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無線電子工学および電気工学の百科事典 TDA2030チップ上の車載用ULFの可能性。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
ST Microelectronics の TDA2030A 低周波増幅器チップは、アマチュア無線家の間で当然の人気を博しています。 高い電気的特性と低コストを備えているため、最小コストで最大 18 W の電力を備えた高品質の ULF を組み立てることができます。 しかし、誰もがその「隠れた利点」を知っているわけではありません。この IC には、他にも多くの有用なデバイスを組み込むことができることがわかりました。 TDA2030A チップは、18W の Hi-Fi クラス AB パワーアンプまたは最大 35W の VLF ドライバーです (強力な外部トランジスタを使用)。 それは、大きな出力電流、低高調波および相互変調歪み、増幅された信号の広い帯域幅、非常に低いレベルの固有ノイズ、組み込みの出力短絡保護、動作点を維持する自動電力損失制限システムを提供します。 IC の出力トランジスタは安全な場所に置いてください。 組み込みの熱保護機能により、水晶が 145°C を超えると IC が確実にオフになります。 超小型回路はペンタワット パッケージで作成され、5 つのピンがあります。 まず、ICの標準的な使用法であるベースアンプのいくつかのスキームを簡単に考えてみましょう。 典型的な TDA2030A スイッチング回路を図 1 に示します。 XNUMX。
マイクロ回路は、非反転増幅器の方式に従って接続されます。 ゲインは、OOS 回路を構成する抵抗 R2 と R3 の抵抗値の比によって決まります。 式 Gv=1+R3/R2 で計算され、抵抗器の 2 つの抵抗値を選択することで簡単に変更できます。 これは通常、抵抗 R2 を使用して行います。 式からわかるように、この抵抗器の抵抗値を下げると、ULF のゲイン (感度) が上がります。 コンデンサＣ２の静電容量は、最低動作周波数におけるその静電容量Ｘｃ＝１／２ΔｆＣがＲ２の少なくとも５分の１であるという事実に基づいて選択される。 この場合、1 Hz Xs の周波数で2=1/6,28*40*47*10-6=85 オーム。 入力抵抗は抵抗 R1 によって決まります。 VD1、VD2 として、電流 I の任意のシリコン ダイオードを使用できます。PR0,5 ... 1 A および UOBR KD100、KD209、226N1 などの 4007 V 以上。 ユニポーラ電源を使用した場合の IC のスイッチオン回路を図 2 に示します。 XNUMX.
分圧器 R1R2 と抵抗 R3 はバイアス回路を形成し、IC の出力 (ピン 4) で電源電圧の半分に等しい電圧を得ます。 これは、入力信号の両方の半波を対称的に増幅するために必要です。 Vs=+36 V でのこの回路のパラメータは、図 1 に示す回路のパラメータに対応します。 18、±3 Vの電源から電力を供給された場合。強力な外部トランジスタを備えたULFのドライバーとしてマイクロ回路を使用する例を図に示します。 XNUMX.
Vs = ± 18 V、負荷 4 オームの場合、アンプは 35 ワットの電力を発生します。 抵抗器 R3 と R4 は IC の電源回路に含まれており、電圧降下はトランジスタ VT1 と VT2 に対してそれぞれ開いています。 出力電力 (入力電圧) が低い場合、IC が消費する電流は小さく、抵抗 R3 と R4 の電圧降下はトランジスタ VT1 と VT2 を開くのに十分ではありません。 マイクロ回路の内部トランジスタが動作します。 入力電圧が増加すると、出力電力と IC の消費電流が増加します。 値が 0,3 ... 0,4 A に達すると、抵抗 R3 と R4 の両端の電圧降下は 0,45 ... 0,6 V になります。トランジスタ VT1 と VT2 が開き始め、内部トランジスタに並列に接続されます。 ICの。 負荷に供給される電流が増加し、それに応じて出力電力が増加します。 VT1およびVT2として、KT818、KT819など、適切な電力の相補トランジスタの任意のペアを使用できます。 ICをオンにするためのブリッジ回路を図4に示します。 四。
IC DA1の出力からの信号は、分周器R6R8を介して反転入力DA2に供給されます。これにより、マイクロ回路の逆位相での動作が保証されます。 この場合、負荷の電圧が上昇し、その結果、出力電力が増加します。 Vs=±16 V、負荷 4 オームで、出力電力は 32 ワットに達します。 5 バンド、XNUMX バンド ULF のファンにとって、この IC は理想的なオプションです。これは、アクティブなローパスおよびハイパス フィルターを直接組み立てることができるためです。 XNUMX バンド ULF のスキームを図 XNUMX に示します。 XNUMX.
