25 vatų garso stiprintuvo grandinė naudojant „tda2040“

Stiprintuvai yra analoginės elektronikos pagrindas. Jie labai naudojami elektronikos pramonėje. Stiprintuvai naudojami beveik visose su garsu susijusiose programose.

Galios stiprintuvas yra garso elektronikos dalis. Jis sukurtas siekiant maksimaliai padidinti galios f duoto įvesties signalo dydį. Garso elektronikoje operacinis stiprintuvas padidina signalo įtampą, tačiau negali užtikrinti srovės, reikalingos apkrovai valdyti. Šioje pamokoje sukursime 25 W stiprintuvą naudodami TDA2040 galios stiprintuvo IC su 4 omų impedansiniu garsiakalbiu, prijungtu prie jo.

Stiprintuvų konstrukcijos topologija

Į stiprintuvo grandinės sistema, maitinimo stiprintuvas yra naudojamas ne paskutinę arba galutiniame etape prieš krūvį. Paprastai garso stiprintuvo sistema naudoja žemiau pateiktą topologiją, parodytą blokinėje diagramoje

Kaip matote aukščiau pateiktoje blokinėje diagramoje, galios stiprintuvas yra paskutinis etapas, tiesiogiai sujungtas su apkrova. Paprastai prieš galios stiprintuvą signalas koreguojamas naudojant išankstinius stiprintuvus ir įtampos valdymo stiprintuvus. Be to, kai kuriais atvejais, kai reikalingas tono valdymas, tono valdymo schema pridedama prieš galios stiprintuvą.

Žinok savo krūvį

Garso stiprintuvo sistemos atveju stiprintuvo apkrova ir apkrovos varomoji galia yra svarbus aspektas statyboje. Pagrindinė galios stiprintuvo apkrova yra garsiakalbis. Galios stiprintuvo išėjimas priklauso nuo apkrovos varžos, todėl netinkamos apkrovos prijungimas gali pakenkti galios stiprintuvo efektyvumui ir stabilumui.

Garsiakalbis yra didžiulė apkrova, kuri veikia kaip indukcinė ir varžinė apkrova. Galios stiprintuvas teikia kintamosios srovės išvestį, todėl garsiakalbio varža yra labai svarbus veiksnys norint tinkamai perduoti energiją.

Varža yra efektyvi kintamosios srovės elektroninės grandinės ar komponento varža, atsirandanti dėl bendro poveikio, susijusio su omine varža ir reaktyvumu.

„Audio electronics“ skirtingi garsiakalbių tipai yra skirtingos galios ir skirtingos impedanso. Garsiakalbio varža gali būti geriausiai suprantama naudojant vandens srauto santykį vamzdžio viduje. Tiesiog pagalvokite, kad garsiakalbis yra vandens vamzdis, o vamzdžiu tekantis vanduo yra kintamasis garso signalas. Dabar, jei vamzdis taps didesnis skersmens, vanduo lengvai tekės per vamzdį, vandens tūris bus didesnis, o jei mes sumažinsime skersmenį, tuo mažiau vandens tekės per vamzdį, taigi vandens tūris bus žemesnis. Skersmuo yra poveikis, kurį sukuria ominis atsparumas ir reaktyvumas. Jei vamzdis bus didesnis skersmens, varža bus maža,todėl garsiakalbis gali gauti daugiau galios, o stiprintuvas suteikia daugiau energijos perdavimo scenarijų, o jei varža padidės, stiprintuvas suteiks mažiau galios garsiakalbiui.

Rinkoje yra įvairių pasirinkimų, taip pat yra skirtingų garsiakalbių segmentų, paprastai su 4 omų, 8 omų, 16 omų ir 32 omų, iš kurių 4 ir 8 omų garsiakalbiai yra plačiai prieinami pigiais tarifais. Be to, turime suprasti, kad 5 W, 6 W ar 10 W ar dar daugiau stiprintuvas yra RMS (Root Mean Square) galia, kurią stiprintuvas teikia tam tikrai apkrovai nuolat veikdamas.

Taigi, turime būti atsargūs kalbėdami apie garsiakalbių reitingą, stiprintuvo reitingą, garsiakalbio efektyvumą ir varža.

Paprasto 25W stiprintuvo konstrukcija

Ankstesnėse mūsų pamokose mes sukūrėme 10 W stiprintuvą naudodami „Op-amp“ ir galios tranzistorius. Tačiau šiai pamokai mes sukursime 25 W galios stiprintuvą, kuris valdys 4 omų impedansinį garsiakalbį. Tam naudosime specifinį galios stiprintuvo IC. Mes pasirinkome TDA2040 galios stiprintuvo IC.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta TDA2040. Jį galima įsigyti daugelyje bendrinių internetinių parduotuvių, taip pat „eBay“. Paketas vadinamas „ Pentawatt “ paketu su 5 išvesties kaiščiais. Pinouto schema yra gana paprasta ir prieinama duomenų lape,

Skirtukas yra prijungtas prie 3 kaiščio arba –Vs (neigiamas tiekimo šaltinis). Maža to, tą patį ryšį gauna ir su skirtuku sujungtas radiatorius.

Jei patikrinsime duomenų lapą, taip pat galime pamatyti šio galios stiprintuvo IC savybes

IC savybės yra gana geros. Tai užtikrina trumpojo jungimo apsaugą nuo žemės. Be to, šiluminė apsauga suteiks papildomų saugos funkcijų dėl perkrovos sąlygų. Kaip matome, „TDA2040“ gali užtikrinti 25 W išėjimą iki 4 omų apkrovos, jei prijungtas padalytas maitinimo šaltinis su +/- 17 V išėjimu. Tokiu atveju THD (bendrasis harmoninis iškraipymas) bus 0,5%. Ta pačia konfigūracija, jei gausime 30 W galios, THD taps 10%.

