Azokat a hangerősítőket, amelyeket USB-aljzatból, például egy számítógép USB-jéből származó, 5 V-os tápellátással történő működésre terveztek, USB-erősítőknek nevezzük.

Ebben a cikkben megtanuljuk, hogyan kell felépíteni egy egyszerű 3 wattos erősítő áramkört, amelyet közvetlenül egy számítógép 5V USB portjáról lehet táplálni egy 8 ohmos 3 wattos hangszóró vezetéséhez. Felépíthet pár ilyen áramkört, és felhasználhatja őket sztereó kimenet létrehozásához egy 8 Ohmos hangszóróba.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy A TDA2822 IC már elavult ezért választ egy áramkört, amely ezt az IC-t használja a tárgyalt projekt nem biztos, hogy jó ötlet. Mindazonáltal a jelen terv az LM4871 IC-n alapul, amely bőségesen elérhető, ismerjük meg ennek az IC-nek a főbb jellemzőit és működését

Főbb jellemzői

Az IC mindenféle kapcsolás nélkül működik kondenzátorok , vagy bootstrap kondenzátorok vagy snubber kondenzátorok
Rendkívüli stabilitást mutat az Unity Gain révén.
Jön WSON, VSSOP, SOIC vagy PDIP csomagolással
Lehetővé teszi egy külső erősítés vezérlő hálózat beállítását

Fontos specifikációk:

Az IC LM4871D 3 ohmos vagy 4 ohmos 3 wattos hangszórók kezelésére készült
A sorozat összes többi verziója úgy van megadva, hogy 1,5 wattos, 8 ohmos hangszóróval kezelje.
Az IC-k kikapcsolási áramát általában 0,6uA értékre állítják be
Az üzemi feszültségtartomány 2,0 V és 5,5 V között van, tökéletesen alkalmas a számítógép USB-áramellátásához.
A maximális teljes harmonikus torzítás 8 Ohm hangszóró terhelés mellett 1 kHz-nél kb. 0,5%

Pinout specifikációk és csomag

A következő képen látható az IC-k és az elérhető csomagmodellek és elrendezések kitöltési részletei:

5 V-os USB erősítő áramkör működése

5 V-os USB 3 wattos erősítő áramkör PC-hez

Alkatrész lista

Minden ellenállás 1/4 watt vagy 1/8 watt, 1% MFR vagy SMD

20 K = 2 sz
40 K = 2 nos
100 K = 3 nos (az Rpu-t is beleértve)

Kondenzátorok

0,39uF kerámia = 1 sz
1uF / 16V tantál = 2 nos

Félvezető

IC LM4871 = 1 sz

Amint az a fenti vázlaton látható, az LM4871 tartalmaz egy párat műveleti erősítők belsőleg, lehetővé téve a felhasználó számára, hogy néhány erősített módon konfigurálja az erősítőt.

Az első erősítő erősítése külsőleg kezelhető, míg a második erősítőt belülről huzalozták invertáló egységerősítéssel.

Az első erősítő zárt hurkú erősítése az Rf / Ri arány megfelelő értékének megfelelő megválasztásával határozható meg, míg ugyanezt a 40 erősítőn belül párszor rögzítettük a második erősítőnél is.

Láthatjuk, hogy az 1. erősítő kimenete úgy van konfigurálva, hogy az a 2. erősítő bemenete legyen, lehetővé téve mindkét erősítő számára azonos értékű jelek generálását, bár ezek 180 fázison kívül eshetnek.

“hogyan készítsünk oxigéngázt ”

Ennek eredményeként az IC differenciális erősítése AVD = 2 * (Rf / Ri) lesz.

Jellemzően bármely erősítőhöz egy „áthidalott mód” állítható be úgy, hogy a csatlakoztatott terhelést deferenciálisan hajtjuk át néhány Vo1 és Vo2 kimeneten keresztül.

Az áthidalott üzemmódban konfigurált erősítő működési elve eltér a hagyományos egyvégű erősítőktől, amelyeknek a terhelés egyik vége a földvezetékkel van bekötve.

Az áthidalott módú áramkör jobb hatékonysággal működik, mint az egyvégű erősítő, mivel a terhelést vagy a hangszórót push-pull módon kapcsolják, ami lehetővé teszi a kettős feszültségingadozást minden alternatív frekvenciaimpulzushoz.

Ez valójában lehetővé teszi, hogy a hangszóró azonos körülmények vagy specifikációk szerint négyszer nagyobb teljesítményt termeljen, mint az egyvégű változat.

Az ilyen megnövelt teljesítmény elérésének képessége lehetővé teszi, hogy az erősítő a nélkül működjön áramkorlátozó szakasz és így nemkívánatos nyírás nélkül.

A differenciális áthidalott kimenet további előnye, hogy a csatlakoztatott hangszórón nincs nettó egyenáram. Ez azért történik, mert a VO1 és a VO1 feszültsége azonos feszültségszinteken, vagyis jelen esetben VDD / 2. Ez lehetővé teszi, hogy az erősítő kimeneti kapcsoló kondenzátor nélkül működjön, amely egyébként kötelezővé válik az egyvégű erősítőkben.

Az alkatrészek működésének és specifikációinak megértése

Ri az inverz bemeneti ellenállás, amelyet az Rf mellett a zárt hurkú erősítés beállítására használunk. Ezen túlmenően ez az ellenállás egy magas áteresztő szűrő funkciót is megvalósít, Ci-vel, fC = 1 / (2π RiCi).

Ott képezi a bemeneti csatoló kondenzátort, amely blokkolja a DC-t, és lehetővé teszi az audio AC frekvencia átengedését a bemeneti csapokon. Ez a kondenzátor lehetővé teszi az áteresztőszűrőt Ri-vel együtt fC = 1 / (2π RiCi) mellett.

Rf visszacsatolási ellenállássá válik, amely rögzíti a zárt hurkú erősítést Ri segítségével.

Cs úgy működik, mint a tápellátás bypass kondenzátora, és biztosítja az áramellátás hullámos szűrését.

Cb bypass tűs kondenzátorként van elhelyezve, és ez a kondenzátor kényszeríti a szűrést a félellátáshoz

Maximális abszolút értéke

Ennek az áramkörnek a maximálisan tolerálható besorolását az alábbiakban ismertetjük:

A maximális tápfeszültség 6V, a tipikus üzemi feszültség 5V
A minimális és maximális tolerálható hőmérsékleti szint -65, illetve 150 Celsius fok.
Az USB-ről érkező bemeneti zene -0,3 V és 5,3 V között lehet
A maximális energiaeloszlás belsőleg korlátozott, ezért nem kell aggódnia ezzel a problémával.

Elektromos jellemzők:

V dd azt a tápfeszültséget jelöli, amely jellemzően 2V és 5,5V között van.

én dd az IC által a bemeneti tápegység által fogyasztott nyugalmi áram, amely 6,5–10 mA között lehet

én sd a kikapcsolási áram szimbóluma, amikor az 1. tűs potenciál megegyezik a Vdd-vel, a leállítás elindul, ami a fogyasztás 0,6uA-ra csökkenését eredményezi

V Az os a kimeneti eltolás feszültségére utal, és akkor kezdődik, amikor Vin = 0 V, és tipikusan 5 V, korlátozott módban pedig 50 mV lehet.

P A 0 a kimeneti teljesítmény, és körülbelül 3 watt, ha a terhelés 8 Ohm hangszóró

THD + N a teljes harmonikus torzítást jelzi, amely 0,13–0,25% -on belül van, 20–20 kHz frekvenciatartományban.

PSRR megadja a Vdd tápellátásának elutasítási arányát, jellemzően 5 V-nál, és ez 60 dB körül van.

Az 5 V-os USB-erősítő prototípus képe: