- Konstrukcijska topologija ojačevalnikov
- Spoznajte svojo obremenitev
- Zahtevane komponente
- 10-vatna shema in razlaga avdio ojačevalnika
- Testiranje 10-vatnega ojačevalnega vezja
- Izračun moči ojačevalnika
- Stvari, ki si jih je treba zapomniti pri izdelavi 10-voltnega ojačevalnika
Ojačevalci so hrbtenica analogne elektronike. Veliko se uporabljajo na področju elektronske industrije. Ojačevalniki se uporabljajo skoraj v vseh aplikacijah, povezanih z zvokom.
Ojačevalnik moči je del zvočne elektronike. Zasnovan je tako, da maksimira velikost moči danega vhodnega signala. V zvočni elektroniki operacijski ojačevalnik poveča napetost signala, vendar ne more zagotoviti toka, ki je potreben za pogon bremena.
V tej vadnici bomo izdelali 10 W ojačevalnik, na katerega je povezan zvočnik impedance 8 Ohmov. Za dovajanje moči 10 W pri izhodni obremenitvi bomo uporabili operacijski ojačevalnik in dva dodatna močnostna tranzistorja
Konstrukcijska topologija ojačevalnikov
V ojačevalnem verižnem sistemu se ojačevalnik moči uporablja v zadnji ali zadnji fazi pred obremenitvijo. Na splošno sistem ojačevalnika zvoka uporablja spodnjo topologijo, prikazano v blokovnem diagramu
Kot lahko vidite na zgornjem blokovnem diagramu, je ojačevalec zadnja stopnja, ki je neposredno povezana z obremenitvijo. Na splošno se pred ojačevalnikom moči signal popravi z ojačevalniki predojačevalnikov in napetostnih kontrol. V nekaterih primerih, kjer je potreben nadzor tona, je pred ojačevalnikom moči dodano vezje za nadzor tona.
Spoznajte svojo obremenitev
V primeru avdio ojačevalnega sistema sta obremenitev in nosilnost ojačevalnika pomemben vidik pri gradnji. Velika obremenitev za napajanje ojačevalnika je zvočnik. Izhod ojačevalnika moči je odvisen od impedance obremenitve, zato lahko priključitev neprimerne obremenitve ogrozi učinkovitost ojačevalnika moči in stabilnost.
Zvočnik je velika obremenitev, ki deluje kot induktivna in uporovna obremenitev. Ojačevalnik daje izmenični izhod, zato je impedanca zvočnika ključni dejavnik za pravilen prenos moči.
Impedanca je efektivna upornost elektronskega vezja ali komponente za izmenični tok, ki izhaja iz skupnih učinkov, povezanih z ohmično upornostjo in reaktanco.
V zvočni elektroniki so na voljo različne vrste zvočnikov z različno močjo z različno impedanco. Impedanco zvočnika lahko najbolje razumemo z razmerjem med pretokom vode znotraj cevi. Zamislite si zvočnik kot vodovodno cev, voda, ki teče skozi cev, je izmenični zvočni signal. Zdaj, če je cev postala večjega premera, bo voda zlahka tekla skozi cev, količina vode bo večja, in če zmanjšamo premer, bo manj vode teklo skozi cev, tako da bo količina vode nižje. Premer je učinek, ki ga ustvarjata ohmična upornost in reaktanca. Če se premer cevi poveča, bo impedanca majhna,tako lahko zvočnik dobi več moči, ojačevalnik pa nudi več scenarija prenosa moči in če se impedanca poveča, bo ojačevalnik zvočniku zagotavljal manj energije.
Obstajajo različne izbire, pa tudi različni segmenti zvočnikov so na voljo na trgu, običajno s 4 ohmi, 8 ohmi, 16 ohmi in 32 ohmi, od katerih so zvočniki 4 in 8 ohmov široko dostopni po ugodnih cenah. Razumeti moramo tudi, da je ojačevalnik z močjo 5 W, 6 W ali 10 W ali več celo RMS (Root Mean Square) moč, ki jo ojačevalnik v neprekinjenem delovanju oddaja določeni obremenitvi.
Torej, moramo biti previdni glede ocene zvočnikov, ocene ojačevalnika, učinkovitosti zvočnika in impedance.
Zahtevane komponente
Za izdelavo 10-vatnega ojačevalnega vezja potrebujemo naslednje komponente -
- Vero plošča (lahko se uporabi pikčasto ali povezano s kom)
- Spajkalnik
- Spajkalna žica
- Orodje za odstranjevanje kosil in žic
- Žice
- Hladilnik iz aluminija
- Napajanje od 12V do železnice z napajalnim tirom + 12V GND -12V
- 8 Ohmov 10 W zvočnik
- 2pcs 4.7k upor 1/4 th Watt
- 2pcs 200R upor 1/2 th Watt
- 1pc 47k upor
- 10pF kondenzator 1 kos
- 3.2k upor
- .82uF kondenzator
- TIP127 Tranzistor
- TIP122 Tranzistor
- LF351 IC z 8-polno IC-osnovo
10-vatna shema in razlaga avdio ojačevalnika
Shematski 10 W ojačevalnik je precej preprost, LF351 ojača signal napetosti in dva električna Tranzistorji zagotovi potrebno moč ojačanja. Napajanje se vzame neposredno iz napajalnika in se prek dveh tranzistorjev posreduje 8-omskem zvočniku. Ko sinusoidni val spreminja polarnost, TIP127 zagotavlja ojačanje moči na pozitivnem vrhu, TIP 122 pa ojačanje moči na negativnih signalih vrha.
V tem vezju sta TIP122 in TIP 127 dve glavni komponenti. Ta dva tranzistorja sta enak par z vzdržljivo napetostjo 100 V kolektorja in oddajnika pri 100 mA. Obe IC zagotavljata visok enosmerni tok - hFE = 2500 običajno.
Na zgornji sliki je prikazan paket TO-220B, oba tranzistorja sta na voljo v tem paketu. Ta paket je bistvenega pomena za popoln prenos toplote in uporaben za namestitev s hladilnikom. Ti tranzistorji so pristranski z uporom 200R. Ojačani izhod se vzame iz kolektorskega križišča TIP122 in TIP127.
Testiranje 10-vatnega ojačevalnega vezja
Za preverjanje izhoda vezja smo uporabili simulacijska orodja proteus; izmerili smo izhod v virtualnem osciloskopu. Ogledate si lahko celotni predstavitveni video spodaj
Vezje napajamo z + / - 12V in vhodni sinusni signal je zagotovljen. Osciloskop je povezan prek izhoda z obremenitvijo 8 ohmov na kanalu A (rumena), vhodni signal pa preko kanala B (modra).
Izhodno razliko med vhodnim signalom in ojačanim izhodom lahko vidimo v spodnjem videu.
Preverili smo tudi izhodno moč, moč ojačevalnika je zelo odvisna od več stvari, kot smo že omenili. Zelo je odvisna od impedance zvočnika, učinkovitosti zvočnika, učinkovitosti ojačevalnika, konstrukcijskih topologij, skupnih harmonskih popačenj itd. Nismo mogli upoštevati ali izračunati vseh možnih dejavnikov, ki ustvarjajo odvisnosti moči ojačevalnika. Vezje v resničnem življenju se razlikuje od simulacije, ker je treba med preverjanjem ali preskušanjem izhoda upoštevati številne dejavnike.
Izračun moči ojačevalnika
Za izračun moči ojačevalnika smo uporabili preprosto formulo -
Moč ojačevalnika = V 2 / R
Čez izhod smo priključili večmeter AC. Izmerjena izmenična napetost v multimetru je najvišja do najvišja izmenična napetost. Posredovali smo zelo nizkofrekvenčni sinusoidni signal z nekaj 25-50Hz. Tako kot pri nizkih frekvencah bo ojačevalnik obremenjeval več toka, multimeter pa bo lahko pravilno zaznal izmenično napetost.
Multimeter je pokazal + 8,90V AC. Torej, po formuli je izhod ojačevalnika moči pri obremenitvi 8 Ohmov
Ojačevalnik Moč = 8,90 2 /8 ojačevalnik Moč = 9,90125 (10W približno)
Stvari, ki si jih je treba zapomniti pri izdelavi 10-voltnega ojačevalnika
- Močnostni tranzistorji morajo biti pravilno povezani s hladilnikom. Večji hladilnik zagotavlja boljše rezultate. Prav tako
- Za boljše rezultate je dobro uporabiti avdio ocenjene kondenzatorje.
- Poskusite narediti čim krajši predojačevalnik, do križišča kolektorja močnostnega tranzistorja in do končne izhodne sledi. Zmanjšal bo povezavo hrupa na izhodu. Prav tako
- Poskusite uporabiti 8 Ohmov zvočnik z večjo učinkovitostjo za vožnjo s tem ojačevalnikom.
Oglejte si spodnji predstavitveni video za ta 10w ojačevalni sistem