Wzmacniacz stereo 2x22W na układzie (TDA1554).pdf

Wzmacniacz stereofoniczny 2x22W

z układem

TDA1554

Właściwości

· Duża moc wyjściowa przy

niewielkim napięciu zasilającym

uzyskana dzięki pracy wzmac−

niaczy w układzie mostkowym.

· Zasilanie z akumulatora lub

zasilacza sieciowego.

· Bardzo prosta konstrukcja nie

wymaga stosowania płytki

drukowanej.

· Współpraca z głośnikami 2x4 W

lub 2x8 W .

2104

Do czego to służy?

W praktyce elektronika często za−

chodzi potrzeba wykonania wzmac−

niacza o mocy kilku...kilkunastu wa−

tów. Nie zawsze zbudowanie wzmac−

niacza jest celem samym w sobie.

Niekiedy chodzi o zastąpienie

w fabrycznym sprzęcie uszkodzo−

nego starego wzmacniacza na tran−

zystorach, szkoda bowiem czasu na

grzebanie się w starociach. Kiedy in−

dziej trzeba zrobić “dopałkę” do ist−

niejącego wzmacniacza małej mocy,

choćby do karty komputerowej czy

starego radia samochodowego.

Najważniejsze parametry

układu TDA1554Q:

· Zakres roboczego napięcia

zasilającego: 6...18V

· Prąd spoczynkowy: typ. 80mA,

max 160mA

· Prąd w stanie “uśpienia”

(U 14 =0V): typ. 0,1µA

· W zależności od napięcia

zasilającego, impedancji

obciążenia i zastosowanego

radiatora można uzyskać moc

użyteczną od kilku do ponad

2x25W.

Rys. 1. Schemat aplikacyjny (wersja mostkowa) układu TDA1554Q.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

WYKAZ ELEMENTÓW

Kondensatory

C1, C2: 220nF

C3: 100nF ceramiczny

C4: 2200µF (opcja)

Półprzewodniki

U1: TDA1554Q

Różne

S: wyłącznik jednobiegunowy

nia przewodów zasilających i masy

przedwzmacniacza (sygnałowej). Jest to

bardzo ważna sprawa we wszelkich

wzmacniaczach mocy. Błędne połącze−

nie masy może spowodować samo−

wzbudzenie. Przy wykonywaniu mode−

lu nie wystąpiły jakiekolwiek trudnoś−

ci.

Rys. 2. Schemat montażowy.

W modelu nie zmontowano konden−

satora C4.

Bezpośrednio na koncówkach układu

scalonego zmontowano tylko kondensa−

tor C3 zabezpieczający przed samo−

wzbudzeniem.

Przy zasilaniu z akumulatora, kon−

densator C4 o pojemności 2200µF na−

leży stosować w przypadku, gdy

wzmacniacz nie jest umieszczony bez−

pośrednio przy akumu−

latorze.

Przy zasilaczu sie−

ciowym pojemność tę

stanowić będzie kon−

densator filtru zasila−

cza. Ponieważ pobór

prądu w szczytach

wysterowania jest rzę−

du kilku amperów na−

leży zastosować więk−

sze pojemności, oko−

ło 6800...10000µF lub

więcej. Kondensator

filtrujący (C4) powinien

być umieszczony blis−

ko układu scalonego.

Solidne lutowanie i za−

mocowanie wszystkich części ma szcze−

gólne znaczenie w urządzeniach na−

rażonych na wstrząsy, np. w samocho−

dzie.

Stosując zasilacz niestabilizowany

należy oczekiwać, że przy obciążeniu

2x8 W moc wyjściowa będzie rzędu

2x10...15W zależnie od parametrów

użytego zasilacza.

Jak to działa?

Układ jest przeznaczony w pierw−

szym rzędzie do zasilania z akumulato−

ra samochodowego, możliwe jest też

użycie zasilacza sieciowego o odpo−

wiedniej mocy.

Na rysunku 1 pokazano schemat

aplikacyjny ukladu TDA1554Q pracują−

cego w układzie mostkowym (ang.

BTL). Dzięki temu możliwe jest osiągnię−

cie znacznej mocy przy niewielkim na−

pięciu zasilającym.

Układ posiada wbudowane zabezpie−

czenia przeciwzwarciowe i termicz−

ne.

