Усилитель звука мощностью 10 Вт с использованием op

Усилители - это основа аналоговой электроники. Они широко используются в электронной промышленности. Усилители используются почти во всех приложениях, связанных со звуком.

Усилитель мощности входит в состав звуковой электроники. Он разработан для максимального увеличения мощности заданного входного сигнала. В звуковой электронике операционный усилитель увеличивает напряжение сигнала, но не может обеспечить ток, необходимый для управления нагрузкой.

В этом уроке мы построим усилитель мощностью 10 Вт с подключенным к нему динамиком с сопротивлением 8 Ом. Мы будем использовать операционный усилитель и два дополнительных силовых транзистора, чтобы обеспечить выходную мощность 10 Вт на выходной нагрузке.

Топология конструкции для усилителей

В усилителе системы цепи, усилитель мощности используется на последней или конечной стадии перед нагрузкой. Как правило, система усилителя звука использует топологию ниже, показанную на блок-схеме.

Как вы можете видеть на приведенной выше блок-схеме, усилитель мощности - это последний каскад, который напрямую подключен к нагрузке. Как правило, перед усилителем мощности сигнал корректируется с помощью предварительных усилителей и усилителей управления напряжением. Кроме того, в некоторых случаях, когда требуется регулировка тембра, схема регулировки тембра добавляется перед усилителем мощности.

Знай свою нагрузку

В случае системы аудиоусилителя нагрузка и управляемая нагрузка усилителя являются важным аспектом в конструкции. Основная нагрузка для усилителя мощности является динамиком. Выход усилителя мощности зависит от импеданса нагрузки, поэтому подключение неподходящей нагрузки может снизить эффективность усилителя мощности, а также его стабильность.

Громкоговоритель - это огромная нагрузка, которая действует как индуктивная и резистивная нагрузка. Усилитель мощности обеспечивает выход переменного тока, поэтому сопротивление динамика является критическим фактором для правильной передачи мощности.

Импеданс - это эффективное сопротивление электронной схемы или компонента для переменного тока, которое возникает в результате комбинированных эффектов, связанных с омическим сопротивлением и реактивным сопротивлением.

В аудиоэлектронике доступны разные типы громкоговорителей разной мощности с разным импедансом. Импеданс динамика можно лучше всего понять, используя соотношение между потоком воды внутри трубы. Просто представьте громкоговоритель как водопроводную трубу, вода, протекающая по трубе, является переменным звуковым сигналом. Теперь, если труба стала больше в диаметре, вода будет легко течь по трубе, объем воды будет больше, а если мы уменьшим диаметр, тем меньше воды будет протекать по трубе, поэтому объем воды будет ниже. Диаметр - это эффект, создаваемый омическим сопротивлением и реактивным сопротивлением. Если диаметр трубы станет больше, сопротивление будет низким,Таким образом, динамик может получать большую мощность, а усилитель обеспечивает более высокий сценарий передачи мощности, и если сопротивление становится высоким, то усилитель будет обеспечивать динамик меньшей мощностью.

На рынке есть разные варианты, а также разные сегменты динамиков, обычно с 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом и 32 Ом, из которых 4 и 8 Ом громкоговорители широко доступны по низким ценам. Кроме того, мы должны понимать, что усилитель мощностью 5 Вт, 6 Вт или 10 Вт или даже больше является среднеквадратичной мощностью, подаваемой усилителем на конкретную нагрузку в непрерывном режиме.

Итак, мы должны быть осторожны с рейтингом динамиков, рейтингом усилителя, эффективностью динамика и импедансом.

