เครื่องขยายเสียงที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ 5 V จากซ็อกเก็ต USB เช่นจาก USB ของคอมพิวเตอร์เรียกว่าเครื่องขยายเสียง USB

ในบทความนี้เราจะเรียนรู้วิธีการสร้างวงจรเครื่องขยายเสียง 3 วัตต์แบบง่ายๆซึ่งสามารถใช้พลังงานได้โดยตรงจากพอร์ต USB 5V ของคอมพิวเตอร์สำหรับขับลำโพง 8 โอห์ม 3 วัตต์ คุณสามารถสร้างวงจรดังกล่าวได้สองสามวงจรและใช้ในการสร้างเอาต์พุตสเตอริโอลงในลำโพง 8 โอห์มคู่หนึ่ง

โปรดทราบว่า TDA2822 IC ล้าสมัยแล้ว ดังนั้นการเลือกวงจรโดยใช้ IC นี้สำหรับ กล่าวถึงโครงการ อาจไม่ใช่ความคิดที่ดี อย่างไรก็ตามการออกแบบในปัจจุบันใช้ IC LM4871 ซึ่งมีอยู่มากมายมาเรียนรู้คุณสมบัติหลักและการทำงานของ IC นี้

คุณสมบัติหลัก

IC ทำงานโดยไม่เกี่ยวข้องกับการมีเพศสัมพันธ์ใด ๆ ตัวเก็บประจุ หรือ bootstrap capacitors หรือ snubber capacitors
แสดงความเสถียรสูงสุดผ่าน Unity Gain
มาพร้อมกับ WSON VSSOP SOIC หรือ PDIP Packaging
อนุญาตให้ตั้งค่าเครือข่ายควบคุมกำไรภายนอก

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ:

IC LM4871D ออกแบบมาเพื่อรองรับลำโพงที่มีพิกัด 3 โอห์มหรือ 4 โอห์มที่ 3 วัตต์
รุ่นที่เหลือทั้งหมดในซีรีส์ระบุให้รองรับ 1.5 วัตต์พร้อมลำโพง 8 โอห์ม
ICs มีการปิดปัจจุบันภายในที่ตั้งไว้ที่ 0.6uA โดยทั่วไป
ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ระหว่าง 2.0V ถึง 5.5V เหมาะอย่างยิ่งกับการทำงานกับไฟ USB ของ PC
ความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกรวมสูงสุดพร้อมโหลดลำโพง 8 โอห์มที่ 1kHz อยู่ที่ประมาณ 0.5%

ข้อมูลจำเพาะและแพ็คเกจ Pinout

ภาพต่อไปนี้แสดงรายละเอียด pinout ของ IC และรุ่นแพ็คเกจที่มีและเค้าโครง:

การทำงานของวงจรขยายสัญญาณ USB 5V

ส่วนรายการ

ตัวต้านทานทั้งหมด 1/4 วัตต์หรือ 1/8 วัตต์ 1% MFR หรือ SMD

20 K = 2 nos
40 K = 2 nos
100 K = 3 nos (รวม Rpu)

คาปาซิเตอร์

0.39uF เซรามิก = 1 ไม่
1uF / 16V แทนทาลัม = 2 nos

สารกึ่งตัวนำ

IC LM4871 = 1 เลขที่

ดังที่เห็นได้จากแผนผังด้านบน LM4871 ประกอบด้วย เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ ภายในให้ผู้ใช้มีตัวเลือกในการกำหนดค่าเครื่องขยายเสียงผ่านวิธีที่กำหนด

การเพิ่มของแอมพลิฟายเออร์ตัวแรกสามารถจัดการได้จากภายนอกในขณะที่แอมพลิฟายเออร์ตัวที่สองได้รับการต่อสายภายในโดยมีการเพิ่มเอกภาพแบบกลับด้าน

อัตราขยายวงปิดสำหรับแอมพลิฟายเออร์ตัวแรกสามารถกำหนดได้โดยการเลือกค่าของอัตราส่วน Rf / Ri อย่างเหมาะสมในขณะที่ค่าเดียวกันนี้ได้รับการแก้ไขสำหรับแอมพลิฟายเออร์ตัวที่สองภายในผ่านตัวต้านทาน 40K สองตัว

เราจะเห็นได้ว่าเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ # 1 ถูกกำหนดค่าให้เป็นอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ # 2 ทำให้แอมพลิฟายเออร์ทั้งสองสร้างสัญญาณที่มีค่าเหมือนกันแม้ว่าจะอยู่นอกเฟส 180 องศาก็ตาม

ส่งผลให้ค่าเกนต่างของ IC เป็น AVD = 2 * (Rf / Ri)

โดยปกติแล้วสำหรับแอมพลิฟายเออร์ใด ๆ การตั้งค่า 'โหมดบริดจ์' สามารถใช้งานได้โดยการขับโหลดที่เชื่อมต่ออย่างเลื่อนลอยผ่านเอาต์พุต Vo1 และ Vo2 สองตัว

แอมพลิฟายเออร์ที่กำหนดค่าในโหมดบริดจ์จะมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันในทางตรงกันข้ามกับแอมพลิฟายเออร์ปลายด้านเดียวแบบดั้งเดิมที่มีปลายด้านหนึ่งของโหลดต่อสายกราวด์

วงจรโหมดบริดจ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพดีกว่าเมื่อเทียบกับแอมพลิฟายเออร์แบบปลายเดี่ยวเนื่องจากโหลดหรือลำโพงถูกสลับในลักษณะผลักดึงทำให้แรงดันไฟฟ้าแกว่งสองเท่าสำหรับพัลส์ความถี่สำรองแต่ละอัน

สิ่งนี้ทำให้ลำโพงสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่ารุ่น single-end ถึง 4 เท่าภายใต้สถานการณ์หรือข้อมูลจำเพาะที่เหมือนกัน

ความสามารถในการรับพลังงานที่เพิ่มขึ้นดังกล่าวทำให้แอมพลิฟายเออร์ทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ เวที จำกัด ปัจจุบัน และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีการตัดที่ไม่พึงปรารถนา

ประโยชน์เพิ่มเติมของเอาต์พุตบริดจ์ดิฟเฟอเรนเชียลคือการไม่มี DC สุทธิในลำโพงที่เชื่อมต่อ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก VO1 และ VO1 มีความเอนเอียงที่ระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากันนั่นคือ VDD / 2 ในกรณีปัจจุบัน สิ่งนี้ช่วยให้แอมพลิฟายเออร์ทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบมีเพศสัมพันธ์เอาท์พุทซึ่งจะกลายเป็นข้อบังคับในแอมพลิฟายเออร์แบบปลายเดี่ยว

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของส่วนประกอบและข้อมูลจำเพาะ

รี เป็นตัวต้านทานอินพุตกลับด้านซึ่งใช้ในการตั้งค่าอัตราขยายวงปิดพร้อมกับ Rf นอกจากนี้ตัวต้านทานนี้ยังใช้ฟังก์ชัน high pass filter ด้วย Ci ที่ fC = 1 / (2π RiCi)

ที่นั่น สร้างตัวเก็บประจุการเชื่อมต่ออินพุตที่อยู่ในตำแหน่งเพื่อปิดกั้น DC และให้ความถี่ AC เสียงผ่านขาอินพุต ตัวเก็บประจุนี้ยังเปิดใช้ตัวกรองความถี่สูงร่วมกับ Ri ที่ fC = 1 / (2π RiCi)

Rf กลายเป็นความต้านทานข้อเสนอแนะที่แก้ไขอัตราขยายวงปิดด้วยความช่วยเหลือของ Ri

Cs ทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุบายพาสแหล่งจ่ายและจัดเตรียมการกรองระลอกสำหรับแหล่งจ่ายไฟ

Cb อยู่ในตำแหน่งเป็นตัวเก็บประจุแบบบายพาสพินและตัวเก็บประจุนี้บังคับใช้การกรองสำหรับแหล่งจ่ายครึ่งหนึ่ง