Amplificatore audio Hi-Fi di classe AB 2.1 fai da te - Meno di $ 5: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ciao a tutti! Oggi vi mostrerò come ho costruito un amplificatore audio per un sistema a 2.1 canali (sinistro-destro e subwoofer). Dopo quasi 1 mese di ricerca, progettazione e test, sono arrivato a questo design.

In questo tutorial, ti guiderò attraverso il processo di progettazione dell'amplificatore. Innanzitutto, ti mostrerò come selezionare l'IC perfetto per il tuo progetto. Quindi, ti mostrerò come trovare i valori giusti per tutti i componenti del circuito e come modificare il guadagno e altri parametri. Infine, alla fine, ti darò alcuni consigli per eliminare qualsiasi tipo di rumore.

Dopo aver esaminato l'intero istruibile, chiunque può progettare il proprio amplificatore per diverse applicazioni. Cercherò di rendere questo istruttivo il più breve possibile e facile da capire per tutti.

Va bene abbastanza per l'introduzione. Iniziamo

Passaggio 1: selezione del circuito integrato per l'amplificatore

Ok, quindi chiunque può confondere tra le varie opzioni disponibili per i circuiti integrati dell'amplificatore audio. È un compito difficile passare attraverso diverse schede tecniche. Quindi, ecco un riassunto della mia analisi per alcuni famosi circuiti integrati in India.

I migliori circuiti integrati per amplificatori audio:

1. Scheda tecnica TDA7294

• Amplificatore audio DMOS 100V - 100W con mute
• Protezione da cortocircuito
• Può fornire 200 W in parallelo

2. Scheda tecnica LM3886

• Amplificatore di potenza audio da 68 W ad alte prestazioni con mute
• Ampia gamma di alimentazione 20V - 94V
• Rapporto segnale-rumore ≥ 92dB
• Migliore qualità del suono

3. Scheda tecnica LA4440/CD4440

• 2 canali integrati (doppi) che consentono l'uso in applicazioni di amplificatori stereo e bridge.
• Doppio: 6 W × 2 (tip.); Ponte: 19 W (tip.)
• Numero minimo di parti esterne richieste

4. Scheda tecnica TDA2050

• Amplificatore audio Hi-Fi da 32 W
• Tensione di alimentazione ad ampio range, fino a 50 V
• Economico e facile da sostituire

5. Scheda tecnica TDA2030

• Amplificatore audio Hi-Fi da 14 W
• Tensione di alimentazione ad ampio range, fino a 36 V
• Economico e facile da sostituire
• Può essere collegato per più potenza

Durante la selezione di un circuito integrato, considera le tue aspettative dall'amplificatore e lo scopo del tuo progetto. Se desideri un amplificatore ad alto wattaggio con la migliore qualità del suono della categoria, scegli TDA7294 o LM3886. Ma, se vuoi solo pilotare un altoparlante da 5 W, 10 W o 20 W, la 4a e la 5a opzione sono le migliori per te. Puoi anche considerare LA4440 se vuoi un circuito più semplice (sia il canale sinistro che quello destro in un singolo IC).

In generale, dovresti scegliere un amplificatore in grado di fornire una potenza pari al doppio della potenza nominale dell'altoparlante. Ciò significa che un altoparlante con un'impedenza di 8 ohm e una potenza nominale di 5 watt richiederà un amplificatore in grado di produrre 10 watt su un carico di 8 ohm. Per una coppia di altoparlanti stereo, l'amplificatore dovrebbe essere valutato a 10 watt per canale su 8 ohm.

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Passaggio 2: parti e strumenti

Voglio pilotare due altoparlanti da 5 W per i canali sinistro e destro che ho estratto da un vecchio televisore CRT. Quindi, TDA2030 è il migliore per me, ma puoi scegliere TDA2050 anche per creare canali sinistro e destro.

