Усилитель Hi-Fi класса AB DIY 2.1 - до 5 долларов: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Привет всем! Сегодня я собираюсь показать вам, как я построил аудиоусилитель для 2.1-канальной системы (левый-правый и сабвуфер). После почти 1 месяца исследований, проектирования и тестирования я придумал этот дизайн.

В этом руководстве я проведу вас через процесс проектирования усилителя. Во-первых, я покажу вам, как выбрать идеальную ИС для вашего проекта. Затем я покажу вам, как найти правильные значения для всех компонентов схемы и как изменить усиление и другие параметры. Напоследок я дам вам несколько советов по устранению любого типа шума.

Пройдя все инструкции, каждый может спроектировать свой собственный усилитель для различных приложений. Я постараюсь сделать это как можно более кратким и понятным для всех.

Достаточно для введения. Давайте начнем

Шаг 1: выбор микросхемы усилителя

Хорошо, так что любой может путать различные варианты, доступные для микросхем аудиоусилителя. Ознакомиться с несколькими таблицами данных - сложная задача. Итак, вот краткое изложение моего анализа некоторых известных микросхем в Индии.

Лучшие ИС аудиоусилителя:

1. Лист данных TDA7294

• Усилитель звука DMOS 100 В - 100 Вт с отключением звука
• Защита от короткого замыкания
• Может обеспечить 200 Вт параллельно

2. Лист данных LM3886

• Высокопроизводительный усилитель мощности звука 68 Вт с отключением звука
• Широкий диапазон питания 20 В - 94 В
• Отношение сигнал / шум ≥ 92 дБ
• Лучшее качество звука

3. Технические данные LA4440 / CD4440

• Встроенные 2 канала (двойные) для использования в приложениях для стерео и мостовых усилителей.
• Двойной: 6 Вт × 2 (тип.); Мост: 19 Вт (тип.)
• Минимальное необходимое количество внешних деталей

4. Даташит TDA2050

• Усилитель звука Hi-Fi 32 Вт
• Широкодиапазонное напряжение питания до 50 В
• Дешево и легко заменить

5. TDA2030Даташит

• Усилитель звука Hi-Fi 14 Вт
• Широкодиапазонное напряжение питания, до 36 В
• Дешево и легко заменить
• Может быть соединен мостом для большей мощности

При выборе микросхемы учитывайте ваши ожидания от усилителя и цель вашего проекта. Если вам нужен усилитель высокой мощности с лучшим в своем классе качеством звука, выбирайте TDA7294 или LM3886. Но если вы просто хотите использовать динамик мощностью 5, 10 или 20 Вт, то вам лучше всего подойдут 4-й и 5-й варианты. Вы также можете рассмотреть LA4440, если вам нужна более простая схема (левый и правый канал в одной микросхеме).

Как правило, следует выбирать усилитель, обеспечивающий мощность, в два раза превышающую номинальную мощность динамика. Это означает, что для динамика с импедансом 8 Ом и номинальной мощностью 5 Вт потребуется усилитель, который может производить 10 Вт при нагрузке 8 Ом. Для стереопары динамиков мощность усилителя должна составлять 10 Вт на канал при сопротивлении 8 Ом.

Хотите узнать больше об усилителях, нажмите здесь

Шаг 2: Детали и инструменты

Я хочу подключить два динамика мощностью 5 Вт для левого и правого каналов, которые я извлек из старого телевизора с ЭЛТ. Итак, TDA2030 мне подходит лучше всего, но вы также можете выбрать TDA2050 для построения левого и правого каналов.

Инструменты -

1. Мультиметр
2. Паяльная станция
3. Пистолет для горячего клея
4. Плоскогубцы
5. Резак
6. Термоусадочная трубка

Для стереоусилителя TDA2030 (левый + правый) -

1. TDA2030 (2)
2. Колонки (2)
3. Preboard
4. Стереоразъем 3,5 мм
5. 1N4007 Диод (2 * 2)
6. Потенциометр или подстроечный резистор 10K / 22K (2)
7. Ручка потенциометра (опция)
8. Резистор 10 (1 * 2), 100к (4 * 2), 3,7к (1 * 2)
9. Керамический конденсатор 100 нФ (2 * 2)
10. Электролитический конденсатор 1 мкФ (1 * 2), 100 мкФ (1 * 2), 2 мкФ (1 * 2), 22 мкФ (1 * 2), 2200 мкФ (1 * 2)
11. Источник питания: трансформатор или адаптер постоянного тока 12В 2А (мин.)
12. Радиатор (2)

Для сабвуфера TDA2050 -

1. TDA2050 (1)
2. Сабвуфер (1)
3. Preboard
4. Потенциометр или подстроечный резистор 10K / 22K (1)
5. Ручка потенциометра (опция)
6. Резистор 10 (1), 100 кОм (4), 3,3 кОм (1)
7. Керамический конденсатор 100 нФ (2)
8. Электролитический конденсатор 1 мкФ (1), 1000 мкФ (2), 2 мкФ (1 * 2), 22 мкФ (1)
9. Источник питания: трансформатор или адаптер постоянного тока 24 В, 2 А (рекомендуется)
10. Радиатор

Для фильтра низких частот -

1. RC4558 (1)
2. Ресистер: 100К (2), 560 (2), 22К (1)
3. Конденсатор: 1 мкФ (1), 104 Дж (2)
4. Раздельное питание от 9 В до 12 В

Теперь начнем с усилителя TDA2030.

Шаг 3: Схема стереоусилителя

Согласно техническому описанию, TDA2030 может выдавать 9 Вт на динамики 8 Ом с 0,5% искажением при питании от источника питания 14 В.

Фактически, вы можете получить базовую схему приложения почти для каждой микросхемы в таблице данных. В техническом описании TDA2030 есть две схемы, одна с одним источником питания, а другая с раздельным источником питания. Вы можете выбрать любую схему в соответствии с вашими потребностями. Я собираюсь использовать одну схему питания, потому что я буду питать ее от адаптера постоянного тока 12. Для раздельного питания понадобится трансформатор 12-0-12.

Во-первых, давайте смоделируем схему. Итак, мы могли увидеть, как это работает. Принципиальная схема была сделана с помощью Proteus.

Перед тем, как приступить к пайке, проверьте все и убедитесь, что ваша схема исправна.

Примечание: провода C2 и R7 не подключены. (Моделирование Рис.)

Шаг 4: изменение схемы

Давайте выясним наилучшие значения для компонентов в схеме. Я воспользуюсь схемой выше, которая такая же, как и в таблице данных, но с некоторыми изменениями, чтобы установить усиление, полосу пропускания и помочь отфильтровать шум.

1. Прибыль

Схема в таблице данных имеет коэффициент усиления 33 и вызывает искажения. Хорошее усиление для домашнего прослушивания составляет от 27 до 30 дБ. Этот параметр недостаточно высокий, чтобы вызвать искажение, и он даст вам хороший диапазон громкости.

Усиление = 1 + R1 / R2, если R1 = 100khen, R2 = 3,7k

2. Сеть Zobel

Сеть Zobel помогает предотвратить колебания, которые могут возникнуть из-за паразитной индукции проводов динамика. Он также действует как фильтр, предотвращающий попадание радиопомех, улавливаемых проводами динамика, на инвертирующий вход через контур обратной связи. C6 и R8 образуют сеть Zobel на выходе усилителя.

C6 = 100 нФ и R8 = 10 Ом, что дает частоту отсечки (fc):

fc = 1 / (2 * pi * R * C) fc = 159 кГц

159 кГц выше предела 20 кГц человеческого слуха и намного ниже радиочастоты, поэтому эти значения будут работать нормально. Если усилитель колеблется, R6 будет передавать большие токи на землю, поэтому его номинальная мощность должна быть не менее 1 Вт.

3. Бас

Конденсатор С7 на рис. используется для настройки низких частот для динамиков, чем выше значение конденсатора, тем лучше басовый отклик динамиков. Вы также можете использовать переменный конденсатор для изменения низких частот вручную. (Этот бас не имеет отношения к сабвуферу)

Совет: когда я создавал этот усилитель, я сомневался, зачем мы используем эти дополнительные конденсаторы и резисторы, для чего они нужны и что, если мы удалим их. Вы не можете игнорировать эти вопросы, если вы энтузиаст электроники. Просмотрите раздел 4.3 на странице 10 в техническом описании, чтобы получить общее представление.

Но я очень рекомендую этот замечательный учебник от Circuit Basics. В этой статье подробно рассматриваются все необходимые детали.

Примечание: я возьму приведенный выше рис. В качестве ссылки на следующих шагах.

Шаг 5: Подключение разъема 3,5 мм

Если у вас есть аудиопровод (с разъемом) или наушники, то мультиметр - лучший вариант для проверки подключения и определения подключения G-L-R. Если у вас нет провода аудиоразъема, вы можете использовать штекерные или женские разъемы.

Подключите разъем 3,5 мм к телефону, а остальные открытые провода - к усилителю. Усилитель слева направо и усилитель справа налево с общей массой.

Проверьте прилагаемые фотографии для справки.

Шаг 6: Сборка усилителя

Начните строить только с одним каналом нашего стереоусилителя. Тщательно соберите схему на монтажной плате, вы можете воспользоваться конструкциями печатных плат, доступными в техническом описании. Если у вас есть сомнения, вы можете сначала проверить схему на макетной плате. Но помните, что при сборке его на макетной плате будет много открытых проводов, что может привести к сильному шуму в динамике. Так что не думайте, что схема неправильная, когда вы слышите гудение или гудение.

Добавьте потенциометр перед конденсатором C2 (шаг 4, рис.) Для регулировки громкости, это также очень эффективно для уменьшения искажений. Я использовал для этой цели подстроечный резистор и постоянно установил значение подстроечного резистора таким образом, чтобы не было искажений при максимальной громкости телефона.

После проверки и тестирования первого канала повторите процесс и клонируйте точно такую же схему на той же или другой перфомансе. Теперь у вас есть два моноусилителя, подключите провод левого канала к одному усилителю, а провод правого канала к другому усилителю с общим заземлением к обоим. Используйте разные настройки для каждого канала и установите одинаковое значение для обоих каналов, чтобы каждый канал имел одинаковую громкость.

Вы можете использовать потенциометр (вместо подстроечного регулятора), если хотите часто менять громкость усилителя. Я предлагаю вам использовать потенциометр Dual Taper Potentiometer для одновременного ручного управления левым и правым звуком.

Источник питания: источник питания, который вы собираетесь использовать, должен вдвое превышать требуемую мощность, то есть для двух динамиков мощностью 5 Вт для достижения наилучших результатов должен быть источник питания 20 Вт.

Здесь я собираюсь использовать адаптер постоянного тока 12 В на 2 А (P = 24 Вт) для обоих каналов.

ПРИМЕЧАНИЕ: проверьте Шаг 9: Подавление шума, прежде чем завершать схему на перфокартоне.

Шаг 7: Схема сабвуфера