Тда 2822 усилитель для наушников

Тда 2822 усилитель для наушников

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

TDA2822 ( TDA2822M, TDA2822D — усилители класса AB )

Тест, обзор, осциллограммы

Низковольтный двухканальный (стерео) усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме TDA2822 (2 x 1 W) — герой вчерашних дней

Обзор посвящен одноплатному усилителю мощности звуковой частоты (УМЗЧ, УНЧ) класса AB на основе микросхемы TDA2822 номинальной мощностью 2 x 1 Вт.

Микросхема TDA2822 выпускается в корпусах двух типов: для «обычного» монтажа в корпусе MiniDIP8 — TDA2822M; и для поверхностного монтажа — в планарном корпусе TDA2822D . Электрические характеристики микросхемы усилителя в корпусах обоих типов идентичны.

В обзоре будут приведены технические характеристики микросхемы усилителя низкой частоты TDA 2822, кратко разобрана схемотехника тестируемого одноплатного усилителя, показаны осциллограммы работы усилителя, а также сделаны полезные выводы и критические замечания.

Купить плату усилителя на основе TDA 2822 M можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на дату обзора — около $2 .

Так выглядит плата усилителя на странице продавца на площадке Алиэкспресс:

(тестируемый усилитель низкой частоты на TDA 2822 ; изображение с официального сайта AliExpress )

Внешний вид на изображении очень точно соответствует реальному.

Схемы подключения этого усилителя на Алиэкспресс нет, но она и не нужна: на плате досконально всё обозначено.

Микросхема TDA2822 — прямо скажем, не слишком свежей разработки. Её появление на свет относится примерно к 1995 году (т.е. свыше четверти века назад!). Тем не менее, устройства с этой микросхемой выпускаются до сих пор и уходить «на пенсию» микросхема не собирается.

В чём она хороша, а в чём — не очень, обязательно разберёмся!

Усилитель (микросхема) TDA2822 (TDA2822M, TDA2822D) — технические характеристики:

Максимальная выходная мощность на канал	2 x 1 Вт (RL = 8 Ohm , VS=9 V )
Максимально-допустимый ток выхода	1 А (пиковый)
Номинальное напряжение питания	1.8. 15 В
Рекомендуемое сопротивление нагрузки	>= 4 Ом
Коэффициент усиления	39 дБ
Коэффициент нелинейных искажений	0 m W , RL = 32 Ohm )
Шум, приведённый ко входу	2.5 мкВ (макс.)

Полосу пропускания производитель не указал. Видимо, предполагается, что полоса частот не хуже стандартного звукового диапазона 20 Гц — 20 кГц.

Особенностью микросхемы является работа при очень низком напряжении питания (от 1.8 Вольт). В связи с этим особый упор в обзоре будет сделан именно на возможности работы при низковольтном питании 2..3 В.

Кроме того, микросхема требует лишь самой минимальной «обвязки», что делает её удобной в применении.

Полностью все характеристики и типовая схема включения TDA2822 приведены в техническом описании ( datasheet) TDA2822 (PDF, 140 Kb ). Микросхема TDA2822D отличается только типом корпуса — datasheet TDA2822D (PDF, 65 Kb).

Теперь — углубимся в практику и обратимся к внешнему виду тестируемого усилителя.

Внешний вид и конструкция одноплатного 2-канального усилителя класса AB на микросхеме TDA2822

Посмотрим на плату усилителя в различных ракурсах (кликнуть для увеличения, откроется в новом окне):

Как видите, в комплект входит даже ручка для переменного резистора регулировки громкости.

Входной сигнал подаётся через гнездо для трёхштырькового разъёма — джека 3.5 мм.

Все внешние подключения, кроме входного аудиосигнала, осуществляются без помощи пайки — с помощью клеммников под винт, что очень удобно.

Далее — вид сверху:

Здесь видно, что деталей, действительно, очень немного.

Да и даже здесь четыре детали — не совсем обязательные; это — два делителя на резисторах, которые установлены сразу после регулятора громкости.

Особенность механической конструкции — наличие всего одного отверстия под винт для закрепления платы. Но это уже из серии «лучше, чем ничего». 🙂

Ещё один вид сверху — под «скользящим» освещением, чтобы было видно маркировку микросхемы:

Обратная сторона платы:

В следующей главе разберём, что к чему и зачем на этой плате усилителя.