Be to, duomenų lape yra dar vienas grafikas, kuriame pateikiamas ryšys tarp maitinimo įtampos ir išėjimo galios.

Jei pamatysime grafiką, galime pasiekti daugiau nei 26 W išėjimo galią, jei naudosime padalytą maitinimo šaltinį, kurio išėjimas yra didesnis nei 15 V. Taigi, leiskite, kad galios stiprintuvas veiktų su 4 omų impedansiniu garsiakalbiu, kurio galia yra 25 W, nepakenkiant THD.

Reikalingi komponentai

Norėdami sukurti grandinę, turime šiuos komponentus:

„Vero“ lenta (gali būti naudojamas taškuotas ar prijungtas bet kas)
Lituoklis
Litavimo viela
„Nipper“ ir „Wire stripper“ įrankis
Laidai
Aliuminio radiatorius
17 V bėgių ir bėgių maitinimo šaltinis su + 17 V GND-17 V maitinimo keliu
4 omų 25 vatų garsiakalbis
4.7R rezistorius 1/2 vatų
680R rezistorius 1/4 ^th vatas
22k rezistorius
10k rezistorius
100nF /.1uF kondensatorius 4vnt
22uF kondensatorius
TDA2040

25 vatų garso stiprintuvo grandinės schema ir paaiškinimas

25 vatų garso stiprintuvo schema yra gana paprasta; „TDA2040“ stiprina signalą ir teikia 25 W RMS galią 4 omų garsiakalbiui. C4 ir C5 naudojami kaip atjungti filtro kondensatorių. C1 ir R1 veikia kaip filtras. R2, R3 ir C2 teikia reikiamą grįžtamąjį ryšį galios stiprintuvui. R4 ir C3 yra trumpoji grandinė, užtikrinanti indukcinės apkrovos grįžtamąjį ryšį (garsiakalbis).

25 vatų stiprintuvo grandinės testavimas

Mes naudojome proteus modeliavimo įrankius, kad patikrintume grandinės išvestį; matavome išėjimą virtualiame osciloskope. Galite patikrinti visą žemiau pateiktą demonstracinį vaizdo įrašą

Mes maitiname grandinę naudodami +/- 17 V ir pateikiamas sinusinis įvesties signalas. Osciloskopas yra sujungtas išėjime prieš 4 omų apkrovą kanale A (geltonas), o įvesties signalas - kanale B (mėlynas).

Išvesties skirtumą tarp įvesties signalo ir sustiprintos išvesties galime pamatyti vaizdo įraše: -

Be to, mes patikrinome išėjimo galią, stiprintuvo galia labai priklauso nuo kelių dalykų, kaip aptarta anksčiau. Tai labai priklauso nuo garsiakalbio impedanso, garsiakalbio efektyvumo, stiprintuvo efektyvumo, konstrukcijos topologijų, visų harmoninių iškraipymų ir kt. Mes negalėjome apsvarstyti ar apskaičiuoti visų galimų veiksnių, kurie sukuria stiprintuvo galios priklausomybę. Tikrojo gyvenimo grandinė skiriasi nuo modeliavimo, nes tikrinant ar tikrinant išvestį reikia atsižvelgti į daugelį veiksnių.

Stiprintuvo galios apskaičiavimas

Norėdami apskaičiuoti stiprintuvo galią, naudojome paprastą formulę -

Stiprintuvo galia = V ² / R

Mes išėjime sujungėme kintamosios srovės kelių metrų skaitiklį. Kintama įtampa, rodoma keliuose matuokliuose, yra kintamosios ir kintamosios įtampos.

Mes teikėme labai žemo dažnio sinusoidinį signalą, kurio dažnis yra 25-50Hz. Kaip ir žemo dažnio atveju, stiprintuvas į apkrovą tieks daugiau srovės, o multimetras galės tinkamai aptikti kintamosios srovės įtampą.

Multimetras rodė + 10,1 V AC. Taigi pagal formulę galios stiprintuvo išėjimas esant 4 omų apkrovai yra

Stiprintuvas galia vatais = 10,1 ² /4 stiprintuvas galia vatais = 25.50 (25W apytiksliai)

Dalykai, kuriuos reikia atsiminti statant 25w stiprintuvą

Konstruojant grandinę, galios stiprintuvą TDA2040 reikia tinkamai prijungti prie radiatoriaus. Didesnis radiatorius suteikia geresnį rezultatą. Be to, geresniam rezultatui pasiekti naudinga naudoti garso klasės reitingo dėžutės tipo kondensatorius.

Visada yra geras pasirinkimas naudoti plokštę su garsu susijusiai programai. Geriausias būdas sukurti PCB yra remtis IC gamintojo rekomendacijomis. TDA2040 duomenų lape pateikiamas informacinis PCB dizainas.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas grandinės pavyzdys su PCB išdėstymu. Geriau laikytis orientacinio išdėstymo, jis yra santykiu 1: 1. Tai sumažins triukšmo sujungimą išėjime.

Be to, pabandykite naudoti 4 omų didesnio efektyvumo garsiakalbius su tinkama galia, kad galėtumėte vairuoti naudodami šį galios stiprintuvą.