- Topologi Pembinaan untuk Penguat
- Ketahui Beban Anda
- Pembinaan Amplifier 40W Mudah
- Komponen yang Diperlukan
- Rajah dan Penjelasan Litar
- Menguji Litar Penguat 40watt
- Pengiraan Watt Amplifier
- Perkara yang Perlu Diingat semasa Membina Penguat 40w
Penguat kuasa adalah bahagian elektronik bunyi. Ia direka untuk memaksimumkan kekuatan isyarat input yang diberikan. Dalam elektronik bunyi, penguat operasi meningkatkan voltan isyarat, tetapi tidak dapat memberikan arus, yang diperlukan untuk mendorong beban. Dalam tutorial ini, kita akan membina Amplifier 40W menggunakan TDA2040 Power Amplifier IC dan dua Power Transistor dengan pembesar suara impedans 4 Ohms disambungkan kepadanya.
Topologi Pembinaan untuk Penguat
Dalam sistem rantai penguat, penguat kuasa digunakan pada peringkat terakhir atau terakhir sebelum beban. Secara amnya, sistem Sound Amplifier menggunakan topologi di bawah yang ditunjukkan dalam rajah blok
Seperti yang anda lihat dalam gambarajah blok di atas, Power Amplifier adalah tahap terakhir yang secara langsung disambungkan ke beban. Secara amnya, sebelum Power Amplifier, isyarat diperbaiki menggunakan Pre Amplifier dan Voltage control amplifier. Juga, dalam beberapa kes, di mana kawalan nada diperlukan, litar kawalan nada ditambahkan sebelum Power Amplifier.
Ketahui Beban Anda
Sekiranya sistem Penguat Audio, kapasiti penguat beban dan beban penguat adalah aspek penting dalam pembinaan. The beban utama bagi kuasa Amplifier adalah Speaker Loud. Output penguat daya bergantung pada impedans beban, jadi menghubungkan beban yang tidak tepat dapat membahayakan kecekapan penguat Daya dan juga kestabilan.
Pembesar Suara Loud adalah beban besar yang bertindak sebagai beban Induktif dan Tahan. Penguat kuasa memberikan output AC, kerana ini impedans pembesar suara adalah faktor penting untuk pemindahan daya yang betul.
Impedance adalah rintangan efektif litar elektronik atau komponen untuk arus ulang-alik, yang timbul daripada kesan gabungan yang berkaitan dengan rintangan dan reaktansi ohmik.
Dalam elektronik Audio, pelbagai jenis pembesar suara tersedia dalam watt yang berbeza dengan impedans yang berbeza. Impedansi pembesar suara dapat difahami dengan lebih baik menggunakan hubungan antara aliran air di dalam Paip. Anggap saja loudspeaker sebagai paip air, air yang mengalir melalui paip adalah isyarat audio bergantian. Sekarang, jika paip menjadi lebih besar diameternya, air akan mudah mengalir melalui pipa, isipadu air akan lebih besar, dan jika kita menurunkan diameternya, semakin sedikit air akan mengalir melalui pipa, maka volume air akan menjadi lebih rendah. Diameter adalah kesan yang diciptakan oleh rintangan dan reaktansi ohmik. Sekiranya paip menjadi lebih besar diameternya, impedans akan rendah,jadi pembesar suara boleh mendapat lebih banyak watt dan penguat memberikan senario pemindahan kuasa yang lebih banyak dan jika impedans semakin tinggi maka Amplifier akan memberikan kuasa yang lebih sedikit kepada pembesar suara.
Terdapat pilihan yang berbeza dan segmen pembesar suara yang berbeza terdapat di pasaran, biasanya dengan 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm, dan 32 ohm, di mana pembesar suara 4 dan 8 ohm banyak tersedia dengan harga murah. Juga, kita perlu memahami bahawa, penguat dengan 5 Watt, 6 Watt atau 10 Watt atau lebih adalah watt RMS (Root Mean Square), yang dihantar oleh penguat ke beban tertentu dalam operasi berterusan.
Jadi, kita perlu berhati-hati dengan penilaian pembesar suara, penilaian penguat, kecekapan pembesar suara, dan impedans.
Pembinaan Amplifier 40W Mudah
Dalam tutorial sebelumnya, kami membuat Amplifier 10Watt menggunakan Op-amp dan transistor kuasa, juga membina penguat 25 Watt menggunakan TDA2040. Tetapi untuk tutorial ini, kami akan membina penguat kuasa 40W yang akan menggerakkan pembesar suara impedans 4 Ohms. Kami akan menggunakan TDA2040 yang sama yang digunakan dalam penguat kuasa 25 Watt, tetapi untuk mendapatkan output kuasa 40 Watt, kami akan menggunakan transistor kuasa tambahan.
Pada gambar di atas, TDA2040 ditunjukkan. Ia terdapat di kebanyakan kedai dalam talian generik dan juga di eBay. Pakej ini dipanggil pakej ' Pentawatt ' dengan 5 pin output. Gambarajah pinout cukup mudah dan terdapat dalam lembar data,
Tab disambungkan ke pin 3 atau –Vs (sumber bekalan negatif). Tidak ketinggalan, Heatsink yang disambungkan dengan tab juga mendapat sambungan yang sama.
