Ενισχυτής ηχείων PC: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Αυτός είναι ένας ενισχυτής τρανζίστορ μικρής ισχύος (Λιγότερο από 10 Watt) χρησιμοποιώντας LM386 και TIP41/42.

Παρόλο που η ισχύς εξόδου δεν είναι πολύ εντυπωσιακή, μπορεί ακόμα να χρησιμεύσει ως ενισχυτής για ηχεία υπολογιστή και συσκευή αναπαραγωγής MP3.

Όταν μένω σε ένα γεμάτο διαμέρισμα μαζί, η μισή ισχύς εξόδου από αυτόν τον ενισχυτή προκαλεί εύκολα παράπονα από την οικογένειά μου.

Ούτως ή άλλως, μπορεί να οδηγήσει ηχείο 8ohm και 4ohm με μέγιστη τροφοδοσία 12V.

Πήρα τα αρχικά σχήματα από τον ιστότοπο (https://www.bristolwatch.com/radio/lm386_power_amp.htm, Lm386 Audio Amplifier Adding Push-Pull Output Stage).

Καθώς το κύκλωμα δεν χρησιμοποιεί τροφοδοτικό διπλής πολικότητας (+/-), η συνολική πολυπλοκότητα του κυκλώματος δεν είναι πολύ υψηλή και το συμπαγές μέγεθος (15cm (W) x 10cm (D) x 5cm (H)) του πλαισίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπως φαίνεται στο εικόνα παραπάνω.

Είχα κάνει αρκετούς ενισχυτές με πρωτότυπα σχήματα και ένας από αυτούς που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα είναι η τελική έκδοση που εφάρμοσε μικρές τροποποιήσεις από το πρωτότυπο.

Βήμα 1: Προηγούμενη έκδοση ενισχυτή

Αυτή είναι η παλιά έκδοση του ενισχυτή που έγινε σύμφωνα με τα αρχικά σχήματα.

Χρησιμοποιεί τρανζίστορ TIP31/32 ως στάδιο εξόδου push-pull..

Χρησιμοποιώ κοινό κύκλωμα ρυθμιστή τάσης LM7812 και προσαρμογέα τοίχου 220V (in)/15V (out) ως τροφοδοτικό, επειδή το κύκλωμα του ενισχυτή απαιτεί λιγότερο από 1Α ρεύμα κατά την κανονική λειτουργία.

Είναι αρκετά ικανοποιητικό καθώς το επίπεδο εξόδου είναι επαρκές για να οδηγήσει οποιοδήποτε από τα ηχεία 8ohm ή 4ohm που έχω.

Η ποιότητα του ήχου είναι επίσης λογική σε σύγκριση με τον εμπορικό ενισχυτή ήχου που χρησιμοποιούσα πριν.

Φαίνεται όμως ότι ακούγεται ένας μεγάλος θόρυβος όταν ακούτε από κοντά ένα ηχείο.

ICσως το IC ενισχυτή LM386 φαίνεται να παράγει υψηλή συχνότητα σφυριγμού θορύβου μαζί με κανονικό ενισχυμένο ηχητικό σήμα.

Επομένως, αυτός ο ενισχυτής δεν χρησιμοποιείται συχνά καθώς η ακοή αρκετών ωρών συνήθως με κάνει να νιώθω άβολα λόγω του υψηλού ήχου που βγαίνει από ένα ηχείο.

Και κάποια στιγμή η παραλαβή RF (ραδιοσυχνότητα) συμβαίνει όταν η μοτοσικλέτα περνά από το διαμέρισμά μου με μεγάλο θόρυβο.

***

Είχα ψάξει στο διαδίκτυο για να μειώσω εντελώς το σφύριγμα και την περιστασιακή παραλαβή RF.

Το παρακάτω σχήμα είναι το αποτέλεσμα που εφαρμόζεται με ορισμένες τροποποιήσεις που συνιστώνται σε πολλές ιστοσελίδες.

Βήμα 2: Σχήματα κυκλωμάτων

Δεδομένου ότι δεν είμαι καλός στα αναλογικά ηλεκτρονικά, μια επιστημονική εξήγηση δεν είναι δυνατή για τις τροποποιήσεις που έκανα στα παραπάνω σχήματα.

Αλλά το αποτέλεσμα είναι αρκετά ικανοποιητικό όταν ακούω MP3 που παίζει και ακούω έξοδο ήχου βίντεο για αρκετές ώρες με τροποποιημένο κύκλωμα ενισχυτή.

Καθώς η ποιότητα του ήχου είναι πολύ υποκειμενική υπόθεση σύμφωνα με μια προσωπική άποψη, οι παραπάνω ενέργειες αποκατάστασης δεν θα είναι κατάλληλες για κάποιον.

Αλλά ούτως ή άλλως δεν εξαφανίζεται τελικά πια η παραλαβή από RF και επίσης τα υψηλά επίπεδα ενοχλητικού θορύβου.

Το σκεπτικό της προσθήκης και αφαίρεσης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων έχει ως εξής.

***

- Συνιστάται η εφαρμογή χαμηλών (100uF) και υψηλών (0.1uf) πυκνωτών παράκαμψης συχνότητας στη γραμμή τροφοδοσίας του LM386 για την απομάκρυνση της εισόδου θορύβου στο IC ενισχυτή

- Η μείωση του κέρδους του LM386 (ανοίξτε τους πείρους 1 και 8 για να διορθώσετε το κέρδος ως προεπιλογή 20 (26dB)) συνιστάται επίσης η αφαίρεση του θορύβου υψηλής συχνότητας σε άλλες ιστοσελίδες.

- Και τέλος προσθέστε έναν ακόμη κεραμικό πυκνωτή (πυκνωτής 0.1uF ο οποίος αριθμείται ως 3 στο παραπάνω διάγραμμα) στην έξοδο LM386 αξιώνεται για την απομάκρυνση οποιουδήποτε θορύβου υψηλής έντασης εντελώς καθώς ο κεραμικός πυκνωτής λειτουργεί ως φίλτρο χαμηλής διέλευσης

***

Όλες οι παραπάνω συστάσεις που βρήκα σε ιστοσελίδες εφαρμόζονται και δοκιμάζονται μία προς μία για να προκύψει το τελικό σχήμα που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Πρώτον, δεν νομίζω ότι το άλλο πρόσθετο κεραμικού πυκνωτή (αριθμός 3 στα σχήματα) στην έξοδο LM386 είναι καλή ιδέα.

Επειδή πιθανώς ο πυκνωτής μπορεί να αφαιρέσει κάποιο χρήσιμο σήμα ήχου υψηλής συχνότητας από την έξοδο του ηχείου, είναι πολύ λογική υποψία για κανέναν.

Αλλά η προσθήκη πυκνωτή γίνεται αρκετά αποτελεσματική λύση για την αφαίρεση του RF pickup και του υψηλού ήχου συριγμού από την έξοδο ήχου στο τέλος.

Βήμα 3: Σχέδιο καλωδίωσης

Καθώς απαιτείται στερεοφωνική έξοδος, δύο κυκλώματα ενισχυτή τοποθετούνται και συνδέονται σε πλακέτα γενικής PCB.

Όταν συγκρίνετε σχήματα και διάγραμμα καλωδίωσης μαζί, μπορείτε να δείτε ότι κάθε καλωδίωση που απεικονίζεται στα σχήματα ταιριάζει με το μοτίβο καλωδίωσης στο παραπάνω σχέδιο.

Παρόμοιο μέγεθος κάθε ηλεκτρονικού εξαρτήματος απεικονίζεται, βρίσκεται και συνδέεται μαζί με άλλα εξαρτήματα στο σχέδιο καλωδίωσης.

Για τη μείωση του συνολικού μήκους της καλωδίωσης, δεν χρησιμοποιείται επιμήκη και λοξό μοτίβο καλωδίωσης.

Οι πορτοκαλί γραμμές είναι ενσύρματες και συνδέονται στην επάνω πλευρά του PCB.

Εν τω μεταξύ, άλλες γραμμές κόκκινου/πράσινου χρώματος είναι ενσύρματες και συνδέονται στην πίσω πλευρά (συγκόλληση) του PCB.

Βήμα 4: Μέρη

Δεν μπορώ να απεικονίσω και να εξηγήσω κάθε συστατικό ένα προς ένα στην παραπάνω εικόνα.

Αλλά τα πιο αξιοσημείωτα συστατικά στοιχεία περιγράφονται στην εικόνα.

Η λεπτομέρεια BOM (Bill of Materials) περιγράφεται στην παρακάτω λίστα. (Το κόστος μόνο του σημαντικού στοιχείου είναι γραμμένο. Αλλά οι πληροφορίες κόστους παρέχονται εξίσου ενδεικτικές)

***

- Ενισχυτής LM386 IC x 2 (Περίπου 1 $)

- TIP41 (τρανζίστορ NPN) x 2, TIP42 (τρανζίστορ PNP) x 2 (περίπου 1,2 $ για το καθένα)

- Δίοδος 1N4148 x 4 για πόλωση τρανζίστορ ως κλάσης AB

- Ρυθμιστής τάσης LM7812 (τροφοδοτικό ενισχυτή)

- Ποτενσιόμετρο ALPS blue velvet 20K (Έλεγχος έντασης, διπλό 20K VR, 10 $)

- ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1000uF x 2 για φιλτράρισμα DC από την έξοδο ήχου

- 100uF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής x 2 για παράκαμψη θορύβου χαμηλής συχνότητας από το καλώδιο τροφοδοσίας

- 10uF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής x 2 για παράκαμψη ισχύος με LM386 IC

- 2.2uF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής x 2 για σύζευξη εισόδου ήχου στο κύκλωμα ενισχυτή

- Κεραμικός πυκνωτής 0.1uF x 6 για φιλτράρισμα ισχύος και καταστολή θορύβου υψηλής συχνότητας

Πυκνωτής φιλμ 0,33uF x 1 για φιλτράρισμα θορύβου ρυθμιστή LM7812

Πυκνωτής φιλμ 0.047uF x 2 για σταθεροποίηση εξόδου (δίκτυο Zobel)

- Αντίσταση 2,2ohm 1/2W x 4 για φόρτωση τρανζίστορ

- Αντίσταση 1K 1/4W x 2 για πόλωση τρανζίστορ

- 10ohm x 2 για σταθεροποίηση εξόδου με δίκτυο Zobel

- Τερματικό μπλοκ καλωδίωσης καλωδίων ηχείων (4 ακίδες, 3 $)

- Υποδοχή εισόδου στερεοφωνικού ήχου 3,5 mm

Κυκλική πρίζα εισόδου ισχύος για προσαρμογέα τροφοδοσίας σε τοίχο 15V

Καθολική πλακέτα PCB περίπου 15cm (W) x 10cm (D)

Ακρυλική σανίδα x 4 (15cm (W) x 10cm (D) x 5mm/3mm (H))

Μεταλλικό στήριγμα μεγέθους Μ3 (μπουλόνι/παξιμάδι) 3,5cm x 4

- 2 καλώδια καλωδίων (βαθμολογία 5V και περισσότερο από 2A)

***

Η αντιστοίχιση τρανζίστορ συνιστάται στην ιστοσελίδα όπου έχει αναρτηθεί το αρχικό σχήμα.

Για καλύτερη ποιότητα ήχου, συνήθως απαιτείται αντιστοίχιση τρανζίστορ για την υποστήριξη πανομοιότυπων φυσικών χαρακτηριστικών των τρανζίστορ NPN/PNP.

Αλλά καθώς η διαδικασία αντιστοίχισης είναι λίγο δύσκολη, δεν θα αναφέρω λεπτομέρειες σε αυτήν την ιστορία.

Βήμα 5: Καλωδίωση και συγκόλληση

Τα καλώδια κασσίτερου (μέγεθος AWG 24) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μοτίβων καλωδίωσης όπως απεικονίζεται στα σχήματα και το σχέδιο καλωδίωσης.

Χρησιμοποιούνται αρκετά καλώδια jumper λόγω των λαθών που έγιναν κατά τη συγκόλληση.

Καθώς η μέθοδος συγκόλλησης εξηγείται σε άλλες οδηγίες (https://www.instructables.com/circuits/raspberry-pi/projects/recent/), δεν θα περιγράψω λεπτομέρειες σε αυτήν την ιστορία.

Αλλά βασικά η καλωδίωση και η συγκόλληση πραγματοποιούνται σύμφωνα με τις λεπτομέρειες όπως φαίνεται στο σχέδιο καλωδίωσης.

Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, διάφορα καλώδια συνδέονται με τον ενισχυτή συμπεριλαμβανομένων όπως στερεοφωνικό καλώδιο ήχου, 2 καλώδια καλωδίων ηχείων και καλώδιο τροφοδοσίας 15V.

Βήμα 6: Παίζοντας και περαιτέρω ανάπτυξη

Καθώς ολοκληρώνεται η κατασκευή ενισχυτών, ξεκινήστε να ακούτε μουσική μαζί του.

Το ηχείο που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα είναι το Scandyna MicroPod SE που αγοράστηκε πριν από περίπου 10 χρόνια.

Τώρα το μοντέλο σύνδεσης καλωδίου ήχου έχει μετατραπεί σε Bluetooth και εξακολουθεί να είναι διαθέσιμο για αγορά το ίδιο σχήμα μοντέλου.

Προσωπικά υποθέτω ότι οι τεχνικές προδιαγραφές και η απόδοση του ηχείου είναι πιο σημαντικές από τον ενισχυτή για την ποιότητα του ήχου.

Οι τεχνικές προδιαγραφές του ηχείου έχουν ως εξής.

***

-Εφαρμογές Hi-Fi στερεοφωνικά, συστήματα AV-Home Theater

- Απαιτήσεις ενισχυτή 10 - 100 watt

- Ονομαστική σύνθετη αντίσταση 4 Ω

- Απόκριση συχνότητας 65-20.000 Hz (± 3dB)

***

Περιέγραψα τη χρήση αυτού του ενισχυτή για ηχεία υπολογιστή.

Αλλά μπορεί να διασυνδεθεί με διάφορες πηγές ήχου για αναπαραγωγή μουσικής ή βίντεο.

Μπορείτε να δείτε το βίντεο του ενισχυτή που λειτουργεί στον παρακάτω σύνδεσμο.

***

drive.google.com/file/d/131MuCqJzu-P7cf5pM…

***

Καθώς η εγγραφή πραγματοποιείται με έξυπνο τηλέφωνο, η ποιότητα ήχου δεν είναι πολύ αναγνωρίσιμη.

Τέλος πάντων, χρησιμοποιώ αυτόν τον ενισχυτή ως βασική συσκευή για αναπαραγωγή οποιουδήποτε περιεχομένου πολυμέσων με υπολογιστή, διακομιστή Raspberry Pi, έξυπνο τηλέφωνο και ούτω καθεξής.

Ως επέκταση αυτού του έργου, ορισμένες πρόσθετες λειτουργίες θα ενσωματωθούν σε αυτόν τον ενισχυτή.

Ευχαριστώ για την ανάγνωση.