Семь шагов в электронику - [19]

Следствием второго требования является очень низкая чувствительность усилителя. Если для обычных усилителей «стандартной» чувствительностью является 100–250 мВ, то для нормальной работы нашего усилителя потребуется 1–1,5 В, а то и больше. Поэтому усилитель класса D требует наличия, как минимум, одного дополнительного каскада усиления.

Печатная плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 45x35 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», файл 1.DXF) и посмотреть на рис. 4.4.

Рис. 4.4.Разводка печатной платы (45x35 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 4.5

.

Рис. 4.5.Схема расположения деталей

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.6.

Рас. 4.6.Внешний вид усилителя класса D на микросхемах

Наладка. Настройка усилителя достаточно проста — нужно вместо динамической головки подсоединить к выходу лампу накаливания на напряжение не ниже напряжения питания усилителя, и, вращая резистор R3, добиться минимальной яркости ее свечения.

 Примечание.

Собранный нами усилитель— это, скорее, игрушка, призванная продемонстрировать возможности усилителя класса D, поэтому по ней даже не снят ролик.

Дело в том, что биполярные транзисторы в выходных каскадах усилителя класса D ведут себя не лучшим образом — у них достаточно большое падение напряжения в открытом состоянии, и достаточно большое время перехода из открытого состояния в закрытое.

Гораздо лучше в выходных каскадах усилителей класса D ведут себя полевые транзисторы, специально спроектированные для работы в ключевом режиме.

Принципиальная схема. Схема такого варианта усилителя приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7.Принципиальная схема с выходным каскадом на полевом транзисторе

В ней пришлось применить одну импортную микросхему — драйвер полевых ключей IR2104 (аналогов ее наша отечественная промышленность не выпускает). Этот вариант усилителя ничем, кроме выходного каскада, не отличается от предыдущей схемы. Выходной каскад же собран по типовой схеме для микросхемы IR2104 и, в свою очередь, тоже никаких особенностей не имеет.

Печатная плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 50x35 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», файл 2.DXF) и посмотреть на рис. 4.8.

Рис. 4.8.Разводка печатной платы (50x35 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 4.9.

Рис. 4.9.Схема расположения деталей

Налаживание. Настройку усилителя выполняют так же, как это делалось в предыдущей схеме.

Радиаторы для усилителя. Во многих случаях усилитель класса D может обойтись без радиаторов. Если же они все-таки необходимы, расчет их ведется так же, как расчет радиаторов для обычных усилителей, но рассеиваемая мощность принимается равной не 25 % от выходной, а 5 % от выходной для частоты генератора до 80 кГц, и 10 % для частоты генератора более 80 кГц. Более точный расчет начинающему радиолюбителю выполнить будет трудно.

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.10.

Рис. 4.10.Внешний вид усилителя класса D с выходным каскадом на полевом транзисторе

_{Смотрим ролик. Работу усилителя демонстрирует ролик «Видеоурок 4» — > «Усилитель класса D на микросхемах» на прилагаемом диске.}

Усилитель класса D на микроконтроллере

Принципиальная схема. Это почти невероятно, но это так! Конечно, в микроконтроллере нет ни генератора пилообразного напряжения, ни компаратора, но зато в нем есть аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и управляемый генератор, у которого можно изменять ширину импульса при неизменной частоте следования импульсов (ШИМ-генератор).

Схема этого усилителя приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11.Принципиальная схема усилителя класса D на микроконтроллере

Принцип работы усилителя достаточно прост:

♦ с помощью АЦП измеряется величина звукового сигнала на входе микроконтроллера;

♦ в соответствии с измеренной величиной устанавливается ширина импульсов генератора;

♦ цикл измерения и установки повторяется снова.

Сигнал с выхода генератора поступает на точно такой же выходной каскад, какой был применен во втором варианте усилителя класса D на микросхемах.

Печатная плата. Усилитель собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 47,5x25 мм.

Разводку печатной платы (в зеркальном изображении) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», файл 3.DXF) и посмотреть на рис. 4.12.

Рис. 4.12.Разводка печатной платы (47,5x25 мм, в зеркальном изображении)

Схема расположения деталей приведена на рис. 4.13.

Рис. 4.13.Схема расположения деталей

Налаживание. Настройку усилителя выполняют в точности так же, как это делалось в предыдущей схеме. Программу для микроконтроллера (включая исходные тексты) можно скачать с диска, прилагаемого к книге («Видеоурок 4», раздел «SOFT»).

Внешний вид устройства приведен на рис. 4.14.

Рис. 4.14.Внешний вид усилителя класса D на микроконтроллере

_{Смотрим ролик. Работу усилителя демонстрирует ролик: «Видеоурок 4» — > «Усилитель класса D на микроконтроллере» на прилагаемом диске.}