Kostka, jak wszystkie układy “sa−

mochodowe” jest wyposażona w koń−

cówkę MUTE/STANDBY (n. 14).

Wielkość napięcia napięcia na tej

końcówce decyduje o stanie układu.

Przy napięciu na tej końcówce w za−

kresie 0...2V układ jest wyłączony − po−

biera ze źródła zasilania prąd rzędu mik−

roamperów. Przy zwarciu do plusa zasi−

lania układ pracuje normalnie, a przy

napięciach rzędu 4...5V układ jest przy−

gotowany do pracy ale nie przepuszcza

sygnału (MUTE).

W typowym układzie pracy kostka

cały czas jest pod napięciem, a do jej

włączania stosuje się niewielki wyłącznik

w obwodzie nóżki 14.

Według danych katalogowych przy

zasilaniu napięciem 14,4V i obciążeniu

2x4 W można uzyskać moc wyjściową

2x22W przy zniekształceniach 10%. Po−

bór prądu wynosi przy tym ponad 5A.

W zastosowaniach innych niż samo−

chodowe stosuje się powszechnie obcią−

żenie 8 W . Przy takim obciążeniu moc

wyjściowa będzie o około 40% mniej−

sza, ale mniejsze będą też straty mocy

(grzanie) i wystarczy zastosować nie−

wielki radiator z kawałka blachy. Taki

radiator można wyko−

nać z blachy aluminio−

wej o grubości 2...3mm

i powierzchni około

70cm 2 .

W przypadku zasi−

lania napięciem wy−

ższym niż napięcie

akumulatora samocho−

dowego należy pamię−

tać o wewnętrznym ob−

wodzie zabezpieczają−

cym, który wyłącza

wzmacniacz gdy napię−

cie zasilające przekro−

czy 18V . Może to być

przyczyną przykrych

niespodzianek przy za−

silaniu z niestabilizowanego zasilacza

sieciowego. W stanie spoczynku, gdy

napięcie zasilania przekroczy 18V, układ

wyłączy się i po prostu nie będzie

wzmacniał podawanego sygnału − za−

chowa się jakby był uszkodzony. Po ob−

niżeniu napięcia zasilającego znów bę−

dzie pracował normalnie.

Montaż i uruchomienie

Montaż wzmacniacza z układem

TDA1554Q nie powinien nastręczyć

żadnych trudności. Pomocą będzie rysu−

nek 2. Należy zwrócić uwagę na sposób

prowadzenia masy i miejsca dołącze−

Piotr Górecki

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako "kit szkolny" AVT−2104.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

Uwaga!

Jeśli napięcie

zasilające przekro−

czy 18V, wbudowane

zabezpieczenie

wyłączy układ. Po

obniżeniu napięcia

zasilającego

wzmacniacz znów

będzie pracował

normalnie.

Automatyczny włącznik oświetlenia

2031

Do czego to służy?

Odpowiedź jest prosta: proponowane

urządzenie służy jednej z najpiękniej−

szych cech człowieka − lenistwu. No,

może nie najpiękniejszej, ale z pewnoś−

cią cechy najbardziej pobudzającej czło−

wieka do twórczego działania. Zasta−

nówmy się − przecież historia większości

ważnych dla rozwoju cywilizacji odkryć

rozpoczynała się od tego, ze komuś się

czegoś nie chciało robić. Komuś nie

chciało się nosić na plecach ciężarów i...

wynalazł koło. Jeszcze bardziej leniwi

ludzie doprowadzili do wynalezienia ko−

lei żelaznych, samochodów, kompute−

rów i innych “dobrodziejstw” jakimi ob−

sypuje nas cywilizacja końca XX wieku.

Ostatnio, w dobie wszechwładnie panu−

jących komputerów, lenistwo przejawia

się w nieco innej postaci niż dawniej: za−

miast “Co tu zrobić aby nic nie robić?”

przyjęliśmy nową dewizę: “Co tu wymyś−

leć, aby nie myśleć?”

