- Konštrukčná topológia pre zosilňovače
- Poznaj svoju záťaž
- Požadované komponenty
- Schéma zapojenia a vysvetlenie 10 Wattového zosilňovača zvuku
- Testovanie 10-wattového zosilňovacieho obvodu
- Výpočet výkonu zosilňovača
- Na čo treba pamätať pri konštrukcii 10w zosilňovača
Zosilňovače sú chrbticou analógovej elektroniky. Obzvlášť sa používajú v oblasti elektronického priemyslu. Zosilňovače sa používajú takmer vo všetkých aplikáciách súvisiacich so zvukom.
Výkonový zosilňovač je súčasťou zvukovej elektroniky. Je navrhnutý tak, aby maximalizoval veľkosť výkonu daného vstupného signálu. V zvukovej elektronike operačný zosilňovač zvyšuje napätie signálu, ale nedokáže poskytnúť prúd, ktorý je potrebný na pohon záťaže.
V tomto návode zostavíme 10W zosilňovač s pripojeným reproduktorom s impedanciou 8 Ohmov. Na zabezpečenie výkonu 10 W pri výstupnom zaťažení použijeme operačný zosilňovač a dva ďalšie výkonové tranzistory
Konštrukčná topológia pre zosilňovače
V zosilňovača reťazového systému, výkonový zosilňovač sa používa v poslednej alebo konečný stupeň pred zaťažením. Všeobecne platí, že systém zosilňovača zvuku používa nižšie uvedenú topológiu uvedenú v blokovej schéme
Ako vidíte na vyššie uvedenom blokovom diagrame, výkonový zosilňovač je posledným stupňom, ktorý je priamo pripojený k záťaži. Všeobecne je pred výkonovým zosilňovačom signál korigovaný pomocou predzosilňovačov a zosilňovačov riadenia napätia. Tiež v niektorých prípadoch, keď je potrebné riadenie tónu, sa obvod riadenia tónu pridá pred výkonový zosilňovač.
Poznaj svoju záťaž
V prípade systému zosilňovača zvuku je dôležitým aspektom v konštrukcii zaťaženie a kapacita zaťaženia zosilňovača. Major zaťaženie pre výkonový zosilňovač je Reproduktor. Výstup výkonového zosilňovača závisí od impedancie záťaže, takže pripojenie nesprávnej záťaže by mohlo ohroziť účinnosť výkonového zosilňovača aj jeho stabilitu.
Loud Speaker je veľká záťaž, ktorá funguje ako indukčná a odporová záťaž. Výkonový zosilňovač poskytuje striedavý výstup, kvôli čomu je impedancia reproduktora rozhodujúcim faktorom pre správny prenos energie.
Impedancia je efektívny odpor elektronického obvodu alebo komponentu na striedavý prúd, ktorý vzniká kombinovanými účinkami súvisiacimi s ohmickým odporom a reaktanciou.
V audio elektronike sú k dispozícii rôzne typy reproduktorov s rôznym príkonom a rôznou impedanciou. Impedanciu reproduktorov najlepšie pochopíme pomocou vzťahu medzi prietokom vody vo vnútri potrubia. Stačí si predstaviť reproduktor ako vodnú fajku, voda pretekajúca potrubím je striedavý zvukový signál. Teraz, ak bude mať potrubie väčší priemer, bude voda ľahko pretekať potrubím, objem vody bude väčší a ak zmenšíme priemer, tým menej vody pretečie potrubím, takže objem vody bude menší nižšie. Priemer je efekt vytvorený ohmickým odporom a reaktanciou. Ak bude mať potrubie väčší priemer, bude impedancia nízka,takže reproduktor môže získať väčší výkon a zosilňovač poskytuje vyšší scenár prenosu energie, a ak sa impedancia zvýši, zosilňovač poskytne reproduktoru menej energie.
Na trhu je k dispozícii rôzne možnosti a tiež rôzne segmenty reproduktorov, zvyčajne so 4 ohmami, 8 ohmami, 16 ohmami a 32 ohmami, z ktorých sú široko dostupné 4 a 8 ohmové reproduktory za lacné ceny. Musíme tiež pochopiť, že zosilňovač s výkonom 5 W, 6 W alebo 10 W alebo viac predstavuje príkon RMS (Root Mean Square), ktorý dodáva zosilňovač na konkrétnu záťaž v nepretržitej prevádzke.
Musíme si dávať pozor na hodnotenie reproduktorov, hodnotenie zosilňovačov, účinnosť reproduktorov a impedanciu.
Požadované komponenty
Na zostrojenie 10-wattového zosilňovacieho obvodu potrebujeme nasledujúce komponenty -
- Doska Vero (môže byť použitý každý s bodkou alebo pripojený)
- Spájkovačka
- Spájkovací drôt
- Nástroj na odizolovanie a odizolovanie drôtov
- Drôty
- Hliníkový chladič
- Napájanie 12V Rail-Rail s napájacím vedením + 12V GND -12V
- 8 ohmový 10 Wattový reproduktor
- 2ks 4.7km rezistor 1/4 th Watt
- 2ks 200R rezistor 1/2 th Watt
- 1ks 47k rezistor
- 10pF kondenzátor 1ks
- 3,2k rezistor
- Kondenzátor.82uF
- Tranzistor TIP127
- Tranzistor TIP122
- Integrovaný obvod LF351 s 8kolíkovou základňou IC
Schéma zapojenia a vysvetlenie 10 Wattového zosilňovača zvuku
Schéma 10 W zosilňovača je dosť jednoduchá, LF351 zosilňuje signálne napätie a dva výkonové tranzistory poskytujú potrebné zosilnenie výkonu. Energia sa priamo odoberá z napájacieho zdroja a dodáva sa do 8 ohmového reproduktora cez dva tranzistory. Keď sínusová vlna zmení polaritu, TIP127 poskytuje zosilnenie výkonu na kladnom vrchole a TIP 122 poskytuje zosilnenie výkonu na záporných špičkových signáloch.
V tomto obvode sú TIP122 a TIP 127 dve hlavné zložky. Tieto dva tranzistory sú identické s napájacím napätím 100 V kolektora a vysielača pri 100 mA. Obidva integrované obvody poskytujú zvyčajne vysoký zisk jednosmerného prúdu - hFE = 2 500.
Na obrázku vyššie je zobrazené balenie TO-220B, v tomto balení sú k dispozícii obidva tranzistory. Tento balík je nevyhnutný pre dokonalý prenos tepla a je vhodný na použitie s chladičom. Tieto tranzistory sú predpäté pomocou rezistorov 200R. Zosilnený výstup sa odoberá z kolektorového spoja TIP122 a TIP127.
Testovanie 10-wattového zosilňovacieho obvodu
Na kontrolu výstupu obvodu sme použili nástroje na simuláciu proteus; namerali sme výstup vo virtuálnom osciloskope. Môžete si pozrieť kompletné ukážkové video uvedené nižšie
Napájame obvod pomocou +/- 12V a je zabezpečený vstupný sínusový signál. Osciloskop je pripojený na výstup proti zaťaženiu 8 ohmov na kanáli A (žltý) a vstupný signál je pripojený na kanál B (modrý).
Na videu uvedenom nižšie môžeme vidieť výstupný rozdiel medzi vstupným signálom a zosilneným výstupom.
Tiež sme skontrolovali výstupný výkon, výkon zosilňovača je vysoko závislý na viacerých veciach, ako už bolo uvedené. Je to veľmi závislé od impedancie reproduktora, účinnosti reproduktora, účinnosti zosilňovača, konštrukčných topológií, celkového harmonického skreslenia atď. Nemohli sme brať do úvahy alebo vypočítať všetky možné faktory, z ktorých sa vytvárajú závislosti vo príkone zosilňovača. Obvod skutočného života sa líši od simulácie, pretože pri kontrole alebo testovaní výstupu je potrebné zohľadniť veľa faktorov.
Výpočet výkonu zosilňovača
Použili sme jednoduchý vzorec na výpočet príkonu zosilňovača -
Príkon zosilňovača = V 2 / R
Cez výstup sme pripojili AC multimetr. Striedavé napätie zobrazené na multimetri je špičkové striedavé napätie. Poskytli sme veľmi nízkofrekvenčný sínusový signál niekoľkých 25 - 50 Hz. Rovnako ako pri nízkej frekvencii, zosilňovač dodá do záťaže väčší prúd a multimetr bude schopný správne detekovať striedavé napätie.
Multimetr ukazoval + 8,90 V str. Podľa vzorca teda výstup výkonového zosilňovača pri zaťažení 8 Ohmov je
Zosilňovač príkon = 8,90 2 /8 Zosilňovač Príkon = 9,90125 (10W približne)
Na čo treba pamätať pri konštrukcii 10w zosilňovača
- Výkonové tranzistory je potrebné správne prepojiť s chladičom. Väčší chladič poskytuje lepší výsledok. Tiež
- Pre lepšie výsledky je dobré používať kondenzátorové skrinky kondenzátora.
- Pokúste sa urobiť predzosilňovač, prechod kolektora výkonového tranzistora a po výslednú stopu výstupu čo najkratšie. Zníži sa šumová väzba na výstupe. Tiež
- Skúste na tento zosilňovač použiť reproduktor s vyššou účinnosťou 8 Ohmov.
Skontrolujte demonštračné video nižšie pre tento 10w Zosilňovač systému