Utensili -

1. Multimetro
2. Stazione di saldatura
3. Pistola per colla a caldo
4. Pinze
5. taglierina
6. Tubo termoretraibile

Per amplificatore stereo TDA2030 (sinistra + destra) -

1. TDA2030 (2)
2. Altoparlanti (2)
3. Preboard
4. Jack stereo da 3,5 mm
5. Diodo 1N4007 (2*2)
6. Potenziometro o Trimpot 10K/22K (2)
7. Manopola del potenziometro (opzionale)
8. Resistenza 10(1*2), 100k(4*2), 3.7k(1*2)
9. Condensatore ceramico 100nF(2*2)
10. Condensatore elettrolitico 1uF(1*2), 100uF(1*2), 2uF(1*2), 22uF(1*2), 2200uF(1*2)
11. Alimentazione: trasformatore o adattatore CC 12V 2Amp (min)
12. Dissipatore di calore (2)

Per subwoofer TDA2050-

1. TDA2050 (1)
2. subwoofer (1)
3. Preboard
4. Potenziometro o Trimpot 10K/22K (1)
5. Manopola del potenziometro (opzionale)
6. Resistore 10(1), 100k(4), 3.3k(1)
7. Condensatore ceramico 100nF(2)
8. Condensatore elettrolitico 1uF(1), 1000uF(2), 2uF(1*2), 22uF(1)
9. Alimentazione: Trasformatore o adattatore DC 24V 2Amp (consigliato)
10. Radiatore

Per filtro passa basso -

1. RC4558 (1)
2. Resistenze: 100K(2), 560(2), 22K(1)
3. Condensatore: 1uF(1), 104j(2)
4. Alimentazione divisa da 9V a 12V

Ora iniziamo con l'amplificatore TDA2030.

Passaggio 3: circuito dell'amplificatore stereo

Secondo la scheda tecnica, il TDA2030 può emettere 9 Watt in altoparlanti da 8 con una distorsione dello 0,5% con un'alimentazione a 14 V.

In realtà, puoi ottenere un circuito di applicazione di base per quasi tutti i circuiti integrati nel foglio dati. Nella scheda tecnica del TDA2030, ci sono due circuiti, uno con un singolo alimentatore e un altro con un alimentatore diviso. Puoi scegliere qualsiasi circuito secondo le tue esigenze. Userò un singolo circuito di alimentazione perché lo alimenterò con un adattatore 12 DC. Per l'alimentatore split, avrai bisogno di un trasformatore 12-0-12.

Per prima cosa, simuliamo il circuito. Quindi, abbiamo potuto vedere come ha funzionato. Lo schema elettrico è stato realizzato con Proteus.

Prova tutto e assicurati che il tuo circuito funzioni prima di iniziare a saldare.

Nota: i fili C2 e R7 non sono collegati. (Simulazione Fig.)

Passaggio 4: modifica del circuito

Scopriamo i valori migliori per i componenti del circuito. Userò lo schema sopra, che è lo stesso di quello nel foglio dati, ma con alcune modifiche per impostare guadagno, larghezza di banda e aiutare a filtrare il rumore.

1. Guadagno

Il circuito nel datasheet ha un guadagno di 33 e causerà distorsione. Un buon guadagno da utilizzare per l'ascolto domestico è di circa 27-30 dB. Questa impostazione non è abbastanza alta da causare distorsione e ti darà una buona gamma di volume.

Guadagno = 1+R1/R2se R1 = 100kquindi, R2 = 3,7k

2. La rete Zobel

Una rete Zobel aiuta a prevenire le oscillazioni che possono verificarsi dall'induzione parassita dei cavi dei diffusori. Funge anche da filtro per evitare che le interferenze radio captate dai cavi dei diffusori raggiungano l'ingresso invertente tramite il circuito di retroazione. C6 e R8 formano una rete Zobel all'uscita dell'amplificatore.

