Современная электроника №1/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 22 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2025 Недорогой двухканальный преобразователь несимметричного (однотактного) сигнала в симметричный (дифференциальный) на базе ИУ INA2128 и двух ОУ OP2177 и ADA4522-2 Рис. 1. Упрощённая схема работы мостового усилителя В статье описан двухканальный предварительный усилитель- формирователь, преобразующий два простых (несимметричных) сигнала в соответствующие им дифференциальные (симметричные) на базе сдвоенного ИУ INA2128 и двух сдвоенных ОУ OP2177 и ADA4522-2 с возможностью регулировки смещения (балансировки) между двумя дифференциальными выходными сигналами. По сравнению с предварительным усилителем на базе двух ИУ AD8295, описанным в [1] и предназначенным для работы с мощными ОУ, включёнными по мостовой схеме в усилителе звука, настоящий преобразователь в несколько раз дешевле, а по качеству не уступает преобразователю на базе ИУ AD8295, стоимость которого в настоящее время весьма высока (от 1000 до 2000 руб. за штуку). Приведены принципиальная схема устройства, разводка и внешний вид его платы, а также результаты тестирования. Vout+ Vin- Vout- Vin+ Vout+ Vout- Vin - Предварительный усилитель - формирователь К = 2 ОУ А ОУ B V =0,4 В АМП V =0,8 В АМП V =0,8 В АМП АМП V =8 В АМП V =8 В АМП V =16 В К =-10 К =-10 + LM4780TA - + 2K 20K 1,8K 20K 1,8K 2K Алексей Кузьминов Введение Если аудиоусилитель построен на двух мощных ОУ (например, LM3886 или его сдвоенном аналоге LM4780), которые включены по мостовой схе- ме и работают как классические инверторы с коэффициентом усиле- ния, равным –10 (рис. 1), то коэффи- циент нелинейных искажений + шум (КНИ + Ш) каждого из ОУ во всём зву- ковом диапазоне (20 Гц…20 кГц) и в диапазоне мощности 0…40 Вт не пре- вышает 0,07% (см. справочный листок (Datasheet) на эти ОУ). Тогда общий КНИ + Ш, учитывая, что в этом слу- чае погрешности складываются, не будет превышать 0,14...0,15%. Но для адекватной работы таких ОУ требует- ся, чтобы два сигнала, поступающие на их входы, были строго в противо- фазе (или инверсными по отношению друг к другу). Кроме того, каждый из экземпляров ОУ в составе LM4780 и особенно LM3886 (поскольку это две разные микросхемы) имеет некоторое напряжение смещения. Другими сло- вами, если входы ОУ будут заземлены, т.е. входное напряжение равно нулю, то на выходе каждого из ОУ будет не нулевой потенциал, а некоторое (прав- да, небольшое) напряжение, составля- ющее ± несколько десятков мВ. В этом случае два выходных сигнала каждо- го из ОУ будут перекрываться, отчего существенно возрастет КНИ. Как известно, действующее значе- ние стандартного звукового сигна- ла, который воспроизводит плеер, смартфон или проигрыватель вини- ловых пластинок, составляет около ~0,3 В, а его амплитудное значение (если сигнал синусоидальный) в √¯2 больше: около 0,42 В. Если максималь- ное амплитудное значение выходно- го сигнала аудиоусилителя составляет 16 В (рис. 1), то максимальная мгно- венная мощность на нагрузке в 4 Ом составит: (16 В × 16 В) / 4 Ом = 64 Вт, а действующее значение, как нетруд- но подсчитать, будет в 2 раза меньше и составит 32 Вт. Поэтому для получе- ния такого значения выходной мощ- ности амплитудное значение двух выходных сигналов усилителя-фор- мирователя должно составлять, как минимум, 0,8 В, т.е. в 2 раза больше, чем 0,42 В. Иными словами, усилитель- формирователь должен усилить вход- ной сигнал по крайней мере в 2 раза. Таким образом, подытоживая выше- сказанное, предварительный усили- тель-формирователь, показанный на рис. 1 в прямоугольнике, должен выполнять три функции. 1. Формировать из входного сигнала два взаимно инверсных сигнала.