SA002 – C’era una volta il TDA2020

Nella prima metà degli anni 70 del secolo scorso, la SGS mise sul mercato un nuovo circuito integrato amplificatore audio, capace di raggiungere anche i 18-20W, il tutto senza ricorrere a transistor esterni o a circuiti di soli transistor, più complessi da costruire e da tarare.

Dopo il successo dei circuiti integrati tipo TCA511, TBA800 e TBA810, che consentivano di costruire degli ottimi amplificatori audio con pochi componenti esterni, con potenze che andavano dai 3W per il TCA511 ai 9W del TBA810, si rese necessaria la costruzione di un circuito integrato capace di dare in uscita una potenza superiore ai 15W (che era il massimo ottenibile collegando a ponte su 8Ω due TBA810 alimentati a 17-18V, col rischio continuo di mandarli fuori uso, anche perchè la massima tensione di alimentazione dello stesso TBA810 era di 20V.

Questo integrato denominato TDA2020, si presentava quasi come un DIL, ma con piedini sfalsati e nella parte superiore una piastrina metallica per facilitare lo smaltimento del calore generato (sulla quale doveva essere fissato un dissipatore), tale circuito era dotato di protezioni termiche interne e di una protezione dai cortocircuiti (ma non sempre funzionava), infine la possibilità di essere alimentato con tensione singola (e adeguata polarizzazione) o a tensione duale, quasi come fosse un operazionale di potenza.

Come raffigurato nello schema interno, questo integrato con possiede due ingressi differenziali e delle protezioni termiche sui transistor finali, caratteristiche queste che lo rendono di qualità superiore a quanto reperibile in commercio precedentemente.

Per alcuni anni il successo fu assicurato, lo si poteva trovare all’ interno di piccolo amplificatori stereo, televisori, radioregistratori, senza contare le dante ditte che producevano amplificatori per usi vari, sia montati che in kit basati su questo circuito.

 

Ecco alcuni schemi applicativi del TDA2020:

 

Schema n. 1; amplificatore con alimentazione singola:

 

Questo schema ha il vantaggio di non richiedere alimentazione duale, che vuol dire alimentatore doppio con trasformatore a presa centrale, unico inconveniente degli amplificatori di questo tipo ‘ l’ immancabile “bump” all’ accensione, problema risolvibile con alimentazione ritardata oppure con un relè in uscita o con un alimentatore ritardato che fornisce la tensione di alimentazione in modo graduale.

Questo amplificatore è in grado di fornire da un minimo di 4W su 8Ω alimentato a 18V o 4W su 4Ω se alimentato a 13V, mentre alimentandolo a 24V con altoparlante da 4Ω , la potenza in uscita sarà di 10W.

Alimentandolo invece a +35V, si avranno 20W con carico di 4Ω o 10W su 8Ω (con minore dissipazione di calore) quindi ottimo per fonovalige, chitarre elettriche e piccoli amplificatori per usi vari.

Ricorrendo invece all' alimentazione duale, si riduce il numero di componenti esterni e si elimina il fastidioso bumb all' accensione.

Elenco componenti:

R1 = 22KΩ potenziometro logaritmico

R2 = 120KΩ 0,25W

R3 = 120KΩ 0,25W

R4 = 1KΩ 0,25W

R5 = 47KΩ 0,25W

R6 = 8,2Ω 2W

C1 = 1000uF 35V elettrolitico

C2 = 10uF 35V elettrolitico

C3 = 22uF 35V elettrolitico

C4 = 100nF 50V poliestere

C5 = 15pF 63V ceramico

C6 = 100pF 63V ceramico

C7 = 1000uF 35V elettrolitico

C8 = 100nF 50V poliestere

D1 = diodo tipo 1N4007

D2 = diodo tipo 1N4007

U1 = integrato tipo TDA2020

 

Per uso con tensioni inferiori (12-24V) è possibile usare condensatori elettrolitici da 25V invece che da 35V.

I diodi D1 e D2, servono a migliorare il fattore di smorzamento in presenza di altoparlanti con diametro maggiore di 130mm, che hanno un movimento inerziale della bobina non trascurabile.

Schema n. 2; amplificatore con alimentazione duale:

Questo schema è forse più semplice rispetto al precedente, perché nonostante richiede un alientazione duale, non necessita di alcun tipo di antibump, dal momento che non ci sono grosse capacità in gioco (come il condensatore da 1000uF in serie all’ altoparlante) il fastidioso colpo all’ accensione, è eliminato, basta ricordarsi di tenere al minimo il potenziometro del volume per evitare di amplificare altri colpi che interessano gli stadi di preamplificazione.