Схемотехника одноплатного стерео усилителя для наушников на микросхеме TDA2822

Посмотрим ещё раз на плату усилителя вертикально сверху:

За исключением входной цепи, плата соответствует типовой схеме, приведённой в datasheet :

Что касается входной цепи, то она включает переменный резистор регулировки громкости номиналом 50К; а за ним идут делители напряжения, состоящие из резисторов 22К 1% и 1.5К 1%.

Итого, коэффициент деления составляет (22+1.5)/1.5 = 15.67.

Соответственно, коэффициент усиления всей платы в максимальном положении регулятора громкости составит 89.12/15.67 = 5.69 ; где 89.12 — коэффициент усиления самой микросхемы (39 дБ, переведённые в «разы»).

В процессе тестирования рассчитанный коэффициент усиления подтвердился с хорошей точностью.

Вернёмся к входной цепи.

Номинал электролитических конденсаторов, подсоединённых к выводам 5 и 8 микросхемы, составляет 10 мкФ (а не 100, как указано на схеме; но здесь это допустимо).

Номинал блокировочного конденсатора по питанию составляет 470 мкФ * 16 В, что полностью одобряем.

На выходе RC-цепочки C6R3 и C7R4 служат для предотвращения самовозбуждения усилителя.

Вот, собственно, и вся схема.

Есть в datasheet ещё и вариант включить эту двухканальную микросхему в режиме одноканального мостового усилителя (для стерео усилителя потребуются две микросхемы).

Но такая схема не подойдёт для работы на стандартные наушники с тремя проводами (общей землёй); она может работать только с независимым подключением динамиков.

Важное замечание: на плате нет диода «защиты от дурака» в цепи питания, в связи с чем перепутывать полярность питания нельзя ни разу.

Испытания УНЧ на микросхеме TDA 2822

При измерениях использовались лабораторный блок питания LW-K3010D (обзор), генератор FY6800 ( обзор), цифровой осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

Ток потребления холостого хода в зависимости от напряжения питания:

При испытаниях, в основном, использовались режимы, приведённые в datasheet ( технических характеристиках) на микросхему TDA2822 :

Но будут и исключения (особые режимы, не приведённые в этой таблице).

Шумы усилителя оказались очень малы и практически не заметны.

Испытания с нагрузкой 4 Ом

Сразу надо сказать, что нагрузка 4 Ом — крайне неблагоприятна для этого усилителя, рассчитанного на работу с наушниками 16-32 Ом. Но раз уж производитель указал, что работа с нагрузкой 4 Ом тоже возможна, то пощады ему не будет!

Итак, напряжение питания 2 В, синус 2 кГц, нагрузка 4 Ом:

На осциллограмме отчётливо видна «ступенька» при переходе через ноль. «Тяжелый» режим дал о себе знать.

Теперь — тот же самый уровень входного сигнала, но напряжение питания поднимаем до 3 Вольт:

Вид сигнала стал вполне благообразным. Таким образом, работа с нагрузкой 4 Ом при напряжении 3 В и выше — возможна, хотя выходная мощность будет небольшой (13.6 мВт в данном случае).

Теперь — осциллограмма при напряжении питания 4.5 В, нагрузка — всё та же (4 Ом), уровень сигнала поднят до наступления видимых искажений:

Мощность на выходе составила 211 мВт. Это ниже, чем для данного напряжения заявил производитель микросхемы; но там она заявлена для искажений в 10%, которые режут слух, как циркулярная пила. 🙂

Испытания с нагрузкой 8 Ом

Это — более мягкий режим, чем нагрузка 4 Ом; но всё равно такая нагрузка более характерна для колонок, чем для наушников.

В этом режиме будет проведена расширенная проверка: не только на синусе, но и на других сигналах.

Первая осциллограмма: напряжение питания 6 В, синус 2 кГц, амплитуда — до заметности искажений:

Мощность на выходе составила 270 мВт (нормально с учётом изложенных выше соображений).

Теперь — прямоугольник 10 кГц, размах — на уровне, близком к ограничению:

На осциллограмме видно, что фронты прямоугольника — не очень крутые.

Теперь — три вида пилообразных сигналов (треугольник, прямая и обратная пила), снятых при напряжении питания 6 В, нагрузка 8 Ом, частота 2 кГц, размах — на уровне, близком к ограничению:

Линейность сигналов на выходе — на хорошем уровне, но медлительность фронтов портит вершины двух последних сигналов.

Теперь — три эксперимента по «выжиманию» мощности из микросхемы.

Сигнал — синус 2 кГц при напряжении питания 9 В, нагрузка 8 Ом, амплитуда — на уровне, близком к ограничению:

Мощность на выходе составила 632 мВт.

Сигнал — прямоугольник 2 кГц при напряжении питания 9 В, нагрузка 8 Ом, размах — на уровне, близком к ограничению:

Скос вершин вызван наличием разделительного конденсатора на выходе и проблемой микросхемы не является.

Мощность на выходе составила 1.43 Вт (очень хорошо!).

Нагрев микросхемы в двух последних случаях был сильным, но не угрожающим её жизни и здоровью.

И, последний эксперимент на максимум мощности.

Сигнал — синус 2 кГц при напряжении питания 15 (!) В, нагрузка 8 Ом, размах — на уровне, близком к ограничению:

Мощность на выходе составила 1.79 Вт, но радости в этом мало.

На осциллограмме заметны сильные искажения: заостренная положительная полуволна и «тупая» отрицательная.

Нагрев микросхемы был не только сильным, но и опасным для неё; эксперимент пришлось прекратить через 20 секунд после начала. Мораль: такой режим никуда не годится.

Испытания с нагрузкой 16 Ом

С такой нагрузкой будет сделано только одно измерение: синус 2 кГц, питание 6 В, амплитуда — до наступления видимых искажений:

За счёт более лёгкой нагрузки амплитуда по напряжению чуть поднялась по сравнению с нагрузкой 8 Ом, но снизился ток, и, соответственно, снизилась мощность до 165 мВт.

Испытания с нагрузкой 32 Ом

Здесь тоже не будем проверять при сложных сигналах, но проверим при двух разных напряжениях питания.

Первое измерение — синус 2 кГц, питание 6 Вольт, амплитуда — до наступления видимых искажений:

Мощность на выходе составила 95 мВт.

Теперь снова возвращается к теме низковольтного питания.

Тестируем на синусе 2 кГц, питание — 2 В, амплитуда — до наступления видимых искажений:

Мощность на выходе — 3.4 мВт. Это — совсем немного, но факт работоспособности при низковольтном питании без существенных искажений подтверждается; что оцениваем положительно.

Амплитудно-частотная характеристика (напряжение питания 6 В, нагрузка
8 Ом)

АЧХ снималась с помощью подачи на вход усилителя сигнала с линейно-нарастающей частотой; а затем фиксировалась осциллограмма, снятая по максимумам сигнала. Она и представляет собой АЧХ усилителя.

Первый проход, диапазон 10 Гц — 40 кГц:

Один период повторения сигнала с линейно-нарастающей частотой отмечен красной рамкой, он и представляет собой АЧХ в диапазоне 10 Гц — 40 кГц.

Масштаб графика по горизонтали — 3.56 кГц/деление.

Полоса по уровню минус 3 дБ составила около 25 кГц.

Таким образом, формально стандарт полосы в 20 кГц выполнен, но как-то без особого запаса и энтузиазма. Могло бы быть и получше; причём даже по технологиям четвертьвековой давности.

Что касается полосы в области нижних частот, то она, в основном, определяется RC- цепочкой, состоящей из электролитического конденсатора 470 мкФ (на выходе) и сопротивления нагрузки.

Соответственно, при разной нагрузке разной будет и полоса.

Нагрузка 4 Ом — около 80 Гц,
8 Ом — 40 Гц,
16 Ом — 20 Гц,
32 Ом — 10 Гц.

Окончательный диагноз одноплатного 2-канального усилителя мощности звуковой частоты на микросхеме TDA2822

В целом усилитель показал себя положительно, но особых восторгов не вызвал.

С нагрузкой 4 Ом хотя он и может работать, но не при самых низких напряжениях; и при этом работа будет сопровождаться ощутимыми потерями из-за относительно большого остаточного напряжения на выходных транзисторах.

Начиная с сопротивления нагрузки 8 Ом работа усилителя будет более качественной во всех смыслах.

А при работе на наушники 16 — 32 Ом придраться уже будет почти не к чему, кроме верхней границы частотного диапазона. Для «выпрямления» АЧХ обязательно потребуется регулятор тембра или иной способ компенсации снижения АЧХ на высоких частотах.

Окончательный вердикт: можно пользоваться этим усилителем для его использования совместно с наушниками «бюджетного» или среднего класса, включая высокоомные.

Для работы с наушниками высокого класса желательно использовать более качественные усилители.

Обзоры других усилителей класса AB — здесь.

Обзоры усилителей класса D — здесь.

Весь раздел «Сделай сам! ( DIY) » — здесь.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Искренне Ваш,
Доктор
24 января 2021 г.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

Источник