低周波チャネル（LF）は、強力な出力トランジスタを使用したスキームに従って作成されます。 IC DA1の入力には、ローパスフィルタR3C4、R4C5が含まれ、ローパスフィルタR3C4の最初のリンクが増幅回路に含まれています。 このような回路設計により、（リンク数を増やすことなく）簡単な手段でフィルタ周波数応答の十分に高い勾配を得ることができます。 アンプの中間周波数 (MF) および高周波 (HF) チャネルは、それぞれ IC DA2 および DA3 上の一般的な回路に従って組み立てられます。 ミッドレンジ チャンネルの入力には、ハイパス フィルター C12R13、C13R14 およびローパス フィルター R11C14、R12C15 が含まれており、これらを合わせて 300 ～ 5000 Hz の帯域幅を提供します。 RF チャネル フィルタは、エレメント C20R19、C21R20 に取り付けられています。 ローパスフィルターまたはハイパスフィルターの各リンクのカットオフ周波数は、式fCP \u160d 2030 / RCで計算できます。ここで、周波数fはヘルツ、R - キロオーム、C - マイクロファラッドで表されます。 ここに示した例は、IMC TDA3,4A をベースアンプとして使用する可能性をすべて網羅しているわけではありません。 したがって、たとえば、マイクロ回路用のバイポーラ電源 (図 1) の代わりに、ユニポーラ電源を使用できます。 これを行うには、図に示すように、電源のマイナスを接地し、非反転 (ピン 2) 入力にバイアスを印加する必要があります。 1 (エレメント R3-R2 および C4)。 最後に、ピン XNUMX と負荷の間の IC の出力で、電解コンデンサをオンにし、回路から -Vs 回路に沿ったブロッキング コンデンサを除外する必要があります。 このチップの他の可能な用途を検討してください。 TDA2030A IC は、強力な出力段と非常に優れた性能を備えたオペアンプにすぎません。 これに基づいて、その非標準の包含のためのいくつかのスキームが設計され、テストされました。 回路のいくつかは、ブレッドボード上で「ライブ」でテストされ、いくつかは、Electronic Workbench プログラムでシミュレートされました。 パワフルなシグナルリピーター
デバイスの出力での信号 図。 6 は入力の形状と振幅を繰り返しますが、より強力です。 回路は低抵抗負荷で動作できます。 リピータは、たとえば、電源を増幅したり、低周波発生器の出力を増加させたりするために使用できます (スピーカーヘッドまたは音響システムを直接テストできるようにするため)。 リピータの動作周波数帯域は、DC から 0,5 ... 1 MHz まで線形であり、低周波発生器としては十分です。 昇圧電源
マイクロ回路は信号リピータとして含まれており、出力電圧（ピン4）は入力（ピン1）と等しく、出力電流は3,5 Aに達することがあります。内蔵保護のおかげで、回路は短絡を恐れません負荷の回路。 出力電圧の安定性は、リファレンスの安定性によって決まります。 ツェナーダイオード VD1 図. 7 および一体型スタビライザー DA1 図。 8. 当然のことながら、図に示されている図によると。 7および図。 8、異なる電圧のスタビライザーを組み立てることができます。チップによって消費される合計（合計）電力が20ワットを超えてはならないことを考慮する必要があります。 たとえば、12 V と 3 A の電流の安定器を構築する必要があります。U を生成する既製の電源 (変圧器、整流器、フィルター コンデンサー) があります。PI= 必要な負荷電流で 22 V。 次に、マイクロ回路Uで電圧降下が発生しますIC=UPI -U出口 = 22 V -12 V = 10 V、負荷電流が 3 A の場合、消費電力は値 P に達します。RAS=UIC*IН \u10d 3V * 30A \u2030d XNUMX W、これは TDAXNUMXA の最大許容値を超えています。 IC の最大許容電圧降下 次の式を使用して計算できます。 