Фільтр для підсилювача PAM8403

У статті я не буду відкривати ніякої Америки. Однак, представлену нижче інформацію в потрібному контексті в Інтернеті я не знайшов і вирішив це виправити.

Історія ось у чому. Є у мене певна кількість модулів підсилювачів класу D на базі мікросхем PAM8403. Це, напевно, найпопулярніша і дешева мікросхема підсилювачів, яка застосовується в морі DIY саморобок. Але звучить вона, м’яко кажучи, так собі. Тим не менш, у мене є пропозиція, як зробити її краще.

Причиною цих думок стало застосування такої мікросхеми в якості колонки, яка підключена до мого комп'ютера, і я слухаю через неї музику. Городити щось складніше немає бажання, але страждати від звуку теж не хочеться. З передмовою закінчили, переходимо до практики.

Для початку, давайте підключимо до підсилювача динамік 8 Ом 1 Вт і подивимося на сигнал на виході. Тут важливо пам’ятати, що мікросхема має місткову схему виходу, тому не можна з’єднувати мінус виходу і землю. Усі вимірювання я проводив на реальному динаміку, а не на резистивному навантаженні.

Ви бачите синус 1 кГц? Ось і я не бачу, а він є. Понятна річ, що це D клас і "китайці", в силу здешевлення і простоти, не стали заморочуватися з вихідними фільтрами, щоб придушувати ВЧ імпульси, і просто написали в описі мікросхеми:

The new filterless architecture allows the device to drive the speaker directly, requiring no low-pass output filters, thus saving system cost and PCB area.

Воно-то як би працює, але щось з вух витікає все-таки... Власне, пропонована мною доопрацювання представляє собою LC фільтр за наступною топологією. Я використовую тільки один канал, якщо ви хочете таке для стерео, то треба зібрати два таких фільтри.

Беремо дві індуктивності і пару конденсаторів. Значення індуктивності повинно бути від 10 до 50 мкГн, конденсатори повинні бути від 0.22 до 1 мкФ. У моєму випадку я добув пару кілець T94-2 і намотав на них близько 47 витків проводом від витої пари, що повинно було дати приблизно 20 мкГн, конденсатори по 0.47 мкФ. Якось так це виглядає.

А тепер трохи вимірювань. Спочатку спектр з кроком 1 кГц і 10 кГц при вимкненому вхідному сигналі. Крок по амплітуді (вертикалі) 20 дБ.

А тепер синус в 1 кГц. Крок по частоті та амплітуді аналогічний попереднім картинкам.

Фільтр зменшує рівень шуму на 20 дБ.

Тепер подаємо трохи шуму, щоб приблизно зрозуміти АЧХ отриманого фільтра. Тут крок по частоті 5 кГц, по амплітуді по-прежньому 20 дБ.

Отримався спад приблизно на 23 кГц, що мене цілком влаштовує. Хоча, тут, безумовно, існує вплив схем аудіовиходу комп'ютера. Ну і пам’ятайте уявний синус в 1 кГц? Тепер він виглядає так.

Тепер мій мозок не витікає від високочастотного шуму з колонки. При живленні від USB раджу додати ще один LC фільтр. Але не переборщіть з ємністю конденсатора, інакше чогось та й згорить. І ще одна порада. Подавайте звук на підсилювач через змінний резистор. Краще тримати гучність на комп'ютері на високому рівні і регулювати її резистором. Таким чином ви збільшите співвідношення сигнал-шум і зменшите цифровий шум, який у будь-якому випадку буде проникати в сигнал. У мене вийшла наступна схема підключення.

Сподіваюся, стаття буде комусь корисна. Крепкого всім здоров'я. І слухайте музику, а не підсилювачі.

Калькулятор простих фільтрів: http://sim.okawa-denshi.jp/en/Fkeisan.htm

Список радіоелементів