USB pojačalo za 5 V zvučnika za PC zvučnike

USB pojačalo za 5 V zvučnika za PC zvučnike

Pojačala za zvuk koja su dizajnirana za rad s napajanjem od 5 V iz USB utičnice, poput one s računala USB, nazivaju se USB pojačala.



U ovom ćemo članku naučiti kako izraditi jednostavan krug pojačala od 3 vata koji se može napajati izravno iz računarskog 5V USB priključka za vožnju 8 ohmskog zvučnika od 3 vata. Možete izgraditi nekoliko takvih sklopova i koristiti ih za stvaranje stereo izlaza u paru od 8 Ohm zvučnika.

Imajte na umu da TDA2822 IC je zastario stoga se odlučujem za sklop koji koristi ovaj IC za razgovarali o projektu možda nije dobra ideja. Međutim, današnji dizajn temelji se na IC LM4871, koji je obilno dostupan, naučimo glavne značajke i rad ove IC





Glavne značajke

  • IC radi bez uključivanja bilo kakve sprege kondenzatori , ili bootstrap kondenzatori, ili snubber kondenzatori
  • Pokazuje iznimnu stabilnost kroz jedinstvo dobitka.
  • Dolazi s WSON, VSSOP, SOIC ili PDIP pakiranjima
  • Omogućuje postavljanje vanjske mreže kontrole pojačanja

Važne specifikacije:

  • IC LM4871D dizajniran je za rukovanje zvučnicima snage 3 oma ili 4 oma pri 3 vata
  • Sve preostale verzije u seriji specificirane su za rad od 1,5 vata sa 8 Ohm zvučnikom.
  • IC-ovi imaju interno isključenu struju koja je obično postavljena na 0,6uA
  • Raspon radnog napona je između 2,0 V i 5,5 V, savršeno pogodan za rad s USB napajanjem računala.
  • Maksimalno harmonijsko izobličenje s opterećenjem zvučnika od 8 Ohma na 1 kHz iznosi oko 0,5%

Pinout specifikacije i paket

Sljedeća slika prikazuje detalje pinout-a IC-a i dostupne modele paketa te izglede:

Pojedinosti o pinoutu LM4871

Rad kruga USB pojačala 5V

5V USB pojačalo od 3 W za PC

Popis dijelova



Svi otpornici 1/4 vata ili 1/8 vata, 1% MFR ili SMD

  • 20 K = 2 br
  • 40 K = 2 br
  • 100 K = 3 broja (uključujući Rpu)

Kondenzatori

  • 0,39uF keramike = 1 br
  • 1uF / 16V tantal = 2 br

Poluvodič

IC LM4871 = 1 br

Kao što se može vidjeti u gornjoj shemi, LM4871 uključuje nekoliko operativna pojačala interno, pružajući korisniku mogućnost konfiguriranja pojačala na nekoliko navedenih načina.

Pojačalom prvog pojačala može se upravljati izvana, dok je drugo pojačalo interno ožičeno invertirajućim pojačanjem jedinice.

Pojačanje zatvorene petlje za prvo pojačalo može se odrediti odgovarajućim odabirom vrijednosti omjera Rf / Ri, dok je isto za drugo pojačalo interno fiksirano kroz nekoliko otpornika od 40K.

Možemo vidjeti da je izlaz pojačala # 1 konfiguriran da bude ulaz pojačala # 2, omogućavajući oba pojačala da generiraju signale s identičnim vrijednostima, iako oni mogu biti za 180 stupnjeva izvan faze.

To rezultira diferencijalnim pojačanjem IC-a AVD = 2 * (Rf / Ri).

Tipično, za svako pojačalo može se implementirati postavljeni 'premošteni način' vođenjem povezanog opterećenja u pravilu preko nekoliko izlaza Vo1 i Vo2.

