25 watin audiovahvistinpiiri tda2040: n avulla

Vahvistimet ovat analogisen elektroniikan selkäranka. Niitä käytetään huomattavasti elektroniikkateollisuudessa. Vahvistimia käytetään melkein kaikissa ääniin liittyvissä sovelluksissa.

Tehovahvistin on osa audioelektroniikkaa. Se on suunniteltu maksimoimaan syötetyn tehon f suuruus. Äänielektroniikassa operatiivinen vahvistin lisää signaalin jännitettä, mutta ei kykene tarjoamaan virtaa, jota tarvitaan kuorman kuljettamiseen. Tässä opetusohjelmassa rakennamme 25 W: n vahvistimen käyttämällä TDA2040-tehovahvistinpiiriä, johon on kytketty 4 ohmin impedanssikaiutin.

Vahvistimien rakennetopologia

Eräässä vahvistin ketju järjestelmä, tehovahvistimen käytetään viimeisessä tai viimeinen vaihe ennen kuorman. Yleensä äänivahvistinjärjestelmä käyttää alla olevaa lohkokaaviossa esitettyä topologiaa

Kuten yllä olevasta lohkokaaviosta näet, tehovahvistin on viimeinen vaihe, joka on kytketty suoraan kuormaan. Yleensä ennen tehovahvistinta signaali korjataan esivahvistimilla ja jänniteohjausvahvistimilla. Joissakin tapauksissa, joissa tarvitaan äänensäätöä, äänensäätöpiiri lisätään ennen tehovahvistinta.

Tunne kuormasi

Audio-vahvistinjärjestelmän tapauksessa vahvistimen kuormitus ja kuorman käyttökapasiteetti ovat tärkeitä näkökohtia rakentamisessa. Päävahvistimen suurin kuormitus on kaiutin. Tehovahvistimen lähtö riippuu kuorman impedanssista, joten väärän kuorman liittäminen voi vaarantaa tehovahvistimen tehokkuuden ja vakauden.

Kaiutin on valtava kuorma, joka toimii induktiivisena ja resistiivisenä kuormana. Tehovahvistin tuottaa vaihtovirtalähdön, minkä vuoksi kaiuttimen impedanssi on kriittinen tekijä oikean virransiirron kannalta.

Impedanssi on elektronisen piirin tai komponentin tehollinen vastus vaihtovirtaa varten, joka syntyy ohmiseen vastukseen ja reaktanssiin liittyvistä yhteisvaikutuksista.

Audioelektroniikassa erityyppisiä kaiuttimia on saatavana eri tehoina ja erilaisilla impedansseilla. Kaiuttimen impedanssi voidaan parhaiten ymmärtää käyttämällä putken sisäisen veden virtauksen suhdetta. Ajattele vain kaiutinta vesiputkena, putken läpi virtaava vesi on vuorotteleva äänisignaali. Jos putkesta tulee halkaisijaltaan suurempi, vesi virtaa helposti putken läpi, veden määrä on suurempi, ja jos pienennämme halkaisijaa, sitä vähemmän vettä virtaa putken läpi, joten veden määrä on alempi. Halkaisija on vastus, jonka ohminen vastus ja reaktanssi tuottavat. Jos putken halkaisija kasvaa, impedanssi on pieni,joten kaiutin voi saada enemmän tehoa ja vahvistin tarjoaa enemmän tehonsiirtotilannetta ja jos impedanssi nousee korkeaksi, vahvistin antaa vähemmän virtaa kaiuttimelle.

Markkinoilla on erilaisia vaihtoehtoja, ja kaiuttimien segmenttejä on yleensä saatavana, yleensä 4 ohmilla, 8 ohmilla, 16 ohmilla ja 32 ohmilla, joista 4 ja 8 ohmin kaiuttimia on saatavana laajalti edullisin hinnoin. Meidän on myös ymmärrettävä, että vahvistin, jonka teho on 5 wattia, 6 wattia tai 10 wattia tai enemmän, on tehollisarvo RMS (Root Mean Square), jonka vahvistin toimittaa tietylle kuormalle jatkuvassa käytössä.

Joten meidän on oltava varovaisia kaiuttimien luokituksen, vahvistimen luokituksen, kaiuttimien tehokkuuden ja impedanssin suhteen.

Yksinkertaisen 25 W: n vahvistimen rakentaminen

Aikaisemmissa opetusohjelmissamme teimme 10 watin vahvistimen käyttämällä Op-vahvistinta ja tehotransistoria. Mutta tätä opetusohjelmaa varten rakennamme 25 W: n tehovahvistimen, joka ohjaa 4 ohmin impedanssikaiutinta. Käytämme tähän erityistä tehovahvistimen IC: tä. Valitsimme TDA2040- päätevahvistimen IC: n.

Yllä olevassa kuvassa TDA2040 on esitetty. Se on saatavana useimmissa yleisissä verkkokaupoissa sekä eBayssa. Pakettia kutsutaan Pentawatt- paketiksi, jossa on 5 ulostulonasta. Pinout-kaavio on melko yksinkertainen ja saatavilla taulukossa,

Välilehti on kytketty nastaan 3 tai –V: iin (negatiivinen lähde). Puhumattakaan siitä, että välilehteen liitetty Heatsink saa myös saman yhteyden.