Wracajmy jednak do naszego urzą−

dzenia, które − jak powiedziano − jest ob−

jawem krańcowego wręcz lenistwa

i przeznaczone jest dla osób, którym

nie chce się nawet zapalić światła w ła−

zience czy toalecie. Podstawową, choć

nie jedyną funkcją proponowanego ukła−

du jest automatyczne zapalanie i ga−

szenie światła w pomieszczeniu. Zasa−

da działania urządzenia jest następują−

ca: pierwszy impuls odebrany przez

układ włącza dowolne urządzenie elekt−

ryczne, drugi je wyłącza. Impulsy steru−

jące pracą włącznika mogą pochodzić

np. z czujnika kontaktronowego umiesz−

czonego w drzwiach. Tak więc rodzaj

pomieszczeń, w których włącznik może

znaleźć zastosowanie jest ściśle okreś−

lony: są to pomieszczenia, do których

drzwi są stale zamknięte, w których mo−

że przebywać w danym momencie tylko

jedna osoba, zamykająca drzwi za sobą.

W każdym mieszkaniu czy domu zna−

jdziemy przynajmniej dwa takie po−

mieszczenia: łazienkę i toaletę.

Jak to działa?

Schemat elektryczny włącznika poka−

zany został na rysunku 1 . Układ jest

bardzo prosty i zrozumienie jego dzia−

łania nie sprawi nikomu większych trud−

ności.

Na schemacie układu od razu można

wyodrębnić dwa podstawowe bloki funk−

cjonalne: pracujący jako dwójka licząca

przerzutnik J−K czyli połówkę układu U1

i rozbudowany układ wejściowy zreali−

zowany na bramkach NAND z histere−

zą. Pozostałe fragmenty układu: zasilacz

i układ wykonawczy z przekaźnikiem

PK1 są trywialnie skonstruowane i wy−

starczy wspomnieć o ich istnieniu, bez

wdawania się w szczegółowy opis.

Najważniejszą częścią układu jest

bez wątpienia przerzutnik J−K − U1A. Jak

wiadomo, podstawową funkcją tego ele−

mentu jest przenoszenie stanów logicz−

nych z jego wejść J i K na wyjścia Q

i Q\ w momencie przejścia dodatniego

zbocza impulsu zegarowego, podanego

na wejście CLK. Stan przerzutnika może

się zmienić tylko w momencie przejścia

zbocza impulsu zegarowego, a więc

w bardzo krótkim okresie. Przez pozo−

stały czas przerzutnik jest całkowicie

niewrażliwy na zmiany stanu na jego we−

jściach, w tym na ewentualne zakłóce−

nia czy błędne sygnały.

My jednak wykorzystamy jego inną,

ciekawa właściwość. Jeżeli bowiem na

obydwu wejściach przerzutnika J−K usta−

wimy na stałe stan wysoki, to każde ko−

lejne zbocze impulsów zegarowych bę−

dzie zmieniać jego stan na przeciwny.

Połączone z dowolnym z wyjść prze−

rzutnika urządzenie wykonawcze będzie

cyklicznie włączać i wyłączać sterowa−

ne urządzenie po każdym impulsie ze−

garowym. W tym momencie dalsze pro−

jektowanie układu mogłoby wydawać się

bardzo proste: po prostu należy podłą−

czyć do wejścia zegarowego przerzutni−

ka jakiś styk, na przykład kontaktron

umocowany w futrynie drzwi i gotowe!

Niestety, nie jest to takie proste. Kiedy

włączamy przełącznikiem mechanicz−

nym jakieś urządzenie elektryczne, to

Rys. 1. Schemat ideowy włącznika oświetlenia

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

wydaje się nam, że zostało ono włączo−

ne natychmiast, w jednym momencie.

Tymczasem w większości przypadków

nie jest to prawda. Prawie każde styki

mechaniczne w czasie ich włączania

wykonują szereg drgań, włączając

i rozłączając sterowany obwód elekt−

ryczny. W przypadku instalacji elektro−

technicznych zjawisko to powoduje

przedwczesne zużywanie się styków

i generacje zakłóceń radioelektrycz−

nych. Natomiast w przypadku układu

cyfrowego może ono spowodować cał−

kowicie błędne działanie układu. Tak

więc próba użycia w naszym układzie

kontaktronu lub innego styku mecha−

nicznego z cała pewnością zakończyła−

by się niepowodzeniem. Zamiast jedne−

go impulsu na wejście przerzutnika do−

cierałoby ich kilka, kilkanaście czy nawet

kilkaset. Jak poradzić sobie z tym prob−

lemem? Jednym z możliwych rozwią−

zań jest układ najprostszego przerzutni−

ka typu R−S, zrealizowany na bramkach

NAND U2B i U2C. Obydwa wejścia

przerzutnika znajdują się stale w stanie

wysokim, wymuszonym przez dołączone

do plusa zasilania rezystory R4 i R5.

