętrzny stabilizator +13V względem masy (+11...15V), z którego można pobrać do 10mA prądu dla ewentualnych zewnętrznych urządzeń dodatkowych. Wyjściem tego stabilizatora jest nóżka 19. Jak wskazuje rysunek 4, zniekształcenia harmoniczne są bardzo małe, nie gorsze niż w klasycznych wzmacniaczach klasy AB. Na rysunkach 5 i 6 można znaleźć cenne informacje o mocy strat i sprawności układu. Wynika z nich, że przy większych mocach układ TDA8927 musi być wy- Rys. 8 posażony w radiator. Kostka ta ma rezystancję termiczną Rthja równą Fot. 3 40K/W, więc bez radiatora może rozproszyć co najwyżej 3W mocy. Schemat ideowy proponowanej wersji pokazany jest na rysunku 7. Warto zwrócić uwagę na prowadzenie obwodów masy – obwody masy sygnałowej (GND – oznaczenie czerwone) i masy mocy (QGND – oznaczenie niebieskie). Zarówno schemat ideowy, jak i płytka drukowana są wzorowane na rozwiązaniu proponowanym w katalogu. Zainteresowani szczegółami sięgną do oryginalnych kart katalogowych: http://www.semiconductors.philips. com /acrobat/datasheets/TDA8929T_1.pdf http://www.semiconductors.philips. com /acrobat/datasheets/TDA8927_2.pdf

Fot. 5

Pasmo użyteczne przekracza 20kHz, niemniej przy różnych wartościach głośnika 4Ω, 8Ω górna granica pasma przenoszenia nieco się zmienia ze względu na nieidealne dopasowanie do filtru wyjściowego LC. Gdyby pasmo okazało się za małe, należy sprawdzić i w razie potrzeby skorygować indukcyjność cewek filtru (L2, L4). W wersji stereofonicznej zwory J1, J2 muszą pozostać rozwarte. Gdyby wzmacniacz miał pracować w układzie mostkowym (BTL) jako wzmacniacz jednokanałowy, należy zewrzeć zwory J1, J2, a nie montować elementów R6, R7, C26, C27, a wejściem będzie gniazdo IN1. Można też zewrzeć rezystor R4.

Montaż i uruchomienie

Wzmacniacz można zmontować na płytce pokazanej na rysunku 8. Pomocą w montażu będą fotografie modelu. Jak widać, część to wykorzystane zastępczo zwykłe elementy przewlekane. W modelu tylko ze względu na lepszy wygląd cewki filtru wyjściowego L2, L4 zostały wlutowane od strony opisu. Przy większych mocach cewki te grzeją się i niepotrzebnie podgrzewałyby duże „elektrolity” C34, C35, zmniejszając ich trwałość, dlatego w użytecznym układzie roboczym cewki koniecznie należy wlutować z przeciwnej strony niż te „elektrolity”. Cewki L5, L6, L7 to prosty kawałek drutu z nałożonym ferrytowym koralikiem (perełką).

16

Tylko dla dociekliwych

Fot. 4

Dla niewprawionych istotną trudnością jest wlutowanie maleńkich elementów SMD. Należy też zwrócić uwagę, że także w układzie modelowym Philipsa, pokazanym na fotografii 5, duże „elektrolity” są wlutowane w sposób poważnie utrudniający przykręcenie radiatora. Dlatego w modelu redakcyjnym

Najbardziej dociekliwi zechcą za pomocą R1 zmienić częstotliwość przebiegu taktującego (200kHz...600kHz) i sprawdzić, jak zmienia to właściwości układu. Układ można łatwo dostosować do zasilania pojedynczym napięciem. Wystarczy równolegle do kondensatorów C32 i C33 dołączyć rezystory (odpowiednio 10kΩ, 9,1kΩ). Jak wspomniałem, wartości elementów układu nie są krytyczne. Zmiany wartości o 20...30% nie powinny w istotny sposób pogorszyć parametrów lub uniemożliwić działanie układu. W układach impulsowych zalecane są „elektrolity” o zmniejszonej rezystancji

E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h

Projekty AVT wewnętrznej (LOW ESR). Ja w modelu zastosowałem pierwsze lepsze kondensatory, jakie miałem pod ręką i wszystko w porządku. Lepsze kondensatory mogą mieć pewien niewielki wpływ na właściwości dźwięku. W przypadku braku specjalnych „elektrolitów” typu LOW ESR, należy po prostu stosować kondensatory o danej pojemności o jak największym napięciu pracy – z reguły mają one mniejszą rezystancję ESR. Tu muszę przyznać, że z cewkami sprawa jest dziwna. Dostępne źródła podają, że prąd maksymalny cewki filtru powinien być większy od szczytowej wartości prądu głośnika. Według karty katalogowej w projekcie testowym w filtrze wyjściowym mają pracować cewki firmy Sumida o symbolu CDRH 127-330. Zadałem sobie trud i ściągnąłem katalog tej firmy. Okazało się, że są to cewki SMD o rozmiarach 12x12x8mm – patrz rysunek 9. Jak wskazuje katalog Sumidy (rysunek 10), cewka o indukcyjności 33µH ma prąd maksymalny 3A, a rezystancja wynosi typowo 48mΩ (max 64,8mΩ). Tymczasem wzmacniacz (TDA8927) ma prąd maksymalny 7,5A, więc przy większych mocach proponowane cewki niechybnie nasycą się, co pogorszy tłumienie częstotliwości nośnej. Ponadto przy prądach wyjściowych rzędu 5A wartości skutecznej, w cewkach tych wydzieli się ponad 1,5 wata mocy strat, przez co małe cewki będą się silnie grzały, co może dodatkowo pogorszyć ich parametry. Ja w modelu zastosowałem radykalnie większe cewki toroidalne. W magazynie Wykaz elementów Rezystory

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27kΩ SMD R4-R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ SMD R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ SMD R11,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6Ω SMD R13,R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6Ω SMD R15,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22...24Ω SMD R19,R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33k...39kΩ SMD R24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200k...220kΩ SMD Kondensatory

C1-C7,C15,C17,C32,C33,C36-C39,C44 . . . . . . . .220nF SMD C8,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15nF...22nF SMD C10-C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560pF SMD C14,C16,C24-C27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF C18-C21,C28-C31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF SMD C22,C23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330pF SMD C34,C35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1500…2200µF/35V C40,C41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/40V C43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180pF SMD Półprzewodniki

D1 D2 U1 U2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 5,6V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 7,5V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA8927J . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA8929T SMD

Pozostałe

IN1,IN2 . . . . . . . . . . . . . . .pojedyncze gniazda cinch do druku J1,J2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper L2,L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33µH patrz tekst L5-L7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .koralik ferrytowy na przewodzie OUT1,OUT2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2 S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik 3-pozycyjny Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK3

Płytka drukowana jest dostępna w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-22661.

E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h

Rys. 9 Rys. 10

AVT były tylko cewki o indukcyjności 68µH. Musiałem usunąć podstawkę mocującą i odwinąć część zwo- Rys. 11 jów. Potem po sprawdzeniu pasma przenoszenia okazało się, że trzeba odwinąć więcej zwojów, niż wynikało z teoretycznych obliczeń. Warto podkreślić, iż przedstawiony model jest ściśle wzorowany na projekcie z karty katalogowej. Osoby, które chciałyby same zaprojektować płytkę drukowaną, muszą wziąć pod uwagę, że oba układy scalone powinny być umieszczone jak najbliżej siebie, że trzeba przeanalizować obwody prądowe, starannie zaplanować przebieg obwodów masy i zasilania części „cyfrowej” i „analogowej” oraz starannie odsprzęgać szyny zasilania. Warto zwrócić uwagę, jakie rozwiązania zaproponowali specjaliści Philipsa i potraktować je jako wzór, nie pomijając takich „szczegółów”, jak dławiki z perełek ferrytowych w obwodach zasilania i dublowane kondensatory odsprzęgające. Zaleca się zwarty montaż i możliwie małe wymiary płytki – preferowane są elementy SMD. Podane na schemacie i w wykazie wartości elementów filtru wyjściowego (L2, L3, C14, C16) są rozsądnym kompromisem dającym wystarczające efekty zarówno przy obciążeniu 4Ω, jak i 8Ω. Jeśli ktoś chce, może zmienić wartości tych elementów. Precyzyjne obliczenie czy zasymulowanie filtru wyjściowego jest bardzo trudne ze względu na to, że głośnik nie jest obciążeniem czysto rezystancyjnym i jego impedancja znacząco zmienia się w funkcji częstotliwości. W praktyce obliczając elementy filtru, przyjmuje się, iż obciążenie jest czystą rezystancją (i jest niezależne od częstotliwości). Dla prostego filtru z rysunku 11 wartości elementów oblicz się z prostych wzorów: ω = 2πf

gdzie f to częstotliwość graniczna filtru, zazwyczaj 24…30kHz C = 1 / (1,41*RL*ω) L = 1,41*RL / ω Dla układu z rysunku 12 wzory są następujące: ω = 2πf C = 1,41 / (RL*ω) L = RL / (1,41*ω) Zamiast dwóch kondensatorów dołączonych do masy, można zastosować jeden dołączony równolegle do głośnika i dodatkowo dwa mniejsze kondensatory o pojemności około 0,1...02C zwierające przebieg taktujący do masy według rysunku 13: ω = 2πf gdzie f to częstotliwość graniczna filtru, zazwyczaj 24…30kHz C = 1 / (1,41*RL*ω) L = RL / Rys. 12 (1,41*ω) Zaleca się, by Rys. 13 kondensatory filtru wyjściowego miały napięcie nominalne 2 razy większe niż napięcia spodziewane w układzie (przepięcia, stany przejściowe). Wystarczająco dobre są tu popularne kondensatory poliestrowe MKT. Cewki filtru wyjściowego powinny mieć stabilne właściwości w funkcji temperatury i częstotliwości. Dopuszczalne są cewki na rdzeniach toroidalnych, ale w miarę możliwości zaleca się tu stabilniejsze rdzenie ze szczeliną. Mają one większe pole rozproszenia od „toroidów” i niekiedy trzeba je dodatkowo ekranować. Cewki powinny mieć jak najmniejszą rezystancję szeregową, bo rezystancja szeregowa pogarsza właściwości filtrujące i zmniejsza sprawność (większe straty w cewkach). Piotr Górecki

17