Jos tarkistamme datalehden, voimme nähdä myös tämän tehovahvistimen IC: n ominaisuudet

IC: n ominaisuudet ovat melko hyvät. Se tarjoaa oikosulkusuojan maahan. Lämpösuoja tarjoaa myös ylimääräisiä turvaominaisuuksia ylikuormitustilanteesta johtuen. Kuten näemme, TDA2040 pystyy tuottamaan 25 watin tehon 4 ohmin kuormitukseen, jos jaettu virtalähde on kytketty +/- 17 V: n lähdöllä. Tällöin THD (Total Harmonic Distortion) on 0,5%. Samassa kokoonpanossa, jos saamme 30 watin tehon, THD: stä tulee 10%.

Lisäksi lomakkeessa on toinen kaavio, joka antaa syötön syöttöjännitteen ja lähtötehon välisen suhteen.

Jos näemme kaavion, voimme saavuttaa yli 26 watin lähtötehon, jos käytämme jaettua virtalähdettä, jonka lähtö on yli 15 V. Joten saatetaan tehovahvistin toimimaan 4 ohmin impedanssikaiuttimen kanssa 25 watin teholla vaarantamatta THD: tä.

Vaaditut komponentit

Piirin rakentamiseen tarvitaan seuraavat komponentit -

Vero-kortti (pisteviivaa tai liitettyä ketään voidaan käyttää)
Juotin
Juotoslanka
Nipper ja Wire stripper -työkalu
Johdot
Alumiininen jäähdytyselementti
17 V: n kisko-kisko virtalähde + 17 V: n GND -17 V -voimaradalla
4 ohmia 25 watin kaiutin
4,7 R vastus 1/2 wattia
680R-vastus 1/4 ^th wattia
22k vastus
10k vastus
100nF /.1uF kondensaattori 4kpl
22uF kondensaattori
TDA2040

25 watin audiovahvistimen piirikaavio ja selitys

25 watin audiovahvistimen kaavio on melko yksinkertainen; TDA2040 vahvistaa signaalia ja tuottaa 25 watin tehollistehon 4 ohmin kaiuttimeen. C4 ja C5 käytetään irrotussuodatinkondensaattoreina. C1 ja R1 toimivat suodattimena. R2, R3 ja C2 tarjoavat tarvittavan palautteen tehovahvistimeen. R4 ja C3 ovat katkaisupiiri, joka kiinnittää induktiivisen kuormituksen palautetta (kaiutin).

25 watin vahvistinpiirin testaus

Tarkistimme piirin ulostuloa proteus-simulointityökaluilla; mitattiin ulostulo virtuaalisessa oskilloskoopissa. Voit tarkistaa koko alla olevan esittelyvideon

Virtalähde kytketään +/- 17 V: lla ja sinimuotoinen tulosignaali on annettu. Oskilloskooppi on kytketty lähdön yli kanavan A (keltainen) 4 ohmin kuormitusta vastaan ja tulosignaali on kytketty kanavan B (sininen) poikki.

Voimme nähdä tuotoksen eron tulosignaalin ja vahvistettu lähtö video: -

Tarkistimme myös lähtötehon, vahvistimen teho riippuu suuresti useista asioista, kuten aiemmin keskusteltiin. Se riippuu suuresti kaiuttimien impedanssista, kaiuttimien tehokkuudesta, vahvistimen hyötysuhteesta, rakentamisen topologioista, harmonisista kokonaishäiriöistä jne. Emme voineet ottaa huomioon tai laskea kaikkia mahdollisia tekijöitä, jotka luovat riippuvuuksia vahvistimen tehosta. Tosielämän piiri on erilainen kuin simulaatio, koska monia tekijöitä on otettava huomioon tarkistettaessa tai testattaessa lähtöä.

Vahvistimen teholaskenta

Käytimme yksinkertaista kaavaa vahvistimen tehon laskemiseen -

Vahvistimen teho = V ² / R

Yhdistimme AC-monimetrin ulostuloon. Monimittarissa näkyvä vaihtojännite on huippu-huippu-vaihtojännite.

Toimitimme hyvin matalataajuisen sinimuotoisen signaalin, joka oli muutama 25-50 Hz. Kuten matalalla taajuudella, vahvistin antaa enemmän virtaa kuormalle ja yleismittari pystyy havaitsemaan vaihtojännitteen oikein.

Yleismittari osoitti + 10,1 V AC. Joten kaavan mukaan tehovahvistimen lähtö 4 ohmin kuormalla on

Vahvistin Teho = 10,1 ² /4 vahvistin Teho = 25,50 (25W noin)

Muistettavia asioita rakennettaessa 25 watin vahvistinta

Piiriä rakennettaessa tehovahvistin TDA2040 on kytkettävä jäähdytyselementtiin oikein. Suurempi jäähdytyselementti tarjoaa paremman tuloksen. Lisäksi on hyvä käyttää ääniluokiteltuja laatikkokondensaattoreita parempaan tulokseen.

On aina hyvä valinta käyttää piirilevyä ääniin liittyvässä sovelluksessa. Paras tapa rakentaa piirilevy on viitata IC-valmistajan ohjeisiin. TDA2040-lomakkeessa on PCB-viite.

Yllä olevassa kuvassa näytetään piirilevy, jossa on piirilevyn asettelu. On parempi pitää kiinni viittausasettelusta, ja se on suhteessa 1: 1. Se vähentää melukytkentää ulostulossa.

Yritä myös käyttää 4 ohmin korkeamman hyötysuhteen kaiutinta, jolla on asianmukainen teho, jotta voisit käyttää tätä tehovahvistinta.