Elenco componenti:

R1 = 22KΩ potenziometro logaritmico

R2 = 68KΩ 0,25W

R3 = 1KΩ 0,25W

R4 = 47KΩ 0,25W

R5 = 10Ω 2W

R6 = 8,2Ω 2W

C1 = 10uF 35V elettrolitico

C2 = 470uF 35V elettrolitico

C3 = 22uF 35V elettrolitico

C4 = 100nF 50V poliestere

C5 = 15pF 63V ceramico

C6 = 470uF 35V elettrolitico

C7 = 100pF 63V ceramico

C8 = 100nF 50V poliestere

C9 = 100nF 50V poliestere

D1 = diodo tipo 1N4007

D2 = diodo tipo 1N4007

U1 = integrato tipo TDA2020

La bobina di uscita L, è formata da 20 spire di rame smaltato da 0,75 avvolte sopra la resistenza R5.

Quando ci si rese conto che 20W erano ancora pochi, perchè il mercato chiedeva potenze sempre maggiori, ci si rese conto che aumentare la potenza in uscita, significava anche aumentare il calore generato, cosa non facile da smaltire, così ci si orientò verso un integrato amplificatore pilota con transistor di potenza esterni.

Verso la metà degli anni 80, fu introdotto sul mercato il TDA2020D (cioè driver) al cui interno erano montati dei finali di potenza ridotta ma avevano il compito di pilotare esternamente dei transistor di potenza, in questi casi la resa era superiore e lo smaltimento termico dell’ integrato si riduceva tantissimo, visto che la maggior parte della potenza era dissipata dai due transistor montati esternamente.

il TDA2020D richiedeva infatti l' uso di due transistor complementari esterni, ma permetteva di raggiungere potenze dell' ordine di 30-50W.

In queste condizioni l' integrato scalda pochissimo, quindi basta un piccolo dissipatore appoggiato sopra attaccato con della pasta termica a base siliconica.

Noi abbiamo provato con diversi transistor come BD243 e BD244, TIP31 e TIP32, TIP33 e TIP34, BDW51 e BDW52, 2N3055 e 2N2955 e infine MJ15023 e MJ15023 (questi ultimi più costosi).

 

Schem n. 3 ; amplificatore da 30-50W con TDA2020D:

I transistor di potenza potevano essere montati tranquillamente su un lato del PCB per essere vicini al dissipatore o nel caso di transistor metallici in T=3, andavano saldati esternamente con dei fili.

Elenco componenti:

R1 = 22KΩ potenziometro logaritmico

R2 = 120KΩ 0,25W

R3 = 120KΩ 0,25W

R4 = 1KΩ 0,25W

R5 = 4,7Ω 0,25W

R6 = 22KΩ 0,25W

R7 = 2,2KΩ 0,25W

R8 = 2,2Ω 2W

R9 = 390Ω 0,25W

R10 = 39Ω 0,5W

R11 = 47Ω 0,5W

R12 = 0,1Ω 1W

R13 = 0,1Ω 1W

R14 = 0,1Ω 1W

R15 = 0,1Ω 1W

R16 = 10Ω 2W

R17 = 8,2Ω 2W

C1 = 10uF 35V elettrolitico

C2 = 470uF 35V elettrolitico

C3 = 22uF 35V elettrolitico

C4 = 10pF 63V ceramico

C5 = 470uF 35V elettrolitico

C6 = 100nF 50V poliestere

C7 = 18pF 63V ceramico

C8 = 100nF 50V poliestere

C9 = 270pF 63V ceramico

C10 = 100nF 50V poliestere

C11 = 100nF 50V poliestere

D1 = diodo tipo 1N4007

D2 = diodo tipo 1N4007

D3 = diodo tipo 1N4007

Q1 = transistor NPN tipo TIP31 – BD243 – TIP33 – BDW51 – 2N3055 – MJ15022

Q2 = transistor PNP tipo TIP32 – BD244 – TIP34 – BDW52 – 2N2955 – MJ15023

U1 = integrato tipo TDA2020D

La bobina di uscita L, è formata da 20 spire di rame smaltato da 0,75 avvolte sopra la resistenza R16.

 

Schema n. 4; amplificatore da 60-100W con due TDA2020D:

Collegando a ponte lo schema descritto precedentemente, in linea teorica di può raddoppiare la potenza, noi abbiamo lo messo a ponte in modo diretto accoppiato in continua. In questa configurazione la potenza ottenuta va da 60W a 100W con carico di 8Ω, in teoria usando un altoparlante da 4Ω, si otterrebbero da 120W a 200W, ma la cosa è solo teorica (non ve lo consigliamo).

