Статьи

USB-акустика Genius SP-U110: где искать правильный звук TDA2822

24.08.2018

В этой статье я хочу рассказать о способе борьбы с помехами из компьютерных колонок Genius SP-U110[1].

Колонки эти стоят у меня на работе. Кроме выдачи музыки, они ещё умудрялись фонить от сотовых телефонов и прочих радиопомех. В итоге колонки были вскрыты для анализа причин фона.

Считаю, что главной проблемой является питание от порта USB компьютера. При этом образуется «земляная петля» между сигнальной «землёй» на штекере mini-jack и силовой землёй USB. Попытки изменения места подключения экранной оплётки сигнального провода особых улучшений не давали. Тогда было решено сделать новую печатную плату.

Схема УМЗЧ на TDA2822 с токовой ООС

Расскажу о «сердце» акустической системы Genius Sp-U110. УНЧ собран на микросхеме TDA2822[2] в миниатюрном планарном 8-выводном корпусе. Питать её можно от 1,8 до 15 Вольт. Т.к. колонки питаются от USB, то напряжение будет 5 Вольт и оно довольно «грязное» из-за помех от БП компьютера.

Питание +5 Вольт подано на 2 вывод (согласно даташита), «земля» к 4 выводу. Конденсатор С5 был максимально близко установлен к микросхеме.

Повторять стандартную схему из даташита мне не хотелось, а схема от производителя колонок была ещё хуже. Было решено применить включение ИТУН (источник тока управляемый напряжением). Такая реализация обладает специфическим звучанием, сравнимым с ламповыми усилителями.

Я сразу удалил разделительные конденсаторы во входных цепях левого и правого канала. Резисторы R8, R9 поставил на 100к, против 180к в оригинале, т.к. амплитуды входного сигнала не хватало для достижения максимальной мощности колонок. Добавил конденсаторы С11, С12 для подавления радиопомех.

Конденсаторы С9, С10 поставил на 100 мкФ*16В, Jamicon электролитические неполярные. Т.к. эти конденсаторы входят в цепь ОООС (общая отрицательная обратная связь), то экономить на их качестве губительно для звука.

Конденсаторы С7, С8 служат для недопущения постоянного тока на динамики. Иначе вместо звука будет гул и дым. Тип конденсаторов — электролитические полярные Jamicon на 1000 мкФ*25В. В принципе ёмкость их может быть и меньше, т.к. отдача по НЧ у штатных динамиков слабая, а меньшая ёмкость снизит уровень НЧ-составляющей сигнала, чтобы не мучить динамики тем, чего им не «переварить». Но поставил, что было под рукой.

Резисторы R4, R6 являются токовыми датчиками, т.е. преобразуют ток, проходящий через катушки динамиков в напряжение, пропорциональное этому току. Через конденсаторы С9, С10 полученный сигнал подаётся на инвертирующие входы микросхемы, чтобы она была в курсе происходящего и могла подправить искажения выходного сигнала. Упрощённо, в этом состоит принцип ОООС.

Фильтр питания

Фильтр питания собран на конденсаторах С1, С2, С4, С5, катушках индуктивности L1, L2. Конденсаторы С2, С4 — электролитические полярные фирмы Jamicon. С2 на 1000 мкФ*16 В, С4 на 1000 мкФ*25 В. Ставил то, что было.

Задача «электролитов» сгладить низкочастотные помехи, приходящие извне. Конденсаторы С1 и С5 — керамические в smd-корпусе 1206. Они, в отличии от «электролитов», хорошо подавляют ВЧ-помехи. Обычно ёмкость выбирается в районе 100 нФ, но я применил на 470 пФ (какие были).

L1 и L2 также участвуют в фильтрации ВЧ-грязи (в smd-исполнении, снял с платы блока пожарной сигнализации «Гранит»). Можно применить разные типы индуктивностей . Cопротивление катушек увеличивается с ростом частоты проходящего через них тока, т.е. на постоянном токе и НЧ их сопротивление - доли Ома, а на ВЧ уже несколько кОм. В общем, такой фильтр называется «CLC».

Печатная плата

Сразу решил сделать на 2-стороннем текстолите марки FR-4. Нижний слой был отведён под «экран», других дорожек на нём не планировалось (слой М1 в SprintLayot). Соединение с верхним слоем М2 сделано в одной точке около ввода питания. Основная часть компонентов применена в корпусах для поверхностного монтажа (smd), т.к. не люблю сверлить кучу отверстий.

На верхнем слое все дорожки «земли» частично сведены в одну точку — на «минус» конденсатора блока фильтрации питания, частично применил полигонную схему.

Сигнальная «земля» отделена и предполагает одну точку подключения к силовой «земле».

Тестирование, наладка

После установки всех деталей был произведено тестовое включение усилителя. Сразу же услышал знакомый фон из динамиков, правда, тише, чем на родной плате, но всё равно стало ясно, что результат по фону не достигнут.

Начал варьировать соединение сигнальной земли с силовой. Было испробовано подключение напрямую, через индуктивность, через резистор, через конденсатор, даже комбинировал детали. Фон менялся, но не пропадал полностью.

В итоге соединил земли на 4-м выводе TDA2822. Эврика! Фон испарился!

Итого

В результате получил приятно звучащую акустику. От исходного звучания не осталось и следа. Эти пластиковые мыльницы стало действительно приятнее слушать. Просто новый звук, результат отличный.

Фотки обновлённых колонок (извините, качество снимков телефоном оставляет желать лучшего).

Файлы

▼ Novaya-papka.zip ???? 26/10/13 ⚖️ 116,13 Kb ⇣ 115 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 44, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.

Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Cейчас трудные времена. Я просто не в состоянии «тянуть» один.

Поэтому я был вынужден ввести подписку на доступ к материалам . Подписка откроет тебе годовой доступ сразу ко всем материалам журнала.

Другие способы получить доступ: опубликуй у нас свои статьи и завоюй признание читатетей, бери наши киты , вливайся, сотрудничай!

Спасибо за внимание!

Игорь Котов, г. Новокузнецк

Ссылки по теме

1) Описание колонок Genius SP-U110

2) Datasheet TDA2822 на оф. сайте ST

3) Пост на GT Lab о токовой ООС в TDA2822

Александр (hhimmikk)

Россия, Барнаул

Увлёкся лет с шести разборкой игрушек. В 8 лет умел паять. Книги не читал-постигал всё на практике.

Позже увлёкся ремонтом аппаратуры, сейчас это моя работа.

Немного лирик-пишу стихи, правда получаются или мрачные или сатирические. На глубокую поэзию пробивает редко.

Более 2 лет являюсь активным участником проэкта "Паяльник"(forum.cxem.net), более года являюсь модератором раздела Ремонт(там я hiMiКЪ). Сюда пришёл за новыми знаниями и пообщаться с новыми людьми.