Οι ενισχυτές ήχου που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με τροφοδοσία 5 V από μια υποδοχή USB όπως από έναν υπολογιστή USB ονομάζονται ενισχυτές USB.

“πώς να φτιάξετε έναν απλό δέκτη ραδιοφώνου ”

Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε πώς να φτιάχνουμε ένα απλό κύκλωμα ενισχυτή 3 watt, το οποίο μπορεί να τροφοδοτείται απευθείας από μια θύρα USB υπολογιστή 5V για οδήγηση ηχείου 8 ohm 3 watt. Μπορείτε να δημιουργήσετε μερικά τέτοια κυκλώματα και να τα χρησιμοποιήσετε για τη δημιουργία στερεοφωνικής εξόδου σε ένα ζευγάρι ηχείων 8 Ohm.

Παρακαλούμε να σημειώσετε ότι Το TDA2822 IC είναι πλέον παρωχημένο επομένως επιλέγοντας ένα κύκλωμα χρησιμοποιώντας αυτό το IC για το συζητήθηκε το έργο μπορεί να μην είναι καλή ιδέα. Ωστόσο, η παρούσα σχεδίαση βασίζεται στο IC LM4871, το οποίο είναι άφθονα διαθέσιμο ας μάθουμε τα κύρια χαρακτηριστικά και τη λειτουργία αυτού του IC

Κύρια χαρακτηριστικά

Το IC λειτουργεί χωρίς να περιλαμβάνει οποιοδήποτε είδος ζεύξης πυκνωτές , ή πυκνωτές bootstrap, ή πυκνωτές snubber
Δείχνει εξαιρετική σταθερότητα μέσω του Unity Gain.
Συνοδεύεται από WSON, VSSOP, SOIC ή PDIP Packaging
Επιτρέπει τον ορισμό εξωτερικού δικτύου ελέγχου κέρδους

Σημαντικές προδιαγραφές:

Το IC LM4871D έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται ηχεία με ονομαστική τιμή 3 ohms ή 4 ohms στα 3 watt
Όλες οι υπόλοιπες εκδόσεις της σειράς έχουν καθοριστεί για χειρισμό 1,5 watt με ηχείο 8 Ohm.
Τα IC έχουν ρεύμα τερματισμού εσωτερικά ρυθμισμένο στα 0,6uA συνήθως
Το εύρος τάσης λειτουργίας κυμαίνεται μεταξύ 2,0V και 5,5V, ταιριάζει απόλυτα για εργασία με PC USB.
Η μέγιστη συνολική αρμονική παραμόρφωση με φορτίο ηχείων 8 Ohm στα 1kHz είναι περίπου 0,5%

Προδιαγραφές και πακέτο Pinout

Η παρακάτω εικόνα δείχνει τις λεπτομέρειες pinout του IC και των διαθέσιμων μοντέλων πακέτων και διατάξεων:

Λειτουργία κυκλώματος ενισχυτή USB 5V

Κύκλωμα ενισχυτή 5V USB 3 watt για υπολογιστή

Λίστα ανταλλακτικών

Όλες οι αντιστάσεις 1/4 watt ή 1/8 watt, 1% MFR ή SMD

20 Κ = 2 αριθ
40 Κ = 2 αριθ
100 K = 3 nos (συμπεριλαμβανομένου του Rpu)

Πυκνωτές

0,39uF κεραμικό = 1 αρ
1uF / 16V Tantalum = 2 αριθ

Ημιαγωγός

IC LM4871 = 1 αρ

Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα, το LM4871 περιλαμβάνει μερικά λειτουργικοί ενισχυτές εσωτερικά, παρέχοντας στον χρήστη τη δυνατότητα διαμόρφωσης του ενισχυτή με μερικούς καθορισμένους τρόπους.

Το κέρδος του πρώτου ενισχυτή μπορεί να διαχειριστεί εξωτερικά, ενώ ο δεύτερος ενισχυτής έχει συνδεθεί εσωτερικά με ένα αντίστροφο κέρδος ενότητας.

Το κέρδος κλειστού βρόχου για τον πρώτο ενισχυτή μπορεί να προσδιοριστεί επιλέγοντας κατάλληλα τις τιμές του λόγου Rf / Ri, ενώ το ίδιο έχει καθοριστεί για τον δεύτερο ενισχυτή εσωτερικά μέσω μερικών αντιστάσεων 40K.

Μπορούμε να δούμε ότι η έξοδος του ενισχυτή # 1 έχει διαμορφωθεί ώστε να είναι η είσοδος του ενισχυτή # 2, επιτρέποντας και στους δύο ενισχυτές να παράγουν σήματα με πανομοιότυπες τιμές, αν και αυτά μπορεί να είναι 180 μοίρες εκτός φάσης.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το διαφορικό κέρδος του IC να είναι AVD = 2 * (Rf / Ri).

Συνήθως, για οποιονδήποτε ενισχυτή μπορεί να εφαρμοστεί μια ρύθμιση «γεφυρωμένης λειτουργίας» οδηγώντας το συνδεδεμένο φορτίο σε αναλογία μέσω δύο εξόδων Vo1 και Vo2.