L' alimentazione duale va da +/- 17V per una potenza di soli 40W a +/- 34V per una potenza di 100W.

Elenco componenti:

R1 = 22KΩ potenziometro logaritmico

R2 = 100KΩ 0,25W

R3 = 2,7KΩ 0,25W

R4 = 100KΩ 0,25W

R5 = 4,7Ω 0,25W

R6 = 22KΩ 0,25W

R7 = 2,2KΩ 0,25W

R8 = 390Ω 0,25W

R9 = 39Ω 0,5W

R10 = 47Ω 0,5W

R11 = 2,2Ω 2W

R12 = 0,1Ω 1W

R13 = 0,1Ω 1W

R14 = 0,1Ω 1W

R15 = 0,1Ω 1W

R16 = 10KΩ 0,25W

R17 = 10KΩ 0,25W

R18 = 0,1Ω 1W

R19 = 0,1Ω 1W

R20 = 0,1Ω 1W

R21 = 39Ω 0,5W

R22 = 47Ω 0,5W

R23 = 2,2Ω 2W

R24 = 0,1Ω 1W

R25 = 2,2KΩ 0,25W

R26 = 2,2Ω 2W

R27 = 22KΩ 0,25W

R28 = 4,7Ω 0,25W

R29 = 10KΩ 0,25W

R30 = 10KΩ 0,25W

R31 = 8,2Ω 2W

R32 = 8,2Ω 2W

C1 = 2,2uF 35V elettrolitico

C2 = 22uF 50V elettrolitico

C3 = 100nF 50V poliestere

C4 = 10pF 63V ceramico

C5 = 18pF 63V ceramico

C6 = 100nF 50V poliestere

C7 = 100nF 50V poliestere

C8 = 270pF 63V ceramico

C9 = 270pF 63V ceramico

C10 = 100nF 50V poliestere

C11 = 100nF 50V poliestere

C12 = 100nF 50V poliestere

C13 = 18pF 63V ceramico

C14 = 470uF 50V elettrolitico

C15 = 470uF 50V elettrolitico

C16 = 100nF 50V poliestere

C17 = 100nF 50V poliestere

D1 = diodo tipo 1N4007

D2 = diodo tipo 1N4007

D3 = diodo tipo 1N4007

D4 = diodo tipo 1N4007

D5 = diodo tipo 1N4007

D6 = diodo tipo 1N4007

Q1 = transistor NPN tipo TIP31 – BD243 – TIP33 – BDW51 – 2N3055 – MJ15022

Q2 = transistor PNP tipo TIP32 – BD244 – TIP34 – BDW52 – 2N2955 – MJ15023

Q3 = transistor NPN tipo TIP31 – BD243 – TIP33 – BDW51 – 2N3055 – MJ15022

Q4 = transistor PNP tipo TIP32 – BD244 – TIP34 – BDW52 – 2N2955 – MJ15023

U1 = integrato tipo TDA2020D

U2 = integrato tipo TDA2020D

 

Il declino:

Nel frattempo alcune case giapponesi misero sul mercato circuiti analoghi ma con un migliore rapporto qualità prezzo (complice il basso costo dovuto al cambio dollaro-moneta locale), arrivarono così sul mercato circuiti tanti diversi con sigle strane, circuiti ibridi americani, (l’ esigenza di potenze sempre maggiori spinsero nella direzione di questi ultimi) ecc.

Col passare degli anni, risolti i problemi iniziali e causa la poca praticità nello smaltimento termico, ha costretto la SGS all’ introduzione sul mercato di un nuovo circuito integrato (TDA2006-TDA2030) in contenitore PENTAWATT, e TDA2004, TDA2005, TDA2009 in contenitore MULTIWATT, di facile montaggio, che permette un migliore smaltimento del calore.

La cosa curiosa, fu che a fine anni 80, molte aziende costruttrici di autoradio, si orientarono sugli amplificatori della SGS serie TDA2003 (invece di quelli asiatici), grazie alle caratteristiche di gran lunga superiori e la loro maggiore affidabilità.

Il TDA2020 resta comunque il capostipite (insieme al TBA810) di una generazione di circuiti integrati dedicati all’ audio con buone caratteristiche e a basso costo, ormai entrato nella storia dell’ elettronica di un’ epoca non troppo lontana, dove ci si accontentava dei 20W senza richiedere troppo.

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