Załóżmy, że na wyjściu U2B panuje stan

niski. Podanie impulsu ujemnego na we−

jście B układu spowoduje natychmias−

tową zmianę stanu przerzutnika i na

wyjściu U2B pojawi się trwały stan wyso−

ki. Dalsze podawanie impulsów ujem−

nych na wejście B niczego już nie zmie−

nia, ewentualne drgania styków są przez

układ ignorowane. Jeżeli teraz stan niski

pojawi się na wejściu C układu, to na−

stąpi kolejna zmiana stanu przerzutnika

R−S a impuls z jego wyjścia zostanie

za pośrednictwem bramki U2D przeka−

zany na wejście zegarowe przerzutnika

U1A, który zmieni swój stan na przeciw−

ny. Zastosowanie opisanego rozwiąza−

nia całkowicie niweluje skutki odbijania

styków i jest absolutnie pewne w dzia−

łaniu. Jak jednak każde rozwiązanie ma

ono swoją wadę, którą jest konieczność

zastosowania przełącznika trójstykowe−

go. Jeżeli nasz układ będziemy stoso−

wać jako automatyczny włącznik oświet−

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 22k

R2, R4, R5: 100k

R3: 1M

Kondensatory

C1: 220µF/16V

C2, C4: 100nF

C3: 470µF/16V

C5: 1µF/16V

Półprzewodniki

BR1: Mostek prostowniczy małej

mocy (np. 50V, 1A)

D1: 1N4148 lub odpowiednik

T1: BC548 lub odpowiednik

U1: CMOS 4027

U2: CMOS 4093

U3: 7809

Różne

Z1, Z2, Z4: ARK2

Z3: ARK3

PK1: przekaźnik typu RM82−P 12V

Obudowa typu KM−31

lenia, to najbardziej odpowiednim typem

czujnika wydaje się być kontaktron za−

mocowany w futrynie drzwi i uaktywnia−

ny magnesem znajdującym się

w drzwiach. Zasadę konstrukcji takie−

go czujnika przedstawie rysunek 2 .

Zdobycie kontaktronu ze stykami

przełączanymi może być trudne, mimo

że takie kontaktrony są produkowane.

Nie martwmy się jednak, pozostała nam

przecież jeszcze jedna wolna bramka

i z niej zbudujemy drugi układ wejścio−

wy do naszego urządzenia, zwiększając

jego uniwersalność. Wejście A układu

jest przystosowane do współpracy

z dowolnym przełącznikiem: kontaktro−

nem, matą naciskową czy też wyjściem

czujnika alarmowego. Załóżmy, że sta−

nem spoczynkowym dla tego wejścia

jest stan wysoki. Jeżeli teraz zewrzemy

to wejście z masą, to kondensator C5

zacznie się rozładowywać poprzez re−

zystor R2. Kiedy wartość napięcia na

kondensatorze osiągnie nieco mniej niż

połowę wartości napięcia zasilania na−

stąpi przełączenie bramki U2A. Ponie−

waż bramka ta zawiera w sobie prze−

rzutnik Schmitta, jakiekolwiek drgania

styków nie mogą mieć wpływu na pracę

układu. Po rozłączeniu wejścia A z masą

kondensator C5 zacznie się ładować po−

przez rezystor R3 i po osiągnięciu na−

pięcia większego niż połowa napięcia

zasilania na wyjściu bramki U2A pojawi

się stan niski. Impulsy z wyjścia U2A są

przekazywane za pośrednictwem bramki

U2D na wejście zegarowe przerzutnika

U1.

