На сегодняшний день есть две микросхемы для построения звуковых усилителей мощности: LM3886 и TDA7294. Очень часто на форумах в Интернете встречаются высказывания, типа TDA7294 — полный отстой, а вот LM3886 — это круто. На самом деле это не так, микросхемы похожи и разница между ними не может быть огромной. Тот факт, что одна из этих микросхем чаще применяется для построения Hi-End усилителей (в Hi-End можно встретить и не такое! Применение довольно средних микросхем там «компенсируется» наличием достаточного количества «золотых» конденсаторов, а в рекламе можно сказать что угодно) — это больше по коммерческим соображениям и не связано с качеством звучания.

Попробуем разобраться, действительно ли эти микросхемы сильно различаются, и если да, то чем.

Я уже проводил пробное сравнение этих двух микросхем, но тогда оно было больше по даташитам. Настал второй этап сравнения — объективные сравнения искажений обеих микросхем. Вот наши конкурсанты:

Микросхема TDA7293 (слева) установлена на плате моей разработки — очень хорошо разведенной и с качественными конденсаторами. LM3886 установлена на плате, купленой на радиорынке, конденсаторы я заменил на качественные (EPCOS), резисторы остались родными (они и так хорошие). Но вот разводка платы оставляет желать лучшего — она весьма и весьма посредственна.

Сравнение производилось на трех нагрузках: резисторах 8 Ом и 4 Ом; и сложной реактивной нагрузке, АЧХ и ФЧХ которых вот такие:

Это низкоомная нагрузка с довольно большими фазовыми сдвигами, которая трудна для любого усилителя. Источник питания и все остальное (включая провода) для обоих усилителей были одинаковы, так что любая разница в результатах — это разница в самих усилителях.

Для начала измерим коэффициент гармоник Кг (THD) обоих усилителей на разных частотах:

Разница колоссальна! У LM3886 искажения в десятки раз больше, чем у TDA7293! Измерения искажений производились при выходном напряжении 10 вольт среднеквадратического значения (СКЗ). Так вот, LM3886 не смогла обеспечить напряжение 10 вольт на сложной нагрузке (TDA7293 справилась с задачей)! Срабатывала токовая защита, выходное напряжение ограничивалось и Кг получался под 30%. Поэтому последний тест со сложной нагрузкой проводился при выходном напряжении 6 вольт СКЗ. В принципе результаты вполне предсказуемые — полевые транзисторы на выходе (в TDA7293) менее чуствительны к сопротивлению нагрузки (именно поэтому их любят ставить в автомагнитолы, где 2-х омная нагрузка вполне частое явление), чем биполярные.

График АЧХ Кг TDA7293 вполне соответствует усилителям такого типа (с топологией Лина) — на низких частотах он низкий, потом с ростом частоты растет. У LM3886 АЧХ Кг немного странная, рост Кг на высоких частотах замедляется, я это объяснить не могу.

Кг — это сумма всех гармоник, посмотрим, как ведут себя отдельные гармоники:

У TDA7293 все гармоники имеют примерно одинаковую величину, это не очень хорошо — с ростом номера гармоники ее амплитуда должна падать. У LM3886 гармоники ведут себя более правильно, но величина, величина! Тут преобладает 2-я гармоника. Это «хорошо звучащая» гармоника, которая воспринимается на слух не столько как искажение звука, сколько как его «приукрашение». Вполне возможно, что большая 2-я гармоника создает «красивое» звучание и оно заглушает искажения звука, поэтому на слух эта микросхема нравится слушателям. После 2-й гармоники идут 4-я и 6-я. Это тоже не замечательно — разговоры о том, что четные гармоники «звучат красиво, а нечетные — нет» не совсем верны. Это верно только для самых низших гармоник, причем если их величины равны. В данном случае большая 6-я гармоника «портит звук» гораздо сильнее, чем маленькая 3-я.

Теперь посмотрим на интермодуляционные искажения (IMD). Тест проводим в самых жестких условиях — подав на вход частоты 18 и 19 кГц (выходное напряжение 5 В СКЗ, нагрузка 4 Ома):

По цифрам, выданным «Спектролабом», разница получается небольшой — TDA7293 имеет IMD почти в 2 раза меньшие, чем LM3886. Но это за счет суммарной составляющей 37 кГц, которая получилась одинаковой у обоих микросхем. Конечно, хорошо, когда эти высокочастотные составляющие малы, но даже если они и довольно большие, как у нас — это не так страшно — они не попадают в звуковой диапазон. Давайте посмотрим на низкочастотные составляющие. Разностный тон с частотой 1 кГц у TDA7293 почти в 20 раз меньше, чем у LM3886, причем у последней есть еще и составляющие высших порядков — 2,3,4,5 кГц. Кроме того, в выходной сигнал проникают пульсации питания с частотами, кратными 100 Гц. По НЧ составляющим победа, причем впечатляющая, у TDA7293.

Причина такого огромного преимущества TDA7293 в том, что у печатной платы микросхемы LM3886 очень плохая разводка! Через один и тот же земляной проводник протекает входной ток, выходной ток и ток одного плеча источника питания!  Естественно, что выходной сигнал попадает на вход и искажения усиливаются. Кроме того, на вход добавляется ток одного плеча источника питания, что дает сильные четные гармоники и помехи с частотой, кратной 100 Гц (что мы и наблюдаем). Для проверки и подтверждения этой гипотезы, я купил на радиорынке усилитель на TDA7294 на плате с плохой разводкой (тем не менее, такая разводка — не редкость, подобная встречается на нескольких сайтах и у фирмы «Мастеркит»). Вот его искажения по сравнению с микросхемой LM3886, они даже больше:

Видите, как похожи графики!

ВЫВОДЫ.

1. Единственно, что не зависит от разводки платы — это работа защиты микросхемы от перегрузки. Тот факт, что LM3886 не выдала напряжение 10 вольт на сложную нагрузку говорит о том, что не стОит эксплуатировать эту микросхему на низкоомной и реактивной нагрузке — лучше питать нагрузку 6…8 Ом и не меньше. Для низкоомной нагрузки лучше подходит TDA7294/93.
2. Мои сравнения ничего не значат — сравнивать платы с хорошей и плохой разводкой просто неправильно!
3. Посмотрите, какое огромное значение имеет правильная разводка печатки (микросхемы практически одинаковы, на обеих платах хорошие конденсаторы). Представьте только, что такой ужас продают на рынке (и в интернете), и кто-то использует усилители с такими ужасными параметрами! Они же и звучат отвратительно!

Итак, мой тест провалился из-за плохой разводки платы на LM3886.

Я сделал плата на LM3886 с хорошей разводкой и повторил свои измерения — получилось корректное и объективное сравнение!

05.11.2009