Необходимые компоненты

Чтобы построить схему усилителя мощностью 10 Вт, нам понадобятся следующие компоненты:

Доска Vero (может использоваться любой желающий с точками или подключением)
Паяльник
Припой провод
Кусачки и инструмент для зачистки проводов
Провода
Алюминиевый радиатор
Источник питания 12V Rail-to-Rail с силовой шиной + 12V GND -12V
Динамик 8 Ом, 10 Вт
2pcs 4.7k Резистор 1/4 ^й Вт
2pcs 200R Резистор 1/2 ^й Watt
Резистор 47 кОм
Конденсатор 10 пФ 1 шт.
Резистор 3,2 кОм
.82 мкФ конденсатор
TIP127 Транзистор
TIP122 Транзистор
LF351 IC с 8-контактным основанием IC

Принципиальная схема усилителя звука мощностью 10 Вт и объяснение

Схема для усилителя 10 Вт довольно просто, LF351 усиливает напряжение сигнала и две силовые транзисторы обеспечивают необходимую мощность усиления. Питание берется напрямую от блока питания и подается на громкоговоритель 8 Ом через два транзистора. Поскольку синусоидальная волна меняет полярность, TIP127 обеспечивает усиление мощности на положительном пике, а TIP 122 обеспечивает усиление мощности на отрицательном пике сигнала.

В этой схеме TIP122 и TIP 127 являются двумя основными компонентами. Эти два транзистора представляют собой идентичную пару с поддерживающим напряжением коллектор-эмиттер 100 В при 100 мА. Обе микросхемы обеспечивают высокий коэффициент усиления постоянного тока - обычно hFE = 2500.

На изображении выше показан корпус TO-220B, в котором доступны оба транзистора. Этот пакет необходим для идеальной теплопередачи и может быть использован вместе с радиатором. Эти транзисторы смещены с помощью резисторов 200R. Усиленный выход берется с коллекторного перехода TIP122 и TIP127.

Тестирование схемы усилителя мощностью 10 Вт

Мы использовали инструменты моделирования Proteus, чтобы проверить выход схемы; мы измерили выходной сигнал в виртуальном осциллографе. Вы можете проверить полное демонстрационное видео, приведенное ниже

Мы запитываем схему с помощью +/- 12 В, и на вход подается синусоидальный сигнал. Осциллограф подключается к выходу с нагрузкой 8 Ом на канал A (желтый), а входной сигнал подключается к каналу B (синий).

Мы можем увидеть разницу между входным сигналом и усиленным выходом на видео, приведенном ниже.

Кроме того, мы проверили выходную мощность, мощность усилителя сильно зависит от нескольких факторов, как обсуждалось ранее. Это сильно зависит от импеданса динамика, эффективности динамика, КПД усилителя, топологии конструкции, общих гармонических искажений и т. Д. Мы не могли учесть или вычислить все возможные факторы, которые создают зависимости в мощности усилителя. Реальная схема отличается от модели, потому что при проверке или тестировании выходных данных необходимо учитывать множество факторов.

Расчет мощности усилителя

Мы использовали простую формулу для расчета мощности усилителя -

Мощность усилителя = В ² / R

Мы подключили мультиметр переменного тока к выходу. Напряжение переменного тока, отображаемое на мультиметре, представляет собой размах переменного напряжения. Мы обеспечили очень низкочастотный синусоидальный сигнал немногим 25-50 Гц. Как и в случае с низкой частотой, усилитель будет подавать больший ток на нагрузку, и мультиметр сможет правильно определять напряжение переменного тока.

Мультиметр показал + 8,90 В переменного тока. Итак, согласно формуле, выход усилителя мощности при нагрузке 8 Ом равен

Усилитель Мощность = 8,90 ² /8 Усилитель Мощность = 9,90125 (примерно 10 Вт)

Что следует помнить при создании усилителя 10 Вт

Силовые транзисторы необходимо правильно соединить с радиатором. Радиатор большего размера обеспечивает лучший результат. Также,
Для лучшего результата рекомендуется использовать конденсаторы коробчатого типа, рассчитанные на аудиосистему.
Постарайтесь сделать предварительный усилитель до коллекторного перехода силового транзистора и конечной выходной дорожки как можно короче. Это уменьшит шумовую связь на выходе. Также,
Попробуйте использовать динамик с более высоким КПД на 8 Ом для работы с этим усилителем мощности.

Проверьте демонстрационное видео ниже для этого 10w усилитель системы