DIY 2.1 Class AB Hi -Fi Audio Amplifier - Under 5 $: 10 Steps (with Pictures)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Γεια σε όλους! Σήμερα θα σας δείξω πώς έφτιαξα έναν ενισχυτή ήχου για ένα σύστημα 2,1 καναλιών (Αριστερά-Δεξιά και Subwoofer). Μετά από σχεδόν 1 μήνα έρευνας, σχεδιασμού και δοκιμών, κατέληξα σε αυτό το σχέδιο.

Σε αυτό το διδακτικό, θα σας καθοδηγήσω στη διαδικασία σχεδιασμού του ενισχυτή. Αρχικά, θα σας δείξω πώς να επιλέξετε το τέλειο IC για το έργο σας. Στη συνέχεια, θα σας δείξω πώς να βρείτε τις σωστές τιμές για όλα τα στοιχεία του κυκλώματος και πώς να αλλάξετε το κέρδος και άλλες παραμέτρους. Τέλος, στο τέλος, θα σας πω μερικές συμβουλές για να αφαιρέσετε κάθε είδους θόρυβο.

Αφού περάσει ολόκληρο το εκπαιδευτικό, ο καθένας μπορεί να σχεδιάσει τον δικό του ενισχυτή για διαφορετικές εφαρμογές. Θα προσπαθήσω να κάνω αυτό το διδακτικό όσο το δυνατόν πιο σύντομο και εύκολο να κατανοηθεί για όλους.

Εντάξει αρκετά για την εισαγωγή. Ας αρχίσουμε

Βήμα 1: Επιλογή IC για ενισχυτή

Εντάξει, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να συγχέει μεταξύ των διαφόρων διαθέσιμων επιλογών για τα IC ενισχυτή ήχου. Είναι δύσκολο να περάσετε από διάφορα φύλλα δεδομένων. Έτσι, εδώ είναι μια περίληψη της ανάλυσής μου για μερικά διάσημα IC στην Ινδία.

Κορυφαία IC ενισχυτή ήχου:

1. Φύλλο δεδομένων TDA7294

• Ενισχυτής ήχου 100V - 100W DMOS με σίγαση
• Προστασία από βραχυκύκλωμα
• Μπορεί να παρέχει 200W παράλληλα

2. Φύλλο δεδομένων LM3886

• Ενισχυτής ισχύος ήχου υψηλής απόδοσης 68W με σίγαση
• Ευρεία περιοχή εφοδιασμού 20V - 94V
• Λόγος σήματος προς θόρυβο ≥ 92dB
• Καλύτερη ποιότητα ήχου

3. Φύλλο δεδομένων LA4440/CD4440

• Ενσωματωμένα 2 κανάλια (διπλά) Ενεργοποίηση χρήσης σε εφαρμογές στερεοφωνικού και ενισχυτή γέφυρας.
• Διπλό: 6 W × 2 (τυπ.); Γέφυρα: 19 W (τυπ.)
• Απαιτείται ελάχιστος αριθμός εξωτερικών εξαρτημάτων

4. Φύλλο δεδομένων TDA2050

• Ενισχυτής ήχου hi-fi 32 W
• Τάση τροφοδοσίας ευρείας εμβέλειας, έως 50 V
• Φθηνό και εύκολο στην αντικατάσταση

5. TDA2030Δελτίο δεδομένων

• Ενισχυτής ήχου Hi-fi 14 W
• Τάση τροφοδοσίας ευρείας εμβέλειας, έως 36 V
• Φθηνό και εύκολο στην αντικατάσταση
• Μπορεί να γεφυρωθεί για περισσότερη ισχύ

Επιλέγοντας ένα IC, λάβετε υπόψη τις προσδοκίες σας από τον Ενισχυτή και τον σκοπό του έργου σας. Αν θέλετε έναν ενισχυτή υψηλής ισχύος με την καλύτερη ποιότητα ήχου στην κατηγορία, επιλέξτε TDA7294 ή LM3886. Αλλά, αν θέλετε απλώς να οδηγήσετε ένα ηχείο 5W, 10W ή 20W, η 4η και η 5η επιλογή είναι οι καλύτερες για εσάς. Μπορείτε επίσης να λάβετε υπόψη το LA4440 εάν θέλετε ένα απλούστερο κύκλωμα (αριστερό και δεξιό κανάλι σε ένα μόνο IC).

