Amplificador d'àudio de 10 watts amb op

Els amplificadors són l’eix vertebrador de l’electrònica analògica. S'utilitzen molt en el camp de la indústria electrònica. Els amplificadors s’utilitzen gairebé a totes les aplicacions relacionades amb l’àudio.

L’amplificador de potència és la part de l’electrònica de so. Està dissenyat per maximitzar la magnitud de la potència del senyal d'entrada donat. En electrònica de so, l'amplificador operacional augmenta el voltatge del senyal, però no pot proporcionar el corrent, que és necessari per conduir una càrrega.

En aquest tutorial, crearem un amplificador de 10W amb un altaveu d’impedància de 8 Ohms connectat. Utilitzarem un amplificador operacional i dos transistors de potència addicionals per proporcionar la sortida de 10 watts a través de la càrrega de sortida

Topologia constructiva per a amplificadors

En un sistema de cadena d' amplificadors, l'amplificador de potència s'utilitza en l'última o última etapa abans de la càrrega. Generalment, el sistema d'amplificador de so utilitza la topologia següent que es mostra al diagrama de blocs

Com podeu veure al diagrama de blocs anterior, l'amplificador de potència és l'última etapa que està directament connectada a la càrrega. Generalment, abans de l’amplificador de potència, el senyal es corregeix mitjançant amplificadors pre amplificadors i controls de tensió. A més, en alguns casos, on es necessita un control de to, s’afegeix el circuit de control de to abans de l’amplificador de potència.

Conegueu la vostra càrrega

En el cas del sistema amplificador d'àudio, la càrrega i la capacitat de càrrega de l'amplificador són un aspecte important en la construcció. La càrrega principal d’un amplificador de potència és l’altaveu alt. La sortida de l'amplificador de potència depèn de la impedància de càrrega, de manera que connectar una càrrega incorrecta pot comprometre l'eficiència de l'amplificador de potència, així com l'estabilitat.

Loud Speaker és una càrrega enorme que actua com a càrrega inductiva i resistiva. L'amplificador de potència proporciona sortida de CA, a causa d'això, la impedància de l'altaveu és un factor crític per a una correcta transferència de potència.

La impedància és la resistència efectiva d’un circuit o component electrònic per al corrent altern, que sorgeix dels efectes combinats relacionats amb la resistència òhmica i la reactància.

A l’electrònica d’àudio, hi ha diferents tipus d’altaveus disponibles en diferents potències amb impedància diferent. La impedància dels altaveus es pot entendre millor utilitzant la relació entre el flux d’aigua dins d’una canonada. Penseu que l’altaveu és una canonada d’aigua, l’aigua que flueix per la canonada és el senyal d’àudio alternatiu. Ara, si la canonada es fa més gran de diàmetre, l’aigua fluirà fàcilment per la canonada, el volum d’aigua serà més gran i, si disminuïm el diàmetre, menys aigua fluirà per la canonada, de manera que el volum d’aigua serà més baix. El diàmetre és l’efecte creat per la resistència òhmica i la reactància. Si la canonada es fa més gran de diàmetre, la impedància serà baixa,de manera que l’altaveu pot obtenir més potència i l’amplificador proporciona més escenari de transferència de potència i, si la impedància augmenta, l’amplificador proporcionarà menys potència a l’altaveu.

Hi ha diferents opcions, així com diferents segments d’altaveus disponibles al mercat, generalment amb 4 ohms, 8 ohms, 16 ohms i 32 ohms, dels quals els altaveus de 4 i 8 ohms estan àmpliament disponibles a preus econòmics. A més, hem d’entendre que un amplificador de 5 watts, 6 watts o 10 watts o més és la potència RMS (Root Mean Square), subministrada per l’amplificador a una càrrega específica en funcionament continu.

Per tant, hem d’anar amb compte amb la classificació dels altaveus, la classificació de l’amplificador, l’eficiència dels altaveus i la impedància.

