วงจรขยายคลาส D โดยใช้ IC 555

เครื่องขยายเสียง Class D เรียกอีกอย่างว่าเครื่องขยายเสียงดิจิตอลใช้การมอดูเลตความกว้างพัลส์หรือเทคโนโลยี PWM สำหรับขยายสัญญาณเพลงอะนาล็อกแอมพลิจูดขนาดเล็กที่ป้อน

ทำไมต้องเป็นเครื่องขยายเสียง Class D

ประโยชน์หลักของแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้คือประสิทธิภาพสูงต้นทุนต่ำโดยมีข้อเสียเปรียบเพียงประการเดียวคือการเชื่อมโยงของความผิดเพี้ยนหากไม่ทำความสะอาดด้วยตัวกรองที่คำนวณอย่างถูกต้องที่เอาต์พุต

โดยปกติแอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดจะเป็นแบบอะนาล็อกตามที่อินพุตเพลงหรือความถี่จะถูกขยายตามรูปแบบเดียวกับที่ป้อนที่อินพุต

เนื่องจากเพลงส่วนใหญ่อาจมีเนื้อหาที่เพิ่มขึ้นและลดลงอย่างมากและความถี่ที่มาพร้อมกับแอมพลิจูดทุกประเภททำให้อุปกรณ์ร้อนขึ้น

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก BJT และ mosfets ไม่ 'ชอบ' อินพุตเปลี่ยนผ่านที่สัญญาณไม่มีการขึ้นและลงอย่างกะทันหันแทนที่จะค่อยๆส่งผ่านจุดที่อุปกรณ์ไม่ได้เปิดหรือปิดอย่างเต็มที่ซึ่งทำให้เกิดการสร้างความร้อนและการสูญเสียพลังงานจำนวนมาก

ในแอมพลิฟายเออร์ประเภทคลาส D อินพุตเพลงจะถูกเปรียบเทียบกับคลื่นสามเหลี่ยมความถี่สูงและแปลงเป็น 'ภาษา' ของ PWM ที่เอาต์พุต เนื้อหา PWM จะจัดเก็บข้อมูลทั้งหมดของเพลงและแปลกลับเป็นลำโพงที่เชื่อมต่อในลักษณะขยายเสียง

อย่างไรก็ตามเนื่องจาก PWM จะประกอบด้วยพัลส์ที่ไม่ใช่เลขชี้กำลังซึ่งพัลส์อยู่ในรูปแบบเสาสี่เหลี่ยมการเปิด / ปิดโดยทันทีโดยไม่มีการเปลี่ยนอาจส่งผลให้เกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญที่เอาต์พุต

เพื่อให้ปัญหาข้างต้นเป็นไปอย่างราบรื่นโดยทั่วไปตัวกรองความถี่ต่ำจะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยที่ spikes จะถูกปรับให้เรียบเพื่อสร้างการจำลองแบบขยายสัญญาณที่ดีและชัดเจนพอสมควร

การออกแบบวงจรขยายสัญญาณดิจิตอลคลาส D ที่นำเสนอใช้ 555 IC ที่มีชื่อเสียงสำหรับการเปรียบเทียบที่ตั้งใจไว้

แทนที่จะใช้วิธี PWM ที่นี่เราใช้โหมดทางเลือกที่เรียกว่า PPM หรือการมอดูเลตตำแหน่งพัลส์ซึ่งอาจถือว่าดีพอ ๆ กับ PWM

การใช้การปรับตำแหน่งพัลส์

PPM เรียกอีกอย่างว่าการมอดูเลตความหนาแน่นของพัลส์เนื่องจากลักษณะเฉพาะของการทำงาน

ที่นี่อินพุตการมอดูเลตจะถูกเปรียบเทียบกับคลื่นสามเหลี่ยมความถี่สูงและเอาต์พุตจะได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยการเปลี่ยนตำแหน่งหรือความหนาแน่นของเอาต์พุตพัลส์ที่สร้าง / เปรียบเทียบ

ดังที่เห็นได้จากการออกแบบวงจรแอมพลิฟายเออร์คลาส D ด้านล่าง IC 555 ได้รับการกำหนดค่าให้เป็นโหมด MV มาตรฐาน astable โดยที่ตัวต้านทาน Ra, Rb และ C จะกำหนดความถี่ของคลื่นสามเหลี่ยมที่สร้างขึ้นที่พิน 6/7 ของ IC

คลื่นสามเหลี่ยมความถี่สูงข้างต้นถูกเปรียบเทียบกับอินพุตเพลงที่ใช้ที่พินอินพุตควบคุม 5 ของ IC

ที่นี่สัญญาณเพลงแรงดันต่ำจะถูกขยายไปยังระดับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมก่อนแล้วจึงนำไปใช้ที่ขาอินพุตควบคุม # 5 ของ IC555

ส่งผลให้เอาต์พุต PPM ที่กล่าวถึงที่พิน # 3 ของ IC ขยายโดย T1 ไปยังเอาต์พุตกระแสสูงและป้อนไปยังลำโพงสำหรับการขยายประเภทคลาส D ที่ต้องการ

trafo เสียงมีฟังก์ชั่นที่น่าสนใจสองอย่างมันขยายเอาต์พุตสำหรับ LS และยังทำให้ฮาร์โมนิกส์เรียบขึ้นซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นส่วนหนึ่งของวงจรแอมพลิฟายเออร์ประเภท D ทั้งหมด

อาจลองใช้ตัวเก็บประจุตัวกรอง (แบบไม่มีขั้ว) ใน LS เพื่อให้ได้เอาต์พุตเสียงที่สะอาดกว่า

IC 555 Pinout

IC LM386 Pinouts