Wzmacniacz audio Hi-Fi klasy 2.1 klasy AB DIY - poniżej 5 USD: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Hej wszystkim! Dzisiaj pokażę wam, jak zbudowałem wzmacniacz audio dla systemu 2.1-kanałowego (lewo-prawo i subwoofer). Po prawie miesiącu badań, projektowania i testowania wymyśliłem ten projekt.

W tej instrukcji przeprowadzę Cię przez proces projektowania wzmacniacza. Najpierw pokażę Ci, jak wybrać idealny układ scalony do Twojego projektu. Następnie pokażę, jak znaleźć właściwe wartości dla wszystkich komponentów w obwodzie oraz jak zmienić wzmocnienie i inne parametry. Na koniec powiem ci kilka wskazówek, jak usunąć wszelkiego rodzaju hałas.

Po przejściu całej instrukcji każdy może zaprojektować swój własny wzmacniacz do różnych zastosowań. Postaram się, aby ta instrukcja była jak najkrótsza i łatwa do zrozumienia dla wszystkich.

Dobra wystarczy na wprowadzenie. Zacznijmy

Krok 1: wybór układu scalonego do wzmacniacza

Okej, więc każdy może pomylić różne opcje dostępne dla układów scalonych wzmacniacza audio. Przeglądanie kilku arkuszy danych jest trudnym zadaniem. Oto podsumowanie mojej analizy kilku słynnych układów scalonych w Indiach.

Najlepsze układy scalone wzmacniacza audio:

1. Arkusz danych TDA7294

• Wzmacniacz audio 100V - 100W DMOS z wyciszeniem
• Zabezpieczenie przed zwarciem
• Może zapewnić równolegle 200 W

2. Arkusz danych LM3886

• Wysokowydajny wzmacniacz mocy 68 W z funkcją wyciszania
• Szeroki zakres zasilania 20V - 94V
• Stosunek sygnału do szumu ≥ 92dB
• Najlepsza jakość dźwięku

3. Arkusz danych LA4440/CD4440

• Wbudowane 2 kanały (podwójne) umożliwiające użycie w zastosowaniach ze wzmacniaczami stereo i mostkami.
• Podwójny: 6 W × 2 (typ.); Mostek: 19 W (typ.)
• Minimalna liczba wymaganych części zewnętrznych

4. Arkusz danych TDA2050

• Wzmacniacz audio hi-fi o mocy 32 W
• Szeroki zakres napięcia zasilania, do 50 V
• Tania i łatwa do wymiany

5. Arkusz danych TDA2030

• Wzmacniacz audio hi-fi o mocy 14 W
• Szeroki zakres napięcia zasilania, do 36 V
• Tania i łatwa do wymiany
• Można zmostkować, aby uzyskać większą moc

Wybierając układ scalony, weź pod uwagę swoje oczekiwania względem wzmacniacza i cel swojego projektu. Jeśli potrzebujesz wzmacniacza o dużej mocy i najlepszej w swojej klasie jakości dźwięku, wybierz TDA7294 lub LM3886. Ale jeśli chcesz tylko napędzać głośnik o mocy 5 W, 10 W lub 20 W, czwarta i piąta opcja są dla Ciebie najlepsze. Możesz również rozważyć LA4440, jeśli chcesz prostszy obwód (zarówno lewy, jak i prawy kanał w jednym układzie scalonym).

Ogólnie rzecz biorąc, powinieneś wybrać wzmacniacz, który może dostarczyć moc równą dwukrotnej mocy znamionowej głośnika. Oznacza to, że głośnik o impedancji 8 omów i mocy 5 watów będzie wymagał wzmacniacza, który może wytworzyć 10 watów przy obciążeniu 8 omów. W przypadku pary głośników stereo wzmacniacz powinien mieć moc 10 watów na kanał przy 8 omach.

Chcesz dowiedzieć się więcej o wzmacniaczach, kliknij tutaj

Krok 2: Części i narzędzia

Chcę sterować dwoma głośnikami 5W dla kanałów lewego i prawego, które wydobyłem ze starego telewizora CRT. Tak więc TDA2030 jest dla mnie najlepszy, ale możesz również wybrać TDA2050 do budowania kanałów lewego i prawego.

