25 Watt lydforstærker kredsløb ved hjælp af tda2040

Forstærkere er rygraden i Analog elektronik. De bruges meget inden for elektronikindustrien. Forstærkere bruges næsten i alle lydrelaterede applikationer.

Effektforstærker er den del af lydelektronik. Det er designet til at maksimere størrelsen af det effekt, der gives input signal. I lydelektronik øger operationsforstærkeren signalets spænding, men er ude af stand til at levere den strøm, der kræves for at drive en belastning. I denne vejledning bygger vi en 25W forstærker ved hjælp af TDA2040 effektforstærker IC med en 4 ohm impedanshøjttaler tilsluttet den.

Konstruktionstopologi til forstærkere

I en forstærker kædesystem, er effektforstærkeren anvendt ved den sidste eller afsluttende fase før belastningen. Generelt bruger Sound Amplifier-systemet nedenstående topologi vist i blokdiagrammet

Som du kan se i ovenstående blokdiagram, er forstærker det sidste trin, der er direkte forbundet med belastningen. Generelt før signalforstærker korrigeres signalet ved hjælp af præforstærkere og spændingskontrolforstærkere. I nogle tilfælde, hvor tonestyring er nødvendig, tilføjes tonestyringskredsløbet også før effektforstærker.

Kend din belastning

I tilfælde af lydforstærker er forstærkerens belastning og belastningskørselskapacitet et vigtigt aspekt i konstruktionen. Den største belastning for en forstærker er Loud Speaker. Effektforstærkerens output afhænger af belastningsimpedansen, så tilslutning af en forkert belastning kan kompromittere effektforstærkerens effektivitet såvel som stabiliteten.

Loud Speaker er en enorm belastning, der fungerer som en induktiv og resistiv belastning. Effektforstærker leverer AC-output, på grund af dette er højttalerens impedans en kritisk faktor for korrekt strømoverførsel.

Impedans er den effektive modstand af et elektronisk kredsløb eller en komponent til vekselstrøm, der opstår fra de kombinerede effekter relateret til ohmsk modstand og reaktans.

I lydelektronik er forskellige typer højttalere tilgængelige i forskellige wattforbrug med forskellige impedanser. Højttalerimpedans kan bedst forstås ved hjælp af forholdet mellem vandstrømning inde i en rør. Tænk bare højttaleren som et vandrør, vandet, der strømmer gennem røret, er det skiftende lydsignal. Hvis røret nu blev større i diameter, vil vandet let strømme gennem røret, vandmængden vil være større, og hvis vi mindsker diameteren, jo mindre vand vil strømme gennem røret, så vandmængden vil være nederste. Diameteren er effekten skabt af ohmsk modstand og reaktans. Hvis røret bliver større i diameter, vil impedansen være lav,så højttaleren kan få mere watt og forstærkeren giver mere strømoverførselsscenarie, og hvis impedansen bliver høj, giver forstærkeren mindre strøm til højttaleren.

Der er forskellige valg såvel som forskellige segmenter af højttalere er tilgængelige på markedet, generelt med 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm og 32 ohm, hvoraf 4 og 8 ohm højttalere er bredt tilgængelige i billige priser. Vi er også nødt til at forstå, at en forstærker med 5 Watt, 6 Watt eller 10 Watt eller endnu mere er RMS (Root Mean Square) watt, leveret af forstærkeren til en bestemt belastning i kontinuerlig drift.

Så vi skal være forsigtige med højttalerklassificering, forstærkerklassificering, højttalereffektivitet og impedans.

Konstruktion af Simple 25W forstærker

I vores tidligere tutorials lavede vi 10Watt forstærker ved hjælp af Op-amp og effekttransistor. Men til denne vejledning bygger vi en 25W effektforstærker, der kører en 4 ohm impedanshøjttaler. Vi vil bruge en specifik effektforstærker IC til dette. Vi valgte TDA2040 effektforstærker IC.

På ovenstående billede vises TDA2040. Den er tilgængelig i de fleste generiske onlinebutikker såvel som på eBay. Pakken kaldes ' Pentawatt ' -pakke med 5 udgangsstift. Pinout-diagrammet er ret simpelt og tilgængeligt i databladet,

Fanen er tilsluttet pin 3 eller –Vs (negativ forsyningskilde). For ikke at nævne får kølelegemet, der er forbundet med fanen, også den samme forbindelse.

Hvis vi tjekker databladet, kan vi også se funktionerne i denne effektforstærker IC

IC'ens funktioner er ret gode. Det giver kortslutningsbeskyttelse til jorden. Termisk beskyttelse vil også give ekstra sikkerhedsfunktioner på grund af en overbelastningstilstand. Som vi kan se, er TDA2040 i stand til at levere 25Watt output til en 4 Ohm belastning, hvis en delt strømforsyning med +/- 17V output er tilsluttet. I et sådant tilfælde vil THD (total harmonisk forvrængning) være 0,5%. I samme konfiguration, hvis vi får 30 Watt effekt, bliver THD 10%.

Der er også en anden graf i databladet, der giver forholdet mellem forsyningsspænding og udgangseffekt.

Hvis vi ser grafen, kan vi opnå mere end 26W udgangseffekt, hvis vi bruger en delt strømforsyning med mere end 15V output. Så lad os få effektforstærkeren til at arbejde med 4 ohm impedanshøjttaler ved 25 watt uden at gå på kompromis med THD.

Nødvendige komponenter

For at konstruere kredsløbet har vi brug for følgende komponenter-

Vero-kort (prikket eller forbundet nogen kan bruges)
Loddekolbe
Loddetråd
Nipper og Wire stripper værktøj
Ledninger
Kølelegeme i aluminium
17V Rail to Rail strømforsyning med + 17V GND -17V power track
4 ohm 25 watt højttaler
4.7R Modstand 1/2 Watt
680R modstand 1/4 ^th Watt
22 k modstand
10k modstand
100nF /.1uF kondensator 4stk
22uF kondensator
TDA2040

25 Watt lydforstærker kredsløbsdiagram og forklaring

Skemaet for 25 watt lydforstærker er ret simpelt; TDA2040 forstærker signalet og leverer 25 watt RMS-watt til 4 ohm højttaleren. C4 og C5 anvendes som frakobling filterkondensator. C1 og R1 fungerer som et filter. R2, R3 og C2 giver den nødvendige feedback til effektforstærkeren. R4 og C3 er snubber-kredsløbet for at klemme feedbacken fra den induktive belastning (højttaler).

Test af 25 watts forstærkerkredsløb

Vi brugte proteus simuleringsværktøjer til at kontrollere output af kredsløbet; vi målte output i det virtuelle oscilloskop. Du kan tjekke den komplette demonstrationsvideo, der er angivet nedenfor

Vi forsyner kredsløbet med +/- 17V, og det sinusformede indgangssignal leveres. Oscilloskopet er forbundet på tværs af udgangen mod 4 ohm belastning på kanal A (gul), og indgangssignalet er forbundet over kanal B (blå).

Vi kan se outputforskellen mellem indgangssignalet og det forstærkede output i videoen: -

Vi kontrollerede også output watt, forstærker watt er meget afhængig af flere ting, som diskuteret før. Det er meget afhængigt af højttalerimpedansen, højttalereffektivitet, forstærkereffektivitet, konstruktionstopologier, samlede harmoniske forvrængninger osv. Vi kunne ikke overveje eller beregne alle de mulige faktorer, der er skabt afhængigheder i forstærkerens watt. Det virkelige liv kredsløb er forskelligt fra simuleringen, fordi der er behov for mange faktorer, der skal overvejes under kontrol eller test af output.

Beregning af forstærkerens watt

Vi brugte en simpel formel til at beregne forstærkerens wattforbrug -

Forstærkerens effekt = V ² / R

Vi tilsluttede et AC-multimeter på tværs af udgangen. Vekselstrømsspænding vist i multimeteret er top til top vekselspænding.

Vi leverede meget lavfrekvent sinusformet signal på få 25-50Hz. Som ved lav frekvens vil forstærkeren levere mere strøm til belastningen, og multimeteret vil være i stand til at registrere vekselstrøm korrekt.

Multimeteret viste + 10,1V AC. Så ifølge formlen er output fra effektforstærkeren ved 4 ohm belastning

Forstærker Effekt = 10,1 ² /4 forstærker Effekt = 25.50 (25W ca.)

Ting at huske, når du konstruerer 25w forstærker

Ved konstruktion af kredsløbet skal effektforstærkeren TDA2040 forbindes korrekt med kølelegemet. Større køleplade giver et bedre resultat. Det er også godt at bruge lydkvalitets klassificerede bokstype kondensatorer til et bedre resultat.

Det er altid et godt valg at bruge PCB til lydrelateret applikation. Den bedste måde at konstruere PCB på er at henvise til IC-producentens retningslinjer. Der findes et reference-printkortdesign i databladet til TDA2040.

På billedet ovenfor vises et prøvekredsløb med printkortlayoutet. Det er bedre at holde sig til referencelayoutet, og det er i forholdet 1: 1. Det reducerer støjkoblingen i output.

Prøv også at bruge 4 Ohms højttaler med højere effektivitet med korrekt watt til at køre med denne effektforstærker.