Dicas de design de amplificador de áudio PCB

Vou projetar um amplificador de áudio estéreo com o TDA2030A. Este será um amplificador que será alimentado a partir de 27,6V DC e 12W por canal.

Existe alguma fonte na qual eu possa aprender as diretrizes de design de PCB para amplificadores de áudio? Ou você pode dar algumas dicas?

Aplaudo o seu desejo de aprender, em vez de copiar cegamente o design de referência. Acho que sou o 2% dos engenheiros a que o Kortuk se refere. Posso olhar para um design de referência, mas não vou apenas segui-lo. Tento entender quais são os pontos importantes e por que eles fizeram o que fizeram e, em seguida, certifique-se de incorporá-los, se os considero aplicáveis ​​ao meu design. As planilhas de dados geralmente são escritas isoladamente, e qualquer projeto real tem outras desvantagens e problemas que devem ser considerados. Eu diria que 98% dos bons engenheiros não copiam apenas os exemplos de dados. É claro que você deve ler atentamente a folha de dados e entender o que eles estão dizendo sobre necessidades específicas da peça.

Então, para responder sua pergunta. As características do áudio são: baixa frequência, mas alta relação sinal / ruído. Isso significa que você não precisa se preocupar com os efeitos das linhas de transmissão e similares. No entanto, você precisa pensar em todos os lugares onde o ruído pode entrar e tentar evitá-lo da maneira mais possível. Filtros separados na alimentação de qualquer CI são uma boa idéia, algo como uma pequena ferrita em série e uma tampa para aterrar diretamente no chip. Isso é para qualquer coisa que não lide com a potência de saída final. Isso requer uma conexão de baixa impedância à fonte de alimentação.

O acoplamento capacitivo em traços de sinal deve ser considerado. Isso pode ser tratado no roteamento e, às vezes, você roteia traços extras de terra em torno de um caminho de sinal apenas por esse motivo. Manter as redes de sinal baixa impedância ajuda, mas isso nem sempre é possível. Mantenha os traços sensíveis afastados de traços com grandes oscilações de tensão, como a potência final. Mantenha a fonte de alimentação longe dos traços de sinal da melhor maneira possível. Eventualmente, a fonte de alimentação precisa alimentar o circuito, mas verifique se ele está bem filtrado antes de chegar lá, para que não seja uma fonte de ruído capacitivo. Em alguns casos, é necessário considerar o acoplamento indutivo entre os traços, mas isso geralmente não é tão importante quanto o acoplamento capacitivo, especialmente se você mantiver os traços de saída final de alta corrente longe dos traços de entrada sensíveis.

Outra fonte de ruído é o acoplamento externo da frequência da linha de energia ou das estações de rádio. Evitar o ruído da linha de energia é um dos poucos lugares em que um escudo pode ser uma boa ideia. Colocar o circuito em uma caixa de metal ligada ao terra do sinal em um só lugar é um bom ponto de partida. Os filtros simples de passa-baixo RC bem acima da frequência de áudio, mas ainda bem abaixo do rádio, ajudam a manter a captação do rádio. Por exemplo, um polo RC na região de 50-100kHz não afeta o áudio, mas atenua até o rádio AM.

Há muito mais detalhes e provavelmente existem livros inteiros escritos sobre isso, mas isso deve lhe dar um ponto de partida. Uma boa maneira de aprender é tentar essas coisas, depois brincar com elas e ver como elas afetam a produção.

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Diretrizes de layout de PCBs de áudio. Destinado a um IC específico, mas útil. Faz o download de um PDF útil por meio do link de pesquisa do Google - endereço absoluto desconhecido. Útil

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111014 - Técnicas de layout da placa de circuito da TI
~ = capítulo de 30 páginas do livro "Opamps for everyone".

Uau!
Livro TI de 464 páginas Amplificadores de operação para todos - inclui o capítulo sobre design de PCBs acima.
Esta pode ser a versão um. Você pode apenas a versão 2 na web por cerca de US $ 60.

Ou você pode comprar a versão três dos cavalheiros talvez justos e morais, aqui, um capítulo por vez on-line por cerca de US $ 30 / capítulo ou cerca de US $ 5600 pelo livro. Não sei ao certo por que alguém iria querer dar a eles seus negócios.

A coisa mais importante a entender sobre os layouts de PCBs de áudio é que o cobre não é um condutor perfeito. Ele possui uma pequena quantidade de resistência e uma corrente que flui através de um traço induz pequenas diferenças de tensão em diferentes pontos ao longo desse traço. Se você tiver uma fonte de alimentação drenando correntes pesadas através de um traçado de aterramento e amplificar um sinal usando outro ponto desse traçado como referência de aterramento, qualquer ruído na fonte de alimentação será adicionado ao seu sinal.

http://www.aikenamps.com/StarGround.html

Se você estiver trabalhando com um amplificador com uma entrada diferencial, execute o traçado de terra de volta para onde o sinal vem, sem tocar em mais nada. Não basta aterrar localmente no aterramento do amplificador de potência. É a referência para o sinal, e deve ser conectado apenas ao terra da fonte, para que qualquer diferença de tensão entre a fonte e o aterramento do amplificador seja cancelada pelo amplificador diferencial.

Traços com nada além de altas impedâncias conectando-os a outros circuitos captarão interferências facilmente. Em geral, se você tiver uma escolha, este layout do amplificador operacional:

Ω ————————— [MΩ] - ▷

é melhor que isso:

▷ - [MΩ] ———————— ▷

Como o último possui um longo traço com> MΩ de impedância em ambas as extremidades, abrindo-o para o acoplamento capacitivo, enquanto o primeiro possui um longo traço mantido "rígido" pela saída de baixa impedância do amplificador operacional, de modo que um acoplamento de um maior A fonte de impedância no rastreamento não terá muito efeito.