Audio zosilňovače, ktoré sú navrhnuté tak, aby fungovali s napájaním 5 V z USB zásuvky, napríklad z USB počítača, sa nazývajú USB zosilňovače.

V tomto článku sa dozvieme, ako vytvoriť jednoduchý 3-wattový zosilňovač, ktorý je možné napájať priamo z 5V USB portu počítača na napájanie 8 ohmového 3-wattového reproduktora. Môžete vytvoriť niekoľko takýchto obvodov a použiť ich na vytvorenie stereofónneho výstupu do dvojice 8 ohmových reproduktorov.

Vezmite prosím na vedomie, že TDA2822 IC je už zastaraný preto sa rozhodol pre obvod využívajúci tento IC pre diskutovaný projekt nemusí byť dobrý nápad. Avšak súčasný dizajn je založený na IC LM4871, ktorý je hojne dostupný, poďme sa naučiť hlavné vlastnosti a fungovanie tohto IC.

Hlavné rysy

IC funguje bez zapojenia akéhokoľvek druhu kondenzátory , bootstrap kondenzátory alebo tlmiace kondenzátory
Vykazuje extrémnu stabilitu vďaka zosilneniu Unity.
Dodáva sa s balíkom WSON, VSSOP, SOIC alebo PDIP
Umožňuje nastaviť externú sieť riadenia zisku

Dôležité špecifikácie:

IC LM4871D je navrhnutý tak, aby zvládol reproduktory dimenzované na 3 ohmy alebo 4 ohmy na 3 watty
Všetky zostávajúce verzie série sú špecifikované tak, aby zvládli 1,5 Watt s 8 Ohm reproduktorom.
Integrované obvody majú interne nastavený vypínací prúd na 0,6uA
Rozsah pracovného napätia je medzi 2,0 V až 5,5 V, čo je ideálne riešenie pre prácu s napájaním z počítača USB.
Maximálne celkové harmonické skreslenie so zaťažením reproduktorov 8 Ohmov pri 1 kHz je okolo 0,5%

Špecifikácie a balenie Pinout

Nasledujúci obrázok zobrazuje podrobnosti o pripojení IC, dostupných modeloch balíka a rozložení:

Prevádzka obvodu zosilňovača 5V USB

Zoznam položiek

Všetky rezistory 1/4 wattu alebo 1/8 wattu, 1% MFR alebo SMD

20 K = 2 nosy
40 K = 2 nosy
100 K = 3 nosy (vrátane Rpu)

Kondenzátory

0,39uF keramika = 1 č
1uF / 16V tantal = 2 nosy

Polovodič

IC LM4871 = 1 č

Ako je zrejmé z vyššie uvedenej schémy, model LM4871 obsahuje niekoľko prvkov operačné zosilňovače interne poskytuje používateľovi možnosť konfigurácie zosilňovača niekoľkými špecifikovanými spôsobmi.

Zisk prvého zosilňovača je možné riadiť externe, zatiaľ čo druhý zosilňovač je zapojený interne so ziskom inverznej jednoty.

Zisk uzavretej slučky pre prvý zosilňovač je možné určiť vhodným výberom hodnôt pomeru Rf / Ri, zatiaľ čo pre druhý zosilňovač sa to isté stanovilo interne pomocou niekoľkých 40K rezistorov.

Vidíme, že výstup zosilňovača # 1 je nakonfigurovaný tak, aby bol vstupom zosilňovača # 2, čo umožňuje obidvom zosilňovačom generovať signály s rovnakými hodnotami, aj keď môžu byť mimo fázy o 180 stupňov.

“ako vyrobiť dosku plošných spojov doma ”

To vedie k tomu, že diferenciálny zisk IC je AVD = 2 * (Rf / Ri).

Typicky pre každý zosilňovač možno nastaviť „premostený režim“ nastavením deferenciálneho napájania pripojenej záťaže prostredníctvom niekoľkých výstupov Vo1 a Vo2.

Zosilňovač nakonfigurovaný v premostenom režime bude mať iný prevádzkový princíp na rozdiel od tradičných zosilňovačov s jedným koncom, ktoré majú jeden koniec záťaže pripojený k uzemňovacej linke.

Obvod premosteného režimu pracuje s lepšou účinnosťou v porovnaní so zosilňovačom s jedným koncom, pretože záťaž alebo reproduktor sa prepínajú spôsobom push-pull, čo umožňuje dvojité kolísanie napätia pre každý striedavý frekvenčný impulz.

Toto v skutočnosti umožňuje reproduktoru produkovať 4-krát viac energie ako verzia s jedným zakončením za rovnakých okolností alebo technických podmienok.

Schopnosť dosiahnuť taký zvýšený výkon umožňuje zosilňovaču pracovať bez a stupeň obmedzovača prúdu a teda bez nežiaduceho orezania.

Ďalšou výhodou diferenciálneho premosteného výstupu je absencia čistého jednosmerného prúdu cez pripojený reproduktor. To sa deje, pretože VO1 a VO1 sú predpäté na rovnakých napäťových úrovniach, to je v danom prípade VDD / 2. To umožňuje zosilňovaču pracovať bez výstupného väzbového kondenzátora, ktorý sa inak stáva povinným u zosilňovačov s jedným koncom.

Porozumenie práci s komponentmi a špecifikáciám

RI je invertujúci vstupný rezistor, ktorý sa používa na nastavenie zisku uzavretej slučky spolu s Rf. Ďalej tento rezistor tiež implementuje funkciu vysokopriepustného filtra s Ci pri fC = 1 / (2π RiCi).

Tam vytvára vstupný spojovací kondenzátor umiestnený tak, aby blokoval jednosmerný prúd a umožňoval zvukovú striedavú frekvenciu cez vstupné kolíky. Tento kondenzátor tiež umožňuje vysokopriepustný filter v spojení s Ri pri fC = 1 / (2π RiCi).

Rf sa stáva odporom spätnej väzby, ktorý fixuje zisk uzavretej slučky pomocou Ri.

Čs funguje ako obtokový kondenzátor napájania a poskytuje zvlnenie filtrovania napájacieho zdroja.

Cb je umiestnený ako obtokový kolíkový kondenzátor a tento kondenzátor vynúti filtrovanie na polovičný príkon

aboslútne maximálne hodnotenie

Nižšie sú vysvetlené maximálne prípustné hodnoty pre tento obvod:

Maximálne napájacie napätie je 6V, typické pracovné napätie je 5V
Minimálna a maximálna prípustná teplota sú -65 a 150 stupňov Celzia.
Vstupný hudobný signál z USB môže byť kdekoľvek medzi -0,3 V a 5,3 V
Maximálny rozptyl energie je vnútorne obmedzený, takže si nemusíte robiť starosti s týmto problémom.