Narzędzia -

1. Multimetr
2. Stacja lutownicza
3. Pistolet na gorący klej
4. Szczypce
5. Nóż
6. Rurki termokurczliwe

Dla wzmacniacza stereo TDA2030 (lewy + prawy)-

1. TDA2030 (2)
2. Głośniki (2)
3. Preboard
4. Gniazdo stereo 3,5 mm
5. Dioda 1N4007 (2*2)
6. Potencjometr lub Trimpot 10K/22K (2)
7. Pokrętło potencjometru (opcjonalnie)
8. Rezystor 10 (1*2), 100k (4*2), 3,7k (1*2)
9. Kondensator ceramiczny 100nF (2*2)
10. Kondensator elektrolityczny 1uF(1*2), 100uF(1*2), 2uF(1*2), 22uF(1*2), 2200uF(1*2)
11. Zasilanie: Transformator lub zasilacz DC 12V 2Amp(min)
12. Radiator (2)

Dla subwoofera TDA2050-

1. TDA2050 (1)
2. Subwoofer (1)
3. Preboard
4. Potencjometr lub Trimpot 10K/22K (1)
5. Pokrętło potencjometru (opcjonalnie)
6. Rezystor 10(1), 100k(4), 3,3k(1)
7. Kondensator ceramiczny 100nF(2)
8. Kondensator elektrolityczny 1uF(1), 1000uF(2), 2uF(1*2), 22uF(1)
9. Zasilanie: Transformator lub zasilacz DC 24V 2Amp (sugerowane)
10. Radiator

Do filtra dolnoprzepustowego -

1. RC4558 (1)
2. Odporność: 100K(2), 560(2), 22K(1)
3. Kondensator: 1uF(1), 104j(2)
4. Rozdzielone zasilanie 9V do 12V

Teraz zacznijmy od wzmacniacza TDA2030.

Krok 3: Obwód wzmacniacza stereo

Zgodnie z arkuszem danych, TDA2030 może emitować 9 watów do głośników 8 Ω z 0,5% zniekształceniem przy zasilaniu 14 V.

W rzeczywistości możesz uzyskać podstawowy obwód aplikacji dla prawie każdego układu scalonego w arkuszu danych. W arkuszu danych TDA2030 znajdują się dwa obwody, jeden z pojedynczym zasilaczem, a drugi z dzielonym zasilaczem. Możesz wybrać dowolny obwód zgodnie ze swoimi potrzebami. Wykorzystam pojedynczy obwód zasilający, ponieważ będę go zasilał zasilaczem 12 DC. Do rozdzielonego zasilacza potrzebny będzie transformator 12-0-12.

Najpierw zasymulujmy obwód. Więc mogliśmy zobaczyć, jak to działa. Schemat obwodu wykonano za pomocą Proteusa.

Przetestuj wszystko i upewnij się, że twój obwód będzie działał, zanim zaczniesz lutować.

Uwaga: przewody C2 i R7 nie są podłączone. (rysunek symulacyjny)

Krok 4: Modyfikacja obwodu

Znajdźmy najlepsze wartości dla komponentów w obwodzie. Użyję powyższego schematu, który jest taki sam jak ten w arkuszu danych, ale z kilkoma modyfikacjami, aby ustawić wzmocnienie, przepustowość i pomóc odfiltrować szum.

1. Zysk

Obwód w arkuszu danych ma wzmocnienie 33 i spowoduje zniekształcenia. Dobre wzmocnienie do odsłuchu w domu to około 27 do 30 dB. To ustawienie nie jest wystarczająco wysokie, aby powodować zniekształcenia i zapewnia dobry zakres głośności.

Zysk = 1+R1/R2jeśli R1 = 100ktwtedy, R2 = 3,7k

2. Sieć Zobel

Sieć Zobel pomaga zapobiegać oscylacjom, które mogą wystąpić w wyniku pasożytniczej indukcji przewodów głośnikowych. Działa również jako filtr zapobiegający przedostawaniu się zakłóceń odbieranych przez przewody głośnikowe do wejścia odwracającego poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego. C6 i R8 tworzą sieć Zobel na wyjściu wzmacniacza.

C6 = 100nF i R8 = 10 omów, co daje częstotliwość odcięcia (fc) wynoszącą:

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

159 kHz jest powyżej limitu 20 kHz dla ludzkiego słuchu i znacznie poniżej częstotliwości radiowych, więc te wartości będą działać dobrze. Jeśli wzmacniacz oscyluje, R6 będzie przepuszczał wysokie prądy do ziemi, więc powinien mieć moc znamionową co najmniej 1 wat.

3. Gitara basowa

Kondensator C7 na ryc. służy do ustawiania basów dla głośników, wyższa wartość kondensatora, lepsza odpowiedź basów głośników. Możesz również użyć zmiennego kondensatora, aby ręcznie zmienić bas. (Ten bas nie jest związany z subwooferem)

Wskazówka: Kiedy budowałem ten wzmacniacz, wątpię, dlaczego używamy tych dodatkowych kondensatorów i rezystorów, co robią, a co jeśli je usuniemy. Nie możesz zignorować tych pytań, jeśli jesteś entuzjastą elektroniki. Przejrzyj stronę 10 rozdział 4.3 w arkuszu danych, aby uzyskać przybliżony pomysł.

Ale bardzo polecam ten niesamowity samouczek autorstwa Circuit Basics. W tym artykule szczegółowo omówiono wszystkie wymagane szczegóły.

Uwaga: powyższy rysunek przyjmę jako odniesienie w kolejnych krokach.

Krok 5: Podłączanie gniazda 3,5 mm

Jeśli masz przewód audio (z gniazdem) lub słuchawki, multimetr jest najlepszą opcją, aby sprawdzić łączność i znaleźć łączność G-L-R. Jeśli nie masz przewodu audio jack, możesz użyć złączy męskich lub żeńskich.

Podłącz gniazdo 3,5 mm do telefonu, a pozostałe boczne przewody do wzmacniacza. Wzmacniacz od lewej do lewej i od prawej do prawej strony ze wspólnymi uziemieniami.

Sprawdź załączone zdjęcia w celach informacyjnych.

Krok 6: Budowanie wzmacniacza

Zacznij budować z tylko jednym kanałem naszego wzmacniacza stereo. Ostrożnie zbuduj obwód na perfboard, możesz skorzystać z projektów PCB dostępnych w arkuszu danych. Jeśli masz wątpliwości, możesz najpierw sprawdzić obwód za pomocą płytki stykowej. Pamiętaj jednak, że montaż na płytce stykowej będzie miał wiele otwartych przewodów, co może prowadzić do dużego hałasu w głośniku. Więc nie myśl, że obwód jest zły, gdy słyszysz brzęczenie lub szum.

Dodaj potencjometr przed kondensatorem C2 (krok 4 rys.) w celu regulacji głośności, jest to również bardzo skuteczne w zmniejszaniu zniekształceń. Użyłem w tym celu trimpota i na stałe ustawiłem wartość trimpotu tak, aby nie było zniekształceń przy maksymalnej głośności telefonu.

Po sprawdzeniu i przetestowaniu pierwszego kanału powtórz proces i sklonuj dokładnie ten sam obwód na tej samej lub innej płycie perforowanej. Teraz masz dwa wzmacniacze mono, podłącz przewód lewego kanału do jednego wzmacniacza, a przewód prawego kanału do drugiego wzmacniacza ze wspólną masą do obu. Użyj innego trimpotu dla każdego kanału i ustaw tę samą wartość trimpot dla obu kanałów, aby każdy kanał miał taką samą głośność.

Możesz użyć potencjometru (zamiast trimpot), jeśli chcesz często zmieniać głośność wzmacniacza. Proponuję użyć potencjometru Dual Taper do ręcznego sterowania lewym i prawym dźwiękiem w tym samym czasie.

Zasilanie: Zasilanie, którego zamierzasz użyć, powinno być dwukrotnie większe od wymaganej mocy, tj. dla dwóch głośników 5 W powinien być zasilacz 20 W, aby uzyskać najlepsze wyniki.

Tutaj użyję zasilacza 12V 2Amp DC (P=24W) dla obu kanałów.

UWAGA: Sprawdź Krok 9: Redukcja szumów, przed sfinalizowaniem obwodu na płycie perforowanej.

Krok 7: Obwód subwoofera