Ένας ενισχυτής διαμορφωμένος στη λειτουργία γεφύρωσης θα έχει μια διαφορετική αρχή λειτουργίας σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς ενισχυτές μονής άκρης που έχουν ένα άκρο του φορτίου ενσύρματο με τη γραμμή γείωσης.

Ένα κύκλωμα γεφυρωμένης λειτουργίας λειτουργεί με καλύτερη απόδοση σε σύγκριση με έναν ενισχυτή με ένα άκρο, καθώς το φορτίο ή το μεγάφωνο αλλάζει με τρόπο ώθησης-ώθησης, επιτρέποντας μια ταλάντωση διπλής τάσης για κάθε εναλλακτικό παλμό συχνότητας.

Αυτό επιτρέπει στην πραγματικότητα το μεγάφωνο να παράγει 4 φορές περισσότερη ισχύ από μια έκδοση που τελειώνει υπό ίδιες συνθήκες ή προδιαγραφές.

Η ικανότητα επίτευξης τέτοιας αυξημένης ισχύος επιτρέπει στον ενισχυτή να λειτουργεί χωρίς τρέχον περιοριστικό στάδιο και ως εκ τούτου χωρίς ανεπιθύμητο ψαλίδισμα.

Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα της διαφορικής γεφυρωμένης εξόδου είναι η απουσία καθαρού DC στο συνδεδεμένο μεγάφωνο. Αυτό συμβαίνει αφού τα VO1 και VO1 είναι προκατειλημμένα σε ίδια επίπεδα τάσης, δηλαδή στην VDD / 2 στην παρούσα περίπτωση. Αυτό επιτρέπει στον ενισχυτή να λειτουργεί χωρίς έναν πυκνωτή ζεύξης εξόδου, ο οποίος αλλιώς καθίσταται υποχρεωτικός σε ενισχυτές ενός άκρου.

Κατανόηση της συνιστώσας και των προδιαγραφών

Ρι είναι η αντίσταση εισόδου αντιστροφής που χρησιμοποιείται για να ρυθμίσει το κέρδος κλειστού βρόχου μαζί με το Rf. Επιπλέον, αυτή η αντίσταση εφαρμόζει επίσης μια λειτουργία φίλτρου υψηλής διέλευσης με Ci στο fC = 1 / (2π RiCi).

Εκεί σχηματίζει τον πυκνωτή ζεύξης εισόδου που είναι τοποθετημένος για να μπλοκάρει το DC και επιτρέπει τη συχνότητα AC ήχου στις ακίδες εισόδου Αυτός ο πυκνωτής επιτρέπει επίσης ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης σε συνδυασμό με το Ri σε fC = 1 / (2π RiCi).

Rf γίνεται η αντίσταση ανάδρασης που διορθώνει το κέρδος κλειστού βρόχου με τη βοήθεια του Ri.

Cs ενεργεί όπως ο πυκνωτής παράκαμψης τροφοδοσίας και παρέχει φιλτράρισμα κυματισμού για την τροφοδοσία ρεύματος.

Cb τοποθετείται ως πυκνωτής πείρου παράκαμψης και αυτός ο πυκνωτής επιβάλλει το φιλτράρισμα για μισή τροφοδοσία

Απόλυτες μέγιστες βαθμολογίες

Η μέγιστη ανεκτή βαθμολογία για αυτό το κύκλωμα εξηγείται παρακάτω:

Η μέγιστη τάση τροφοδοσίας είναι 6V, η τυπική τάση λειτουργίας είναι 5V
Τα ελάχιστα και μέγιστα ανεκτά επίπεδα θερμοκρασίας είναι -65 και 150 βαθμοί Κελσίου αντίστοιχα.
Το σήμα μουσικής εισόδου από το USB μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ -0,3V και 5,3 V
Η μέγιστη απόρριψη ισχύος είναι εσωτερικά περιορισμένη, οπότε δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για αυτό το ζήτημα.

Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικά:

Β dd υποδηλώνει την τάση τροφοδοσίας που είναι συνήθως 2V και 5.5V.

Εγώ dd είναι το αθόρυβο ρεύμα που καταναλώνεται από την τροφοδοσία εισόδου από το IC και αυτό μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 6,5mA έως 10mA

Εγώ Το sd είναι το σύμβολο για το ρεύμα τερματισμού λειτουργίας, όταν το δυναμικό pin # 1 ισούται με Vdd, ξεκινά η διακοπή προκαλώντας μείωση της κατανάλωσης στα 0,6uA

Β Το os αναφέρεται στην τάση μετατόπισης εξόδου και ξεκινά όταν Vin = 0V, και θα μπορούσε να είναι 5V τυπικά, και 50mV σε περιορισμένη λειτουργία.

Π 0 είναι η ισχύς εξόδου και είναι περίπου 3 watt όταν το φορτίο είναι ηχείο 8 Ohm