Lydforsterkere som er designet for å fungere med en 5 V-forsyning fra en USB-kontakt, for eksempel fra en USB-datamaskin, kalles USB-forsterkere.

I denne artikkelen vil vi lære hvordan du bygger en enkel 3 watt forsterkerkrets som kan drives direkte fra en datamaskin 5V USB-port for å kjøre en 8 ohm 3 watt høyttaler. Du kan bygge et par slike kretser og bruke dem til å lage en stereoutgang til et par 8 Ohm høyttalere.

Vær oppmerksom på at TDA2822 IC er foreldet nå velger derfor en krets som bruker denne IC for diskutert prosjekt kan ikke være en god idé. Imidlertid er den nåværende designen basert på IC LM4871, som er rikelig tilgjengelig, la oss lære hovedfunksjonene og virkemåten til denne ICen.

Hovedtrekkene

IC fungerer uten å involvere noen form for kobling kondensatorer , eller bootstrap kondensatorer, eller snubber kondensatorer
Det viser ekstrem stabilitet gjennom Unity Gain.
Leveres med WSON-, VSSOP-, SOIC- eller PDIP-emballasje
Tillater å angi et eksternt Gain-kontrollnettverk

Viktige spesifikasjoner:

IC LM4871D er designet for å håndtere høyttalere som er vurdert til 3 ohm eller 4 ohm ved 3 watt
Alle de gjenværende versjonene i serien er spesifisert for å håndtere 1,5 watt med 8 Ohm høyttaler.
IC-ene har avstengningsstrøm internt sett til 0,6uA vanligvis
Arbeidsspenningsområdet er mellom 2.0V og 5.5V, perfekt egnet til å jobbe med PC USB-strøm.
Maksimal total harmonisk forvrengning med 8 Ohm høyttalerbelastning ved 1 kHz er rundt 0,5%

Pinout spesifikasjoner og pakke

Følgende bilde viser detaljene for IC og de tilgjengelige pakkemodellene og layoutene:

5V USB-forsterkerkretsdrift

Deleliste

“hvordan teste en mosfet med et digitalt multimeter ”

Alle motstander 1/4 watt eller 1/8 watt, 1% MFR eller SMD

20 K = 2 nr
40 K = 2 nr
100 K = 3 nos (inkludert Rpu)

Kondensatorer

0.39uF keramikk = 1 nr
1uF / 16V Tantal = 2 nr

Halvleder

IC LM4871 = 1 nr

Som det fremgår av skjemaet ovenfor, inkluderer LM4871 et par operasjonelle forsterkere internt, og gir brukeren muligheten til å konfigurere forsterkeren på noen få spesifiserte måter.

Forsterkningen til den første forsterkeren kan styres eksternt, mens den andre forsterkeren er koblet inn internt med en inverterende enhetsforsterkning.

Den lukkede sløyfeforsterkningen for den første forsterkeren kan bestemmes ved å velge verdiene til forholdet Rf / Ri hensiktsmessig, mens det samme er blitt fiksert for den andre forsterkeren internt gjennom et par 40K motstander.

Vi kan se at utgangen fra forsterkeren # 1 er konfigurert til å være inngangen til forsterkeren # 2, slik at begge forsterkerne kan generere signaler med identiske verdier, selv om disse kan være 180 grader ut av fase.

Dette resulterer i at ICs differensialforsterkning er AVD = 2 * (Rf / Ri).

Vanligvis kan en 'bridged mode' -oppsett for enhver forsterker implementeres ved å kjøre den tilkoblede belastningen med et par utganger Vo1 og Vo2.

En forsterker konfigurert i bromodus vil ha et annet driftsprinsipp i motsetning til de tradisjonelle enkeltendede forsterkere som har den ene enden av belastningen koblet til jordlinjen.

En bromodus-krets fungerer med bedre effektivitet sammenlignet med en forsterker med en ende, siden belastningen eller høyttaleren er slått på push-pull-måte, noe som muliggjør en dobbel spenningssving for hver alternative frekvenspuls.

“fordeler og ulemper med fiberoptisk kabel ”

Dette gjør at høyttaleren faktisk kan produsere fire ganger mer kraft enn en versjon med en slutt under identiske omstendigheter eller spesifikasjoner.

Evnen til å oppnå en slik økt kraft gjør at forsterkeren kan fungere uten en nåværende begrensningstrinn og dermed uten uønsket klipping.

En ekstra fordel med differensiell broutgang er fraværet av netto DC over den tilkoblede høyttaleren. Dette skjer siden VO1 og VO1 er forspente på identiske spenningsnivåer, det vil si VDD / 2 i dette tilfellet. Dette gjør at forsterkeren kan fungere uten en utgangskoblingskondensator, som ellers blir obligatorisk i enkeltforsterkere.

Forstå komponentarbeid og spesifikasjoner

Ri er den inverterende inngangsmotstanden som brukes til å stille lukket sløyfeforsterkning sammen med Rf. I tillegg implementerer denne motstanden også en høypassfilterfunksjon med Ci ved fC = 1 / (2π RiCi).

Der danner inngangskoblingskondensatoren posisjonert for å blokkere DC og tillate lyd AC-frekvens over inngangspinnene. Denne kondensatoren muliggjør også et høypassfilter i forbindelse med Ri ved fC = 1 / (2π RiCi).

Rf blir tilbakemeldingsmotstanden som fikser lukket sløyfeforsterkning ved hjelp av Ri.

Cs fungerer som forbikoblingskondensator for forsyning og gir ringfiltrering for strømforsyningen.

Cb er plassert som bypass pin kondensator og denne kondensatoren tvinger filtrering for halvforsyning

Absolutte maksimale rangeringer

Maksimal toleranse for denne kretsen er forklart nedenfor:

Maks forsyningsspenning er 6V, typisk arbeidsspenning er 5V
Minimums- og maksimumtolerante temperaturnivåer er henholdsvis -65 og 150 grader Celsius.
Inngangssignalet fra USB kan være hvor som helst mellom -0,3V og 5,3 V
Maksimal strømforsyning er internt begrenset, så du trenger ikke å bekymre deg for dette problemet.

Elektriske egenskaper:

V dd betyr forsyningsspenningen som vanligvis er innenfor 2V og 5,5V.

Jeg dd er den hvilestrøm som forbrukes fra inngangsstrømforsyningen av IC og denne kan ligge mellom 6,5 mA til 10 mA

Jeg sd er symbolet for avstengningsstrøm, når pin nr. 1 potensial blir lik Vdd, blir avstengningen startet og forårsaker at forbruket faller til 0.6uA

V os refererer til utgangsspenningsspenning, og startes når Vin = 0V, og kan være 5V typisk, og 50mV i begrenset modus.

P 0 er utgangseffekten og er rundt 3 watt når belastningen er en 8 Ohm høyttaler

THD + N. indikerer den totale harmoniske forvrengningen som ligger innenfor 0,13 til 0,25% med et frekvensområde fra 20Hz til 20kHz.

PSRR gir oss avvisningsforholdet for strømforsyning for Vdd ved 5V typisk, og dette er rundt 60dB.

Prototypebilde av 5V USB-forsterker: