Ljudförstärkare på 10 W med op

Förstärkare är ryggraden i Analog elektronik. De används mycket inom elektronikindustrin. Förstärkare används nästan i alla ljudrelaterade applikationer.

Effektförstärkare är den del av ljudelektroniken. Den är utformad för att maximera storleken på effekten för en given insignal. I ljudelektronik ökar operationsförstärkaren signalens spänning men kan inte ge strömmen som krävs för att driva en belastning.

I den här guiden kommer vi att bygga en 10W förstärkare med en 8 Ohms impedanshögtalare ansluten till den. Vi kommer att använda en operationsförstärkare och ytterligare två effekttransistorer för att leverera 10 W-utgången över uteffekten

Konstruktionstopologi för förstärkare

I ett förstärkarkedjesystem används effektförstärkaren i sista eller sista steget före belastningen. I allmänhet använder Sound Amplifier-systemet nedan topologin som visas i blockdiagrammet

Som du kan se i ovanstående blockschema är förstärkaren det sista steget som är direkt ansluten till lasten. Generellt, innan effektförstärkaren, korrigeras signalen med hjälp av förförstärkare och spänningskontrollförstärkare. I vissa fall, där tonstyrning behövs, läggs också tonstyrkretsarna till innan förstärkaren.

Känn din belastning

När det gäller ljudförstärkarsystem är förstärkarens belastning och lastkörning en viktig aspekt i konstruktionen. Den största belastningen för en effektförstärkare är Loud Speaker. Effektförstärkarens uteffekt beror på belastningsimpedansen, så att ansluta en felaktig belastning kan äventyra effektförstärkarens effektivitet såväl som stabiliteten.

Loud Speaker är en enorm belastning som fungerar som en induktiv och resistiv belastning. Effektförstärkaren levererar växelström, på grund av detta är högtalarens impedans en kritisk faktor för korrekt strömöverföring.

Impedans är det effektiva motståndet hos en elektronisk krets eller komponent för växelström, som uppstår från de kombinerade effekterna relaterade till ohmsk resistans och reaktans.

I ljudelektronik finns olika typer av högtalare tillgängliga i olika watt med olika impedans. Högtalarimpedans kan bäst förstås med hjälp av förhållandet mellan vattenflöde inuti ett rör. Tänk bara på högtalaren som ett vattenrör, vattnet som strömmar genom röret är den växlande ljudsignalen. Om röret nu blev större i diameter, kommer vattnet lätt att rinna genom röret, vattenvolymen blir större, och om vi minskar diametern, desto mindre vatten kommer att strömma genom röret, så volymen vatten kommer att vara lägre. Diametern är den effekt som skapas av ohmskt motstånd och reaktans. Om röret blir större i diameter kommer impedansen att vara låg,så att högtalaren kan få mer effekt och förstärkaren ger mer effektöverföringsscenario och om impedansen blir hög kommer förstärkaren att ge mindre effekt till högtalaren.

Det finns olika val såväl som olika segment av högtalare finns på marknaden, vanligtvis med 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm och 32 ohm, varav 4 och 8 ohm-högtalare är allmänt tillgängliga till låga priser. Vi måste också förstå att en förstärkare med 5 Watt, 6 Watt eller 10 Watt eller ännu mer är RMS-effekten (Root Mean Square), som levereras av förstärkaren till en specifik belastning i kontinuerlig drift.

Så vi måste vara försiktiga med högtalarnas betyg, förstärkarens betyg, högtalarnas effektivitet och impedansen.

Nödvändiga komponenter

För att konstruera 10 watt förstärkarkrets behöver vi följande komponenter-

Vero-kort (prickade eller anslutna vem som helst kan användas)
Lödkolv
Lödtråd
Nipper och Wire stripper verktyg
Ledningar
Kylfläns i aluminium
12V Rail to Rail strömförsörjning med + 12V GND -12V power track
8 Ohms 10 Watt högtalare
2st 4,7k motstånd 1/4 ^th Watt
2st 200R Motstånd 1/2 ^th Watt
1 st 47 k motstånd
10pF kondensator 1 st
3,2 k motstånd
.82uF kondensator
TIP127 Transistor
TIP122 Transistor
LF351 IC med 8-stifts IC-bas

10 Watt ljudförstärkarkretsdiagram och förklaring

Den schematiska för 10 watts förstärkare är ganska enkel, den LF351 förstärker signalen spänning och två Effekttransistorer ge den nödvändiga effektförstärkningen. Strömmen tas direkt från strömförsörjningen och levereras till 8 Ohms högtalare via två transistorer. När sinusformad våg ändrar polariteten tillhandahåller TIP127 effektförstärkningen vid positiv topp och TIP 122 ger effektförstärkningen på negativa toppsignaler.

I denna krets är TIP122 och TIP 127 två huvudkomponenter. Dessa två transistorer är identiska par med 100V Collector-Emitter Sustaining Voltage @ 100 mA. Båda IC-erna ger typiskt hög DC-strömförstärkning-hFE = 2500.

I bilden ovan visas TO-220B-paketet, båda transistorerna finns i detta paket. Detta paket är viktigt för perfekt värmeöverföring och användbart för att passa med en kylfläns. Dessa transistorer är förspända med hjälp av 200R-motstånden. Den förstärkta utgången hämtas från kollektorkopplingen TIP122 och TIP127.

Testar 10 watts förstärkarkrets

Vi använde proteus-simuleringsverktyg för att kontrollera utgången från kretsen; vi mätte produktionen i det virtuella oscilloskopet. Du kan se hela demonstrationsvideon nedan

Vi driver strömkretsen med + / - 12V och den ingående sinusformade signalen tillhandahålls. Oscilloskopet är anslutet över utgången mot 8 ohm belastning på kanal A (gul) och insignalen är ansluten över kanal B (blå).

Vi kan se utgångsskillnaden mellan insignalen och den förstärkta utgången i videon nedan.

Vi kontrollerade också uteffekten, förstärkarens effekt är mycket beroende av flera saker, som diskuterats tidigare. Det är starkt beroende av högtalarimpedansen, högtalareffektiviteten, förstärkareffektiviteten, konstruktionstopologier, total harmonisk snedvridning etc. Vi kunde inte överväga eller beräkna alla möjliga faktorer som skapas beroenden i förstärkarens effekt. Verkliga kretsar skiljer sig från simuleringen eftersom många faktorer behövs för att överväga när du kontrollerar eller testar utdata.

Beräkning av förstärkarens effekt

Vi använde en enkel formel för att beräkna förstärkarens watt -

Förstärkarens effekt = V ² / R

Vi kopplade en växelströmsmätare över utgången. Växelspänningen som visas i multimetern är topp till topp växelspänning. Vi tillhandahöll mycket lågfrekvent sinusformad signal på några 25-50Hz. Som vid låg frekvens kommer förstärkaren att leverera mer ström till belastningen och multimetern kommer att kunna detektera växelspänningen ordentligt.

Multimetern visade + 8,90V AC. Så enligt formeln är effektförstärkarens utgång vid 8 ohm belastning

Förstärkare Effekt = 8,90 ^två / åtta förstärkare Effekt = 9,90125 (10W approximativt)

Saker att komma ihåg när du konstruerar 10w förstärkare

Krafttransistorer måste anslutas ordentligt till kylflänsen. Större kylfläns ger bättre resultat. Också,
Det är bra att använda kondensatorer med klassificerad ljudkvalitet för bättre resultat.
Försök att göra förförstärkaren, till krafttransistorns samlingspunkt och till den slutliga utgångsspåret så kort som möjligt. Det minskar bullerkopplingen i utgången. Också,
Försök att använda 8 Ohms högeffektiva högtalare för att köra med denna effektförstärkare.

Kontrollera demonstrationen video nedan för 10w Förstärkare systemet