UIC= PRAS.MAX /私Н この例では UIC\u20d 3 W / 6,6 A \uXNUMXd XNUMX V したがって、整流器の最大電圧は UPI =U出口+UIC \u12d 6,6V + 18,6 V \uXNUMXd XNUMX V.トランスでは、二次巻線の巻数を減らす必要があります。 バラスト抵抗の抵抗 図に示す回路のR1。 7 は、次の式を使用して計算できます。 R1 = ( UPI -UST）/私ST, どこでST そして私ST - それぞれ、ツェナーダイオードの安定化の電圧と電流。 安定化電流の制限は参考書に記載されていますが、実際には、低電力ツェナー ダイオードの場合、7 ～ 15 mA (通常は 10 mA) の範囲で選択されます。 上記の式の電流がミリアンペアで表される場合、抵抗値はキロオームで得られます。 シンプルな実験用電源
電源の電気回路を図 9 に示します。 1. ポテンショメータ RXNUMX を使用して IC の入力の電圧を変更することにより、連続的に調整可能な出力電圧が得られます。 マイクロ回路によって与えられる最大電流、出力電圧に依存し、IC の同じ最大消費電力によって制限されます。 次の式を使用して計算できます。 I最大 = PRAS.MAX / うIC たとえば、出力電圧がUの場合出口 \u6d XNUMX V、マイクロ回路Uで電圧降下が発生しますIC =UPI -U出口 \u36d 6 V - 30 V \uXNUMXd XNUMX V したがって、最大電流は I最大 = 20 W / 30 V = 0,66 A. U で出口 = 30 V の場合、IC での電圧降下は無視できる (3,5 V) ため、最大電流は最大 6 A に達する可能性があります。 安定化された実験用電源
電源の電気回路を図 10 に示します。 1. 安定化された基準電圧のソースである DA15 チップは、VD1 ツェナー ダイオードと抵抗 R1 で組み立てられた 1 V のパラメトリック スタビライザーによって給電されます。 IC DA36 に +7805 V 電源から直接電力を供給すると、故障する可能性があります (IC 35 の最大入力電圧は 2 V です)。 IC DA1は、非反転増幅器のスキームに従って接続され、そのゲインは4 + R2 / R6として定義され、3に等しくなります。したがって、ポテンショメータR5によって調整されると、出力電圧は値をとることができますほぼゼロから6 V * 30 = 9 Vまで。最大出力電流については、この回路では、上記のすべてが単純な実験用電源に当てはまります（図0）。 より低い安定化出力電圧が予想される場合 (たとえば、U で 20 ～ XNUMX VPI = 24 V)、要素 VD1、C1 を回路から除外することができ、R1 の代わりにジャンパーを取り付けることができます。 必要に応じて、抵抗R2またはR4の抵抗値を選択することにより、最大出力電圧を変更できます。 調整可能な電流源
スタビライザーの電気回路を図 11 に示します。 2. IC DA2 (ピン XNUMX) の反転入力では、負荷抵抗を介した OOS の存在により、電圧 U が維持されます。BX. この電圧の影響下で、電流 I が負荷を流れます。Н =UBX /R4. 式からわかるように、負荷電流は負荷抵抗に依存しません (もちろん、IC の最終的な供給電圧による特定の制限まで)。 したがって、U を変更するBX ポテンショメータ R5 を使用してゼロから 1 V まで、固定抵抗値 R4=10 オームで、負荷を流れる電流を 0...0,5 A 以内に調整できます。 充電電流は充電サイクル全体を通して安定しており、バッテリーの放電の程度や主電源の不安定性には依存しません。 ポテンショメータ R1 を使用して設定された最大充電電流は、抵抗 R4 の抵抗値を増減することによって変更できます。 たとえば、R4=20 オームでは 250 mA の値になり、R4=2 オームでは 2,5 A に達します (上記の式を参照)。 この回路では、定電圧回路と同様に最大出力電流の制限が有効です。 強力な電流安定器のもう 1 つの用途は、電圧計を線形スケールで使用して低抵抗を測定することです。 実際、電流値をたとえば3 Aに設定すると、オームの法則に従って3オームの抵抗を持つ抵抗器を回路に接続することで、その両端の電圧降下が得られます U = l * R = l A * 3 オーム = 7,5 V、たとえば 7,5 オームの抵抗を持つ抵抗器を接続すると、3 V の電圧降下が得られます。もちろん、この電流で測定できるのは強力な低抵抗抵抗器だけです (1 A は 3 W、7,5 V * 1 A \u7,5d XNUMX W) ですが、測定電流を減らして、測定限界の低い電圧計を使用することができます。 強力な方形波発生器
矩形パルスの強力なジェネレーターのスキームを図12に示します。 図 13 (バイポーラ供給) および図 12。 XNUMX (単電源)。 この回路は、例えば、盗難警報装置で使用することができます。 超小型回路はシュミットトリガーとして含まれており、回路全体が古典的な緩和RC発振器です。 図XNUMXに示した回路の動作を考えてみましょう。 XNUMX. 電源投入の瞬間に、IC の出力信号が正の飽和レベル (U出口 = +UPI）。 コンデンサ C1 は、時定数 C3 R3 で抵抗 R1 を介して充電を開始します。 CXNUMX の電圧が正電源の電圧の半分に達すると (+UPI/ 2)、IC DA1 は負の飽和状態に切り替わります (U出口 =-UPI）。 コンデンサ C1 は抵抗 R3 を介して放電を開始し、同じ時定数 Cl R3 から電圧 (-UPI / 2) IC が正の飽和状態に戻るとき。 このサイクルは、電源の電圧に関係なく、2,2C1R3 の周期で繰り返されます。 パルス繰り返し率 次の式を使用して計算できます。 f=2,2/3*RXNUMXCl。 抵抗がキロオームで表され、静電容量がマイクロファラッドで表される場合、周波数はキロヘルツで表されます。 強力な低周波サイン波発生器
正弦波振動の強力な低周波発生器の電気回路を図14に示します。 1. 発生器は、要素 DA1 と C2、R2、C4、R2 によって形成されるウィーン ブリッジ方式に従って組み立てられ、PIC 回路に必要な位相シフトを提供します。 Cl、C2およびR4、R3の同じ値でのICの電圧ゲインは、正確に2に等しくなければなりません.Kuの値が低いと振動が減衰し、値が高いと出力信号の歪みが発生します。急激に増加します。 電圧ゲインは、ランプ ELI、EL3 のフィラメントの抵抗と抵抗 R3、RXNUMX によって決まり、Ky = RXNUMX / RXNUMX + R に等しくなります。EL1,2. ランプELI、EL2は、OOS回路で可変抵抗を持つ要素として機能します。 出力電圧が増加すると、加熱によりランプのフィラメントの抵抗が増加し、ゲインDA1が減少します。 これにより、発生器の出力信号の振幅が安定し、正弦波の歪みが最小限に抑えられる。 出力信号の可能な最大振幅での歪みを最小限に抑えるには、調整抵抗 R1 を使用します。 出力信号の周波数と振幅に対する負荷の影響を排除するために、R5C3回路がジェネレータ出力に含まれています。 発生する振動の周波数 次の式で決定できます。 f=1/2piRC. このジェネレーターは、スピーカーヘッドや音響システムの修理やテストなどに使用できます。 結論として、マイクロ回路は少なくとも200 cmの冷却表面積を持つラジエーターに取り付ける必要があることに注意する必要があります2. 低周波増幅器用のプリント回路基板を配線するときは、入力信号用の「アース」バス、電源および出力信号が異なる側から接続されていることを確認する必要があります（これらの端子への導体は、お互いの継続ではなく、「星」の形で一緒に接続されています）」）。 これは、AC ハムを最小限に抑え、最大出力に近い出力電力で発生する可能性のあるアンプの自励を排除するために必要です。 雑誌「Radioamator」の資料によると 出版物: cxem.net
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