Components necessaris

Per construir el circuit amplificador de 10 watts necessitem els components següents:

1. Tauler Vero (es pot utilitzar qualsevol persona punteada o connectada)
2. Soldador
3. Filferro de soldadura
4. Eina per separar filferro i filferro
5. Filferros
6. Dissipador de calor d'alumini
7. Font d'alimentació de rail de 12V amb via elèctrica + 12V GND -12V
8. Altaveu de 8 ohms de 10 watts
9. 2pcs 4.7k Resistència 1/4 ^º watts
10. 2pcs 200R Resistor mitjà ^º Watt
11. 1pc resistència de 47 k
12. Condensador de 10pF 1pc
13. Resistència de 3,2 k
14. Condensador.82uF
15. Transistor TIP127
16. Transistor TIP122
17. IC LF351 amb base IC de 8 pins

Diagrama del circuit de l’amplificador d’àudio de 10 watts i explicació

L’ esquema de l’amplificador de 10 watts és bastant senzill, el LF351 amplifica la tensió del senyal i dos transistors de potència proporcionen l’amplificació de potència necessària. L'energia es pren directament de la font d'alimentació i es subministra a l'altaveu alt de 8 ohms mitjançant dos transistors. A mesura que l’ona sinusoïdal canvia la polaritat, TIP127 proporciona l’amplificació de potència en pic positiu i TIP 122 proporciona amplificació de potència en senyals de pic negatius.

En aquest circuit, TIP122 i TIP 127 són dos components principals. Aquests dos transistors són parells idèntics amb tensió de manteniment de col·lector-emissor de 100V @ 100 mA. Tots dos circuits integrats proporcionen un guany de corrent continu alt: hFE = 2500 normalment.

A la imatge anterior es mostra el paquet TO-220B, tots dos transistors estan disponibles en aquest paquet. Aquest paquet és essencial per a una perfecta transferència de calor i és útil per adaptar-lo a un dissipador de calor. Aquests transistors estan esbiaixats mitjançant les resistències 200R. La sortida amplificada es pren de la unió del col·lector de TIP122 i TIP127.

Prova del circuit d'amplificació de 10 watts

Hem utilitzat eines de simulació de proteus per comprovar la sortida del circuit; hem mesurat la sortida a l'oscil·loscopi virtual. Podeu consultar el vídeo de demostració complet que es mostra a continuació

Estem alimentant el circuit mitjançant + / - 12V i es proporciona el senyal sinusoidal d’entrada. L'oscil·loscopi està connectat a la sortida contra una càrrega de 8 ohms al canal A (groc) i el senyal d'entrada es connecta al canal B (blau).

Podem veure la diferència de sortida entre el senyal d’entrada i la sortida amplificada al vídeo que es mostra a continuació.

A més, hem comprovat la potència de sortida; la potència de l'amplificador depèn en gran mesura de diverses coses, com s'ha comentat abans. Depèn en gran mesura de la impedància dels altaveus, l’eficiència dels altaveus, l’eficiència de l’amplificador, les topologies de construcció, les distorsions harmòniques totals, etc. El circuit de la vida real és diferent del de la simulació, ja que cal tenir en compte molts factors en comprovar o provar la sortida.

Càlcul de potència de l'amplificador

Hem utilitzat una fórmula senzilla per calcular la potència de l'amplificador:

Potència de l'amplificador = V ² / R

Hem connectat un multímetre de corrent altern a la sortida. La tensió de corrent altern que es mostra al multímetre és de voltatge altern de pic a pic. Vam proporcionar un senyal sinusoïdal de baixa freqüència de pocs 25-50 Hz. Com passa amb la freqüència baixa, l’amplificador subministrarà més corrent a la càrrega i el multímetre serà capaç de detectar correctament la tensió de corrent altern.

El multímetre mostrava + 8,90 V de corrent altern. Per tant, segons la fórmula, la sortida de l’amplificador de potència a 8 Ohms de càrrega és

Amplificador de Potència = 8,90 ² /8 Amplificador de Potència = 9,90125 (10W aproximadament)

Coses que cal recordar mentre es construeix un amplificador de 10w

• Els transistors de potència han d’estar connectats correctament amb el dissipador de calor. Un dissipador de calor més gran proporciona un millor resultat. A més,
• És bo utilitzar condensadors de tipus caixa de qualitat sonora per obtenir un millor resultat.
• Intenteu que el preamplificador, la unió del col·lector del transistor de potència i el traçat final de sortida, sigui el més curt possible. Disminuirà l'acoblament del soroll a la sortida. A més,
• Proveu d’utilitzar un altaveu de 8 Ohms d’eficiència superior per conduir amb aquest amplificador de potència.

Consulteu el vídeo de demostració següent per a aquest sistema d' amplificador de 10w