Pojačalo konfigurirano u premošćenom načinu rada imat će drugačiji princip rada za razliku od tradicionalnih pojačala s jednim završetkom koja imaju jedan kraj opterećenja povezan s uzemljenom linijom.

Preklopni način rada funkcionira s boljom učinkovitošću u usporedbi s jednokračnim pojačalom, jer se opterećenje ili zvučnik prebacuju na push-pull način, omogućujući dvostruko okretanje napona za svaki impuls naizmjenične frekvencije.

To zapravo omogućuje zvučniku da proizvede 4 puta više snage od jednokračne verzije pod identičnim okolnostima ili specifikacijama.

Sposobnost postizanja tako povećane snage omogućuje pojačalo da radi bez a stupanj ograničenja struje a time i bez nepoželjnog isjecanja.

Dodatna prednost diferencijalno premošćenog izlaza je odsutnost neto istosmjernog napona na povezanom zvučniku. To se događa budući da su VO1 i VO1 pristrani na jednakim naponskim razinama, to je VDD / 2 u ovom slučaju. To omogućuje pojačalu da radi bez izlaznog spojnog kondenzatora, što inače postaje obavezno kod jednostrukih pojačala.

Razumijevanje rada komponenata i specifikacija

Ri je invertirajući ulazni otpor koji se koristi za postavljanje pojačanja zatvorene petlje zajedno s Rf. Uz to ovaj otpor također implementira funkciju visokopropusnog filtra s Ci pri fC = 1 / (2π RiCi).

Tamo tvori ulazni spojni kondenzator postavljen da blokira istosmjernu struju i omogući zvučnu izmjeničnu frekvenciju preko ulaznih pinova. Ovaj kondenzator također omogućuje visokopropusni filtar u sprezi s Ri pri fC = 1 / (2π RiCi).

Rf postaje povratni otpor koji popravlja pojačanje zatvorene petlje uz pomoć Ri.

Cs djeluje poput kondenzatora zaobilaznog napajanja i osigurava valovito filtriranje napajanja.

Cb pozicioniran je kao kondenzator zaobilaznog pina i ovaj kondenzator primjenjuje filtriranje za polovično napajanje

Apsolutne maksimalne ocjene

Maksimalno dopuštene ocjene za ovaj krug objašnjene su u nastavku:

  • Maksimalni napon napajanja je 6V, tipični radni napon je 5V
  • Minimalna i maksimalno podnošljiva razina temperature su -65, odnosno 150 Celzijevih stupnjeva.
  • Ulazni glazbeni signal s USB-a može biti između -0,3 V i 5,3 V
  • Maksimalno rasipanje snage interno je ograničeno pa se ne morate brinuti zbog ovog problema.

Električne karakteristike:

V dd označava napon napajanja koji je tipično unutar 2V i 5,5V.

Ja dd je struja mirovanja koju IC napaja iz ulaznog napajanja i ona može biti između 6,5 mA do 10 mA

Ja sd je simbol za struju isključenja, kada potencijal br. 1 postane jednak Vdd, započinje isključivanje uzrokujući pad potrošnje na 0,6uA

V os se odnosi na izlazni pomak napona i pokreće se kada je Vin = 0V, a može biti tipično 5V i 50mV u ograničenom načinu rada.

Str 0 je izlazna snaga i iznosi oko 3 vata kada je opterećenje zvučnika 8 Ohma

THD + N označava ukupno harmonijsko izobličenje koje je unutar 0,13 do 0,25% s frekvencijskim rasponom od 20 Hz do 20 kHz.

PSRR daje nam omjer odbijanja napajanja za Vdd pri 5V tipično, a to je oko 60dB.

Prototip slike 5V USB pojačala:

LM4871 modul USB pojačalo

Preporuka za izgled PCB-a:

Izgled PCB-a USB pojačala

Izvorni članak: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf




Prethodno: 50 najboljih Arduino projekata za studente završnih godina tehničkih studija Dalje: Kako izraditi bežičnu robotsku ruku pomoću Arduina