Tak więc wykorzystując zaledwie jed−

ną kostkę, zawierającą cztery bramki lo−

giczne, zaprojektowaliśmy układ w peł−

ni uniwersalny, mogący współpracować

z dowolnym typem czujnika. Zauważ−

my, że układ nasz ma jeszcze jedną cie−

kawą właściwość: wejście przeznaczone

do współpracy z przełącznikiem trójsty−

kowym jest aktywne tylko w sytuacji

kiedy drugie wejście jest zwarte do masy

i bramka U2D jest otwarta przez trwałe

podanie stanu wysokiego z wyjścia

bramki U2A. Z kolei wejście zrealizowa−

ne na tej bramce jest aktywne tylko wte−

dy, kiedy na wyjściu U2B ustawimy trwa−

ły stan wysoki, najlepiej zwierając we−

jście C do masy. Te właściwości może−

my wykorzystać do ewentualnej rozbu−

dowy sterowania urządzeniem, np. in−

stalując dodatkowy obwód zezwalający

na pracę układu.

Urządzenie zostało wyposażone we

własny prostownik (BR1) i stabilizator

napięcia zrealizowany na układzie U3 −

7809. Do wejścia Z4 musimy dołączyć

napięcie zmienne o wartości ok. 8V lub

stałe ok. 12V.

Montaż i uruchomienie

Rozmieszczenie elementów na płytce

drukowanej pokazano na rysunku 3 .

Montaż wykonujemy w sposób trady−

cyjny, rozpoczynając od rezystorów

i diody a kończąc na elementach

o największych gabarytach. Pod układy

scalone zaleca się zastosować podstaw−

ki. Po zmontowaniu układ nie wymaga

uruchamiania ani regulacji.

Zbigniew Raabe

Rys. 2. Konstrukcja czujnika

kontaktronowego

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej

AVT jako "kit szkolny" AVT−2031.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

Próbnik stanów logicznych

CMOS−TTL

2023

Do czego to służy?

Jednym z podstawowych przyrządów

w pracowni elektronika zajmującego się

piękną techniką cyfrową jest niewątpli−

wie próbnik stanów logicznych. Jak bo−

wiem wiadomo, napięcie występujące na

wyjściach i wejściach układów cyfrowych

najczęściej nas nie interesuje, a ważny

jest jedynie ich stan logiczny: wysoki (1)

lub niski (0). Kolejną funkcją spełnianą

przez dobry próbnik stanów logicznych

jest wykrywanie pojedynczych krótkich

impulsów, które pojawiają się w bada−

nym układzie. Impulsy takie są niekiedy

tak krótkie, że wykrycie ich za pomocą

dołączonego do badanego układu mier−

nika jest niemożliwe. Takie krótkie impul−

sy mogą być generowane nie tylko zgod−

nie z zamiarami konstruktora, ale także

mogą powstawać na skutek błędu projek−

towego lub montażowego i ich zlokalizo−

wanie może być sprawą bardzo ważną.

Próbniki stanów logicznych były wie−

lokrotnie opisywane w literaturze prze−

znaczonej dla elektroników, w tym także

w EP i EdW. Były to jednak zawsze prób−

niki dostosowane do badania układów

TTL.

Opisywane wielokrotnie próbniki TTL

nie nadają się do pracy z układami

CMOS. Powody tego są następujące:

1. Układy TTL pracują jedynie przy na−

pięciu 5V, a CMOS działają poprawnie

od napięcia 3V (niekiedy nawet mniej−

szego) do różnie podawanego przez

producentów napięcia maksymalnego −

15...22V. Tak więc próbnik zasilany wy−

łącznie napięciem 5V w wielu przypad−

kach okaże się nieprzydatny.

2. W standarcie TTL za poziom wysoki

przyjmujemy napięcie ok. 3,6V a za niski

ok. 0,2V. W technice CMOS stanem wy−

sokim jest napięcie praktycznie równe

napięciu zasilania, a stanem niskim 0V.

3. Wiele próbników TTL przystosowa−

nych jest do relatywnie dużych prądów,

jakie możemy pobierać z wyjść tych

układów. Próbniki takie nie zostałyby

prawidłowo wysterowane z wyjść ukła−

dów CMOS.

Tak więc koniecznością chwili stało

się opracowanie próbnika stanów logicz−

nych kompatybilnego ze standardem

CMOS.

Jak to działa?

Schemat elektryczny próbnika przed−

stawiony został na rysunku 1 . Układ zo−

stał zaprojektowany z wykorzystaniem

Rys. 1. Schemat ideowy próbnika.

Rys. 3. Rozmieszczenie

elementów na płytce.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: