Підсилювач звуку на 10 Вт з використанням оп

Підсилювачі є основою аналогової електроніки. Вони широко використовуються в галузі електронної промисловості. Підсилювачі використовуються майже у всіх програмах, пов'язаних зі звуком.

Підсилювач потужності є частиною звукової електроніки. Він призначений для максимізації величини потужності даного вхідного сигналу. У звуковій електроніці операційний підсилювач збільшує напругу сигналу, але не в змозі забезпечити струм, необхідний для руху навантаження.

У цьому посібнику ми створимо підсилювач потужністю 10 Вт з підключеним до нього динаміком із опором 8 Ом. Ми будемо використовувати операційний підсилювач та два додаткові силові транзистори, щоб забезпечити вихідну потужність 10 Вт при вихідному навантаженні

Топологія побудови підсилювачів

В підсилювачі системи ланцюга, підсилювач потужності використовується на останній або кінцевої стадії перед навантаженням. Як правило, система підсилювача звуку використовує нижчу топологію, показану на блок-схемі

Як ви можете бачити на наведеній вище блок-схемі, підсилювач потужності - це останній етап, який безпосередньо підключений до навантаження. Як правило, перед підсилювачем потужності сигнал коригується за допомогою попередніх підсилювачів та підсилювачів управління напругою. Крім того, в деяких випадках, коли необхідний контроль тону, схема підсилення додається перед підсилювачем потужності.

Знай своє навантаження

У випадку з системою підсилювача звуку, навантаження та потужність підсилювача, що рухає навантаження, є важливим аспектом у будівництві. Основне навантаження для підсилювача потужності є динаміком. Вихід підсилювача потужності залежить від імпедансу навантаження, тому підключення неправильного навантаження може порушити ефективність підсилювача потужності, а також стабільність.

Гучномовець - це величезне навантаження, яке діє як індуктивне та резистивне навантаження. Підсилювач потужності забезпечує вихід змінного струму, завдяки цьому імпеданс динаміка є критичним фактором для належної передачі потужності.

Опір - це ефективний опір електронної схеми або компонента змінного струму, який виникає внаслідок поєднаних ефектів, пов'язаних з омічним опором та реактивним опором.

В аудіоелектроніці різні типи гучномовців доступні з різною потужністю з різним опором. Опір динаміка можна найкраще зрозуміти, використовуючи співвідношення між потоком води всередині труби. Просто подумайте про гучномовець як про водопровід, вода, що протікає по трубі, є змінним звуковим сигналом. Тепер, якщо труба стала більше в діаметрі, вода буде легко протікати по трубі, об’єм води буде більшим, а якщо зменшити діаметр, то менше води буде протікати через трубу, тому об’єм води буде нижній. Діаметр - це ефект, створюваний омічним опором і реактивним опором. Якщо труба збільшується в діаметрі, опір буде низьким,так що динамік може отримати більше потужності, а підсилювач забезпечить більше сценарію передачі потужності, і якщо імпеданс стане високим, то підсилювач буде забезпечувати меншу потужність динаміка.

Є різні варіанти вибору, а також різні сегменти колонок доступні на ринку, як правило, з 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом і 32 Ом, з яких АС 4 і 8 Ом широко доступні за низькими цінами. Крім того, ми повинні розуміти, що підсилювачем потужністю 5 Вт, 6 Вт або 10 Вт і навіть більше є середньоквадратична потужність (середня квадратична квадратична потужність), що подається підсилювачем на певне навантаження при постійній роботі.

Отже, нам слід бути обережними щодо рейтингу динаміків, рейтингу підсилювача, ефективності динаміка та імпедансу.

Необхідні компоненти

Для побудови схеми підсилювача на 10 Вт нам потрібні наступні компоненти -

Дошка Vero (пунктирною або підключеною може бути будь-яка людина)
Паяльник
Дріт для припою
Щипці та інструмент для зняття дроту
Провід
Алюмінієвий радіатор
Блок живлення 12В від залізниці до + 12В GND -12В
Динамік 8 Ом 10 Вт
2pcs 4.7k Резистор 1/4 ^й Вт
2pcs 200R Резистор 1/2 ^й Watt
1шт 47k резистор
10pF конденсатор 1шт
3.2k резистор
.82uF конденсатор
TIP127 Транзистор
TIP122 Транзистор
LF351 IC з 8-контактною базою IC

Схема та пояснення звукового підсилювача 10 Вт

Схема підсилювача на 10 Вт досить проста, LF351 підсилює напругу сигналу, а два силові транзистори забезпечують необхідне посилення потужності. Живлення безпосередньо береться від джерела живлення і подається на 8 Ом гучномовця через два транзистори. Оскільки синусоїдальна хвиля змінює полярність, TIP127 забезпечує посилення потужності на позитивному піку, а TIP 122 забезпечує посилення потужності на негативних пікових сигналах.

У цій схемі TIP122 і TIP 127 є двома основними компонентами. Ці два транзистори є однаковою парою зі стійкістю до напруги колектора-випромінювача 100 В при 100 мА. Обидві мікросхеми забезпечують високий коефіцієнт посилення струму постійного струму - hFE = 2500, як правило.

На зображенні вище показано пакет TO-220B, обидва транзистори доступні в цьому пакеті. Цей пакет необхідний для ідеальної тепловіддачі та корисний для встановлення з радіатором. Ці транзистори зміщені з використанням резисторів 200R. Посилений вихід приймається з колекторного з'єднання TIP122 і TIP127.

Тестування схеми підсилювача 10 Вт

Ми використовували інструменти моделювання Proteus для перевірки виходу схеми; ми виміряли вихід у віртуальному осцилографі. Ви можете переглянути повне демонстраційне відео, подане нижче

Ми живимо ланцюг за допомогою + / - 12 В, і вхідний синусоїдальний сигнал подається. Осцилограф підключений через вихід проти навантаження 8 Ом на канал A (жовтий), а вхідний сигнал - через канал B (синій).

Ми можемо побачити різницю на виході між вхідним сигналом та посиленим виходом у відео, поданому нижче.

Крім того, ми перевірили вихідну потужність, потужність підсилювача сильно залежить від багатьох речей, як обговорювалося раніше. Це сильно залежить від імпедансу динаміка, ефективності акустичної системи, ефективності підсилювача, конструкційних топологій, загальних гармонічних спотворень тощо. Ми не могли розглянути або розрахувати всі можливі фактори, які створюють залежності потужності підсилювача. Схема реального життя відрізняється від моделювання, оскільки під час перевірки чи тестування результату необхідно враховувати багато факторів.

Розрахунок потужності підсилювача

Ми використовували просту формулу для розрахунку потужності підсилювача -

Потужність підсилювача = V ² / R

Ми підключили мультиметр змінного струму через вихід. Напруга змінного струму, показана в мультиметрі, є піковою до пікової напруги змінного струму. Ми подавали дуже низькочастотний синусоїдальний сигнал у декілька 25-50 Гц. Як і на низькій частоті, підсилювач буде подавати більше струму на навантаження, і мультиметр зможе правильно визначати змінну напругу.

Мультиметр показував + 8,90 В змінного струму. Отже, згідно з формулою, вихід підсилювача потужності при навантаженні 8 Ом становить

Підсилювач Потужність = 8,90 ² /8 підсилювач Потужність = 9,90125 (приблизно 10 Вт)

Що слід пам’ятати під час побудови підсилювача на 10 Вт

Силові транзистори потрібно правильно підключити до радіатора. Більший радіатор забезпечує кращий результат. Крім того,
Для кращого результату добре використовувати звукові конденсатори, які оцінюються як звукові.
Спробуйте зробити якомога коротшим попередній підсилювач, до переходу колектора силового транзистора і до остаточного вихідного тракту. Це зменшить шумову зв'язок на виході. Крім того,
Спробуйте використовувати 8-Ом більш високу ефективність динаміка для керування цим підсилювачем потужності.

Перегляньте демонстраційне відео нижче для цієї підсилювальної системи потужністю 10 Вт