C6 = 100 nF e R8 = 10 ohm, che fornisce una frequenza di taglio (fc) di:

fc = 1/(2*pi*R*C)fc = 159KHz

159 kHz è al di sopra del limite di 20 kHz dell'udito umano e ben al di sotto delle frequenze radio, quindi questi valori funzioneranno bene. Se l'amplificatore oscilla, R6 passerà a terra correnti elevate, quindi dovrebbe avere una potenza nominale di almeno 1 Watt.

3. Basso

Il condensatore C7 nella fig. viene utilizzato per impostare i bassi per gli altoparlanti, maggiore è il valore del condensatore migliore è la risposta dei bassi degli altoparlanti. Puoi anche usare un condensatore variabile per cambiare i bassi manualmente. (Questo basso non è correlato al subwoofer)

Suggerimento: quando stavo costruendo questo amplificatore, dubito del motivo per cui stiamo usando quei condensatori e resistori extra, cosa fanno e cosa succede se li rimuoviamo. Non puoi ignorare queste domande se sei un appassionato di elettronica. Andare a pagina 10 sezione 4.3 della scheda tecnica per avere un'idea di massima.

Ma consiglio vivamente questo fantastico tutorial di Circuit Basics. Questo articolo copre tutti i dettagli richiesti in modo approfondito.

Nota: prenderò la figura sopra come riferimento nei prossimi passaggi.

Passaggio 5: collegamento del jack da 3,5 mm

Se hai un cavo audio (con jack) o auricolari, il multimetro è l'opzione migliore per verificare la connettività e scoprire la connettività G-L-R. Se non si dispone di un cavo jack audio, è possibile utilizzare connettori maschio o femmina.

Collegare il jack da 3,5 mm al telefono e altri cavi aperti laterali all'amplificatore. Amplificatore da sinistra a sinistra e da destra a destra con massa comune.

Controllare le foto allegate per riferimento.

Passaggio 6: costruire l'amplificatore

Inizia a costruire con un solo canale del nostro amplificatore stereo. Costruisci con cura il circuito su perfboard, puoi prendere l'aiuto dei progetti PCB disponibili nella scheda tecnica. Se hai dei dubbi, puoi prima usare una breadboard per controllare il circuito. Ma ricorda che l'assemblaggio sulla breadboard avrà molti fili aperti che potrebbero causare molto rumore nell'altoparlante. Quindi, non pensare che il circuito sia sbagliato quando senti ronzio o ronzio.

Aggiungi un potenziometro prima del condensatore C2 (Passo 4 Fig.) per il controllo del volume, è anche molto efficace per ridurre la distorsione. Ho usato un trimpot per questo scopo e ho impostato in modo permanente il valore di trimpot in modo tale che non ci siano distorsioni al volume massimo del telefono.

Dopo aver controllato e testato il primo canale, ripeti il processo e clona esattamente lo stesso circuito sulla stessa o su un'altra perfboard. Ora hai due amplificatori mono, collega il cavo del canale sinistro a un amplificatore e il cavo del canale destro all'altro amplificatore con massa comune a entrambi. Usa un trimpot diverso per ogni canale e imposta lo stesso valore di trimpot per entrambi i canali in modo che ogni canale abbia lo stesso volume.

Puoi usare un potenziometro (invece del trimpot) se vuoi cambiare spesso il volume dell'amplificatore. Ti suggerisco di utilizzare un potenziometro Dual Taper per controllare manualmente l'audio sinistro e destro contemporaneamente.

Alimentazione: l'alimentatore che utilizzerai dovrebbe essere il doppio della potenza richiesta, ovvero per due altoparlanti da 5 W dovrebbe esserci un alimentatore da 20 W per ottenere i migliori risultati.

Qui userò un adattatore DC 12V 2Amp (P=24W) per entrambi i canali.

NOTA: controllare il passaggio 9: riduzione del rumore, prima di finalizzare il circuito sulla perfboard.

Passaggio 7: circuito subwoofer