Budowa wzmacniaczy akustycznych od dawna jest, i przez długi czas zapewne będzie jednym z najczęściej podejmowanych przez elektroników-hobbystów przedsięwzięć. W konstrukcjach o małych mocach wyjściowych (do ok. 15W) dużą popularność zdobyły wzmacniacze scalone (np. układ TDA2030). Za ich stosowaniem przemawia prostota układu aplikacyjnego, dobre parametry, łatwość uruchomienia oraz względy ekonomiczne. W układach o nieco wyższych mocach (ok. 30W) dominują - z tych samych względów - rozwiązania układów mostkowych, zawierające po dwa scalone wzmacniacze w jednym kanale. Ze względu na istniejące zapotrzebowanie naszych Klientów na układ wysokiej klasy wzmacniacza
średniej mocy, firma NORD ELEKTRONIK opracowała zestaw NE078: wzmacniacz stereo o mocy 2x50W lub (do wyboru) mono 100W. Nie jest to typowa dla rozwiązań układowych o podobnych mocach konstrukcja na elementach dyskretnych ani z zastosowaniem scalonych układów hybrydowych: te pierwsze są bowiem dość trudne w uruchomieniu i zestrojeniu wymagając od elektronika pewnego doświadczenia oraz wyposażenia w odpowiedni sprzęt pomiarowy, drugie natomiast - to rozwiązania znacznie droższe. Podstawowe zalety układu NE078 są zatem następujące:
- prostota montażu i uruchomienia, przez co zestaw ten można polecić nawet początkującym amatorom,
- niewielkie wymiary zmontowanej płytki,
- zasilanie niewielkim (stosunkowo) napięciem dzięki zastosowaniu układu mostkowego,
- dobre parametry użytkowe wzmacniacza,
- niski koszt urządzenia.

Działanie układu

Układ składa się z dwóch niezależnych oraz identycznie działających torów wzmocnienia, opis dotyczy zatem jednego z nich. Sygnał wejściowy podawany jest do wejścia (IN1), skąd po obcięciu składowej stałej przez kondensator C1 podawany jest do wejścia scalonego wzmacniacza mocy (US1) TDA2030. Układ wzmacniacza objęty jest pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego zrealizowaną przez R3 oraz C13 i R2. Elementy te decydują o wzmocnieniu napięciowym układu oraz o kształcie charakterystyki w sąsiedztwie dolnej granicy pasma przenoszenia. Tranzystory mocy (T1 i T2) pracują w nietypowej, choć coraz bardziej popularnej konfiguracji: sterowane są prądem zasilającym układ TDA2030. Jednak ich punkty pracy zostały dobrane tak, by dla słabych sygnałów jedynym źródłem mocy wyjściowej był układ scalony. Dla sygnałów, przy których moc wyjściowa ma przekroczyć ok. 10W (w jednym kanale) tranzystory T1 i T2 stają się Jej głównym źródłem. Ponieważ przy braku sygnału wejściowego T1 i T2 są zatkane w układzie nie występuje problem stabilizacji termicznej prądu spoczynkowego tranzystorów stopnia końcowego, co dodatkowo upraszcza układ. Diody D1 i D2 zabezpieczają wyjście wzmacniacza przed możliwością pojawienia się na nim napięć (przepięć) spoza przedziału <-Ucc, +Ucc>, co byłoby normalną konsekwencją współpracy z obciążeniem o charakterze indukcyjnym. Dwójnik R6, C5 dociąża wyjście dla składowych o wyższych częstotliwościach, dla których impedancja głośników (zestawów głośnikowych) w naturalny sposób rośnie.
Przy pracy urządzenia w konfiguracji mostkowej jedynym wejściem sygnału są punkty IN1 (IN2 pozostają nie wykorzystane). Wyjściem są natomiast: pkt. wyjścia OUT1 oraz pkt. wyjścia OUT2. Przełączenie na pracę mostkową odbywa się poprzez zwarcie punktu <1> z punktem <2> oraz <3> z <4>. Dzięki temu sygnał z wyjścia stopnia nieodwracającego z układem US1 zostaje podany na wejście odwracające stopnia z US2 (wypr.2).

Montaż

Układ należy zmontować na płytce drukowanej starannie oraz z zachowaniem odpowiedniego kierunku wlutowania tych elementów, które tego wymagają (diod, tranzystorów, układów scalonych, kondensatorów elektrolitycznych). Ze względu na znaczne ilości ciepła wydzielane przez aktywne elementy układu (T1..T4, US1, US2) nieco uwagi należy poświęcić konstrukcji radiatora, na którym muszą one się znaleźć. Zwracamy uwagę na konieczność stosowania przekładek izolacyjnych pomiędzy blaszkami radiacyjnymi elementów a radiatorem w celu ich odizolowania elektrycznego. Po zakończeniu montażu należy sprawdzić skuteczność tej izolacji, najlepiej przy pomocy omomierza z zakresem np. 20M (w ostateczności używając próbnika zwarć).
Po zakończeniu montażu do układu można dołączyć zasilanie. Zasilacz powinien dostarczać dwóch symetrycznych napięć 17.5V przy wydajności prądowej ok. 4A.
Należy się wówczas zaopatrzyć jedynie w transformator sieciowy o mocy ok. 100VA, dający na uzwojeniach wtórnych dwa napięcia ~12Vsk przy wydajności 4A. Można również zastosować dwa transformatory ok. 50VA dające pojedyncze napięcia ~12Vsk/4A. Zwracamy w tym miejscu uwagę, że dopuszczalne napięcie zasilające dla układów TDA2030 wynosi 18V i przekroczenie tej wartości grozi ich uszkodzeniem.

Uwagi:

Do układu nie należy dołączać zestawów głośnikowych o impedancji mniejszej niż 4om przy pracy stereo oraz 8om przy pracy mostkowej, gdyż grozi to uszkodzeniem wzmacniacza. Nie należy także dołączać zestawów o mocy mniejszej niż wynika to z powiększenia odpowiedniej mocy muzycznej o ok. 20..30%, gdyż grozi to z kolei uszkodzeniem ich samych (np. dla obciążenia 4om przy pracy stereo muzyczna moc oddawana wynosi 50W, zestawy powinny mieć moc znamionową co najmniej 65W). W trakcie eksploatacji układu należy zapewnić jak najlepsze termiczne warunki pracy elementów mocy. Radiator należy zatem bezwzględnie zlokalizować na zewnątrz obudowy urządzenia, samo urządzenie zaś powinno znajdować się w miejscu zapewniającym właściwy obieg powietrza wokół radiatora (nie należy wstawiać urządzenia do zamkniętych szafek itp.).

Wzmacniacz został sprawdzony praktycznie i zaskoczył za pierwszym razem. Jedyną trudność stanowił montaż układów do radiatora.

Wymiary płytki: 150x50mm

Wykaz elementów:

Rezystory:
R1,3,7,9,14 - 22k
R2,8 - 680R
R4,5, 10, 11 - 3,3R/0.5W
R6,12 - 1R
R13 - 1k

Kondensatory:
C1,7 - 1uF
C6,12 - 47uF-100uF/40V
C13,14 - 10uF/16V
C2-C5,C8-C11 - 100nF-220nF MKSE

Półprzewodniki:
T1,3 - BDX54C
T2,4 - BDX53C
D1-D4 - 1N4002

Układy scalone:
Us1,2-TDA2030

Inne:
Bezpiecznik - 3.15A. 2szt
Podst. bezpiecznika - 2 kpl.