Γενικά, θα πρέπει να επιλέξετε έναν ενισχυτή που μπορεί να αποδίδει ισχύ ίση με τη διπλάσια από την ισχύ ισχύος του ηχείου. Αυτό σημαίνει ότι ένα ηχείο με σύνθετη αντίσταση 8 ohm και βαθμολογία 5 watt απαιτεί ενισχυτή που μπορεί να παράγει 10 watt σε φορτίο 8 ohm. Για ένα στερεοφωνικό ζεύγος ηχείων, ο ενισχυτής θα πρέπει να βαθμολογείται στα 10 watt ανά κανάλι σε 8 ohm.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα για τους ενισχυτές, κάντε κλικ εδώ

Βήμα 2: Μέρη και εργαλεία

Θέλω να οδηγήσω δύο ηχεία 5W για Αριστερά και Δεξιά κανάλια τα οποία έβγαλα από μια παλιά τηλεόραση CRT. Έτσι, το TDA2030 είναι το καλύτερο για μένα, αλλά, μπορείτε να επιλέξετε το TDA2050 και για τη δημιουργία καναλιών Αριστερά και Δεξιά.

Εργαλεία -

1. Πολύμετρο
2. Σταθμός συγκόλλησης
3. Πυροβόλο θερμής κόλλας
4. Πένσα
5. Κόπτης
6. Συρρίκνωση σωλήνων

Για στερεοφωνικό ενισχυτή TDA2030 (αριστερά+δεξιά) -

1. TDA2030 (2)
2. Ηχεία (2)
3. Preboard
4. Στερεοφωνική υποδοχή 3,5 mm
5. Δίοδος 1N4007 (2*2)
6. Ποτενσιόμετρο ή Trimpot 10K/22K (2)
7. Κουμπί ποτενσιόμετρου (προαιρετικό)
8. Αντίσταση 10 (1*2), 100k (4*2), 3.7k (1*2)
9. Κεραμικός πυκνωτής 100nF (2*2)
10. Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1uF (1*2), 100uF (1*2), 2uF (1*2), 22uF (1*2), 2200uF (1*2)
11. Τροφοδοσία: Μετασχηματιστής ή προσαρμογέας DC 12V 2Amp (λεπτά)
12. Inkυγείο (2)

Για υπογούφερ TDA2050 -

1. TDA2050 (1)
2. Subwoofer (1)
3. Preboard
4. Ποτενσιόμετρο ή Trimpot 10K/22K (1)
5. Κουμπί ποτενσιόμετρου (προαιρετικό)
6. Αντίσταση 10 (1), 100k (4), 3.3k (1)
7. Κεραμικός πυκνωτής 100nF (2)
8. Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1uF (1), 1000uF (2), 2uF (1*2), 22uF (1)
9. Τροφοδοσία: Μετασχηματιστής ή προσαρμογέας DC 24V 2Amp (προτείνεται)
10. Θερμοσίφωνας

Για φίλτρο χαμηλής διέλευσης -

1. RC4558 (1)
2. Αντίσταση: 100K (2), 560 (2), 22K (1)
3. Πυκνωτής: 1uF (1), 104j (2)
4. Διαχωρισμός τροφοδοσίας 9V έως 12V

Ας ξεκινήσουμε τώρα με τον Ενισχυτή TDA2030.

Βήμα 3: Στερεοφωνικό κύκλωμα ενισχυτή

Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων, το TDA2030 μπορεί να βγάλει 9 Watt σε ηχεία 8 Ω με 0,5% παραμόρφωση σε τροφοδοτικό 14 V.

Στην πραγματικότητα, μπορείτε να λάβετε ένα βασικό κύκλωμα εφαρμογής για σχεδόν κάθε IC στο φύλλο δεδομένων. Στο φύλλο δεδομένων του TDA2030, υπάρχουν δύο κυκλώματα, ένα με μία μόνο τροφοδοσία ρεύματος και ένα άλλο με ένα διαχωρισμένο τροφοδοτικό. Μπορείτε να επιλέξετε οποιοδήποτε κύκλωμα σύμφωνα με τις ανάγκες σας. Θα χρησιμοποιήσω ένα μόνο κύκλωμα τροφοδοσίας γιατί θα το τροφοδοτήσω με προσαρμογέα 12 DC. Για την τροφοδοσία διαχωρισμού, θα χρειαστείτε έναν μετασχηματιστή 12-0-12.

Αρχικά, ας προσομοιώσουμε το κύκλωμα. Έτσι, μπορούσαμε να δούμε πώς λειτούργησε. Το διάγραμμα κυκλώματος έγινε με τον Πρωτέα.

Δοκιμάστε τα πάντα και βεβαιωθείτε ότι το κύκλωμά σας θα λειτουργήσει πριν ξεκινήσετε τη συγκόλληση.

Σημείωση: Τα καλώδια C2 και R7 δεν είναι συνδεδεμένα. (Προσομοίωση εικ.)

Βήμα 4: Τροποποίηση του κυκλώματος

Ας μάθουμε τις καλύτερες τιμές για τα εξαρτήματα του κυκλώματος. Θα χρησιμοποιήσω το παραπάνω διάγραμμα, το οποίο είναι ίδιο με αυτό στο φύλλο δεδομένων, αλλά με μερικές τροποποιήσεις για να ορίσετε κέρδος, εύρος ζώνης και να φιλτράρετε τον θόρυβο.

1. Κερδίστε

Το κύκλωμα στο φύλλο δεδομένων έχει κέρδος 33 και θα προκαλέσει παραμόρφωση. Ένα καλό κέρδος για χρήση για ακρόαση στο σπίτι είναι περίπου 27 έως 30dB. Αυτή η ρύθμιση δεν είναι αρκετά υψηλή για να προκαλέσει παραμόρφωση και θα σας δώσει ένα καλό εύρος έντασης.

Κέρδος = 1+R1/R2if R1 = 100kthen, R2 = 3.7k

2. Το Δίκτυο Zobel

Ένα δίκτυο Zobel βοηθά στην πρόληψη της ταλάντωσης που μπορεί να προκύψει από την παρασιτική επαγωγή καλωδίων ηχείων. Λειτουργεί επίσης ως φίλτρο για να αποτρέψει τις παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων που συλλέγονται από τα καλώδια των ηχείων στην εισερχόμενη είσοδο μέσω του βρόχου ανάδρασης. Οι C6 και R8 σχηματίζουν ένα δίκτυο Zobel στην έξοδο του ενισχυτή.

C6 = 100nF και R8 = 10ohms, το οποίο δίνει μια συχνότητα αποκοπής (fc):

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

Τα 159 kHz είναι πάνω από το όριο των 20 kHz της ανθρώπινης ακοής και πολύ κάτω από τις ραδιοσυχνότητες, επομένως αυτές οι τιμές θα λειτουργήσουν καλά. Εάν ο ενισχυτής ταλαντεύεται, το R6 θα περνάει υψηλά ρεύματα στη γη, οπότε θα πρέπει να έχει ισχύ ισχύος τουλάχιστον 1 Watt.

3. Μπάσο

Πυκνωτής C7 στο σχ. χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση των μπάσων για τα ηχεία, όσο υψηλότερη είναι η τιμή του πυκνωτή, τόσο καλύτερη είναι η απόκριση μπάσων των ηχείων. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν μεταβλητό πυκνωτή για να αλλάξετε τα μπάσα χειροκίνητα. (Αυτό το μπάσο δεν σχετίζεται με υπογούφερ)

Συμβουλή: Όταν έφτιαχνα αυτόν τον ενισχυτή, αμφιβάλλω γιατί χρησιμοποιούμε αυτούς τους επιπλέον πυκνωτές και αντιστάσεις, τι κάνουν και τι γίνεται αν τους αφαιρέσουμε. Δεν μπορείτε να αγνοήσετε αυτές τις ερωτήσεις εάν είστε λάτρεις των ηλεκτρονικών. Πηγαίνετε στη σελίδα 10 ενότητα 4.3 στο φύλλο δεδομένων για να πάρετε μια γενική ιδέα.

Συνιστώ ανεπιφύλακτα αυτό το φοβερό σεμινάριο από το Circuit Basics. Αυτό το άρθρο καλύπτει σε βάθος όλες τις απαιτούμενες λεπτομέρειες.

Σημείωση: Θα αναφέρω το παραπάνω Σχ. Ως αναφορά στα επόμενα βήματα.

Βήμα 5: Σύνδεση υποδοχής 3.5mm

Εάν έχετε καλώδιο ήχου (με υποδοχή) ή ακουστικά, τότε το πολύμετρο είναι η καλύτερη επιλογή για να ελέγξετε τη συνδεσιμότητα και να μάθετε τη συνδεσιμότητα G-L-R. Εάν δεν έχετε καλώδιο υποδοχής ήχου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αρσενικούς ή θηλυκούς συνδετήρες.

Συνδέστε υποδοχή 3,5 mm στο τηλέφωνο και άλλα πλαϊνά καλώδια στον ενισχυτή. Ενισχυτής από αριστερά προς αριστερά και ενισχυτής από δεξιά προς δεξιά με κοινά σημεία.

Ελέγξτε τις συνημμένες φωτογραφίες για αναφορά.

Βήμα 6: Δημιουργία ενισχυτή

Ξεκινήστε να χτίζετε με ένα μόνο κανάλι του στερεοφωνικού μας ενισχυτή. Χτίστε προσεκτικά το κύκλωμα στον πίνακα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη βοήθεια σχεδίων PCB που διατίθενται στο φύλλο δεδομένων. Εάν έχετε αμφιβολίες, μπορείτε πρώτα να χρησιμοποιήσετε ένα breadboard για να ελέγξετε το κύκλωμα. Αλλά θυμηθείτε ότι η συναρμολόγησή του στο breadboard θα έχει πολλά ανοιχτά καλώδια που μπορεί να οδηγήσουν σε πολύ θόρυβο στο ηχείο. Επομένως, μην νομίζετε ότι το κύκλωμα είναι λάθος όταν ακούτε βουητό ή βουητό.

Προσθέστε ένα Ποτενσιόμετρο πριν από τον πυκνωτή C2 (Βήμα 4 Εικ.) Για έλεγχο της έντασης, είναι επίσης πολύ αποτελεσματικό στη μείωση της παραμόρφωσης. Χρησιμοποίησα ένα trimpot για αυτόν τον σκοπό και έθεσα μόνιμα την τιμή του trimpot έτσι ώστε να μην υπάρχει παραμόρφωση στη μέγιστη ένταση του τηλεφώνου.

Αφού ελέγξετε και δοκιμάσετε το πρώτο κανάλι, επαναλάβετε τη διαδικασία και κλωνοποιήστε το ίδιο ακριβώς κύκλωμα στην ίδια ή άλλη σανίδα. Τώρα έχετε δύο μονοφωνικούς ενισχυτές, συνδέστε το καλώδιο του αριστερού καναλιού στον έναν ενισχυτή και το καλώδιο του δεξιού καναλιού στον άλλο ενισχυτή με κοινό έδαφος και στους δύο. Χρησιμοποιήστε διαφορετικό trimpot για κάθε κανάλι και ορίστε την ίδια τιμή trimpot και για τα δύο κανάλια, έτσι ώστε κάθε κανάλι να έχει τον ίδιο όγκο.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ποτενσιόμετρο (αντί για trimpot) εάν θέλετε να αλλάζετε συχνά την ένταση του ενισχυτή. Σας προτείνω να χρησιμοποιήσετε ένα Διπλό Κωνικό Ποτενσιόμετρο για χειροκίνητο έλεγχο του ήχου Αριστερά και Δεξιά ταυτόχρονα.

Τροφοδοσία: Το τροφοδοτικό που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε πρέπει να είναι διπλάσιο της απαιτούμενης ισχύος, δηλαδή για δύο ηχεία 5W θα πρέπει να υπάρχει τροφοδοτικό 20W για καλύτερα αποτελέσματα.

Εδώ θα χρησιμοποιήσω έναν προσαρμογέα 12V 2Amp DC (P = 24W) και για τα δύο κανάλια.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Ελέγξτε το Βήμα 9: Μείωση Θορύβου, πριν ολοκληρώσετε το κύκλωμα στην σανίδα.

Βήμα 7: Κύκλωμα Sub-Woofer