Sekiranya kita memeriksa lembaran data, kita juga dapat melihat ciri-ciri IC penguat kuasa ini
Ciri IC cukup bagus. Ia memberikan perlindungan litar pintas ke tanah. Juga, perlindungan terma akan memberikan ciri keselamatan tambahan kerana keadaan beban yang berlebihan. Seperti yang kita lihat, TDA2040 mampu memberikan output 25Watt ke beban 4 Ohms jika bekalan kuasa terpecah dengan output +/- 17V disambungkan. Dalam kes sedemikian, THD (Total Harmonic Distortion) akan menjadi 0.5%. Dalam konfigurasi yang sama, jika kita mendapat output kuasa 30 Watt, THD akan menjadi 10%.
Juga, terdapat grafik lain dalam lembar data yang memberikan hubungan antara voltan Bekalan dan watt keluaran.
Sekiranya kita melihat grafik, kita dapat mencapai kuasa output lebih dari 26Watt jika kita menggunakan bekalan kuasa split dengan output lebih dari 15V.
Oleh itu, seperti yang telah kita lihat, adalah mungkin untuk mencapai output berterusan 25 Watt melalui TDA2040. Tetapi kami mahu membuat penguat kuasa 40 Watt. Oleh itu, tambahan 15 watt ini, kita perlu menambahkan dua transistor kuasa NPN dan PNP untuk memberikan penguatan dan watt keluaran tambahan merentas pembesar suara 4 Ohms.
Untuk mencapai penguatan kuasa tambahan ini, kami menggunakan transistor pasangan sepadan BD712 dan transistor kuasa BD711. Kedua-dua Transistor tersedia dalam pakej TO-220C.
Gambarajah pin keluar BD711 dan BD712 adalah
Untuk operasi yang sempurna tanpa THD dikompromikan, kita memerlukan bekalan kuasa 36V untuk mencapai output 40 Watt. Walaupun litar ini dapat dikuasakan menggunakan 15V hingga 40VDC.
Komponen yang Diperlukan
Untuk membina litar, kita memerlukan komponen berikut:
- Papan Vero (semua orang bertitik atau tersambung boleh digunakan)
- Besi pematerian
- Kawat pateri
- Alat Nipper dan Wire stripper
- Wayar
- Singki haba aluminium KS-58
- Bekalan kuasa tunggal 36V
- Pembesar suara 4 Ohms 40 Watt
- 4 pcs Perintang 1.5R Perintang 1/2 Watt
- 4pcs 100k perintang 1/4 th Watt
- Perintang 12k
- Perintang 1R dengan penarafan kuasa 2 Watt
- Kapasitor 470nF
- Kapasitor 100uF
- TDA2040
- 1N4148 Diod dua keping
- Kapasitor 220nF
- Kapasitor 2200uF
- Kapasitor 4.7uF
- Pasangan transistor BD711 & BD712.
Rajah dan Penjelasan Litar
Skematiknya adalah penguat audio 40 watt yang cukup mudah; TDA2040 menguatkan isyarat dan memberikan watt RMS 25Watt. Penguatan kuasa tambahan dilakukan menggunakan pasangan transistor BD711 dan BD712. Kapasitor input 470nF adalah kapasitor penyekat DC yang hanya akan membenarkan isyarat AC berlalu. Satu perkara utama ialah voltan bekalan tunggal. Oleh kerana penguat dihidupkan menggunakan satu bekalan, isyarat input perlu diangkat di atas beberapa volt sehingga penguat dapat menguatkan isyarat pada puncak positif dan negatif. Perintang R6, R9 dan R7, R8 memberikan voltan berat sebelah kepada transistor kuasa dan penguat kuasa. R10 dan C5 adalah snubber atau RC clamp circuit untuk melindungi penguat dari beban induktif Loudspeaker yang besar.
Menguji Litar Penguat 40watt
Kami menggunakan alat simulasi proteus untuk memeriksa output litar; kami mengukur output dalam osiloskop maya. Anda boleh menyemak Video demonstrasi lengkap yang diberikan di bawah.
Kami menghidupkan litar menggunakan 36VDC dan isyarat sinusoidal input disediakan. Osiloskop dihubungkan melintasi output dengan beban 4 ohm pada saluran A (Kuning) dan isyarat input disambungkan ke saluran B (Biru).
Kita dapat melihat perbezaan output antara isyarat input dan output yang diperkuat dalam video: -
Juga, kami memeriksa output watt, Amplifier watt sangat bergantung pada banyak perkara, seperti yang telah dibincangkan sebelumnya. Ia sangat bergantung pada impedansi pembesar suara, kecekapan pembesar suara, kecekapan penguat, topologi pembinaan, penyimpangan harmonik total, dll. Kami tidak dapat mempertimbangkan atau mengira semua kemungkinan faktor yang menjadi pergantungan dalam watt penguat. Litar kehidupan sebenar berbeza daripada simulasi kerana banyak faktor perlu dipertimbangkan semasa memeriksa atau menguji output.
Pengiraan Watt Amplifier
Kami menggunakan formula mudah untuk mengira watt penguat-
Watt Penguat = V 2 / R
Kami menghubungkan multi-meter AC di seluruh output. Voltan AC yang ditunjukkan dalam meter multi adalah voltan AC puncak ke puncak.
Kami memberikan isyarat sinusoidal frekuensi rendah 200Hz. Seperti pada frekuensi rendah, penguat akan mengalirkan arus lebih banyak ke beban dan multimeter akan dapat mengesan voltan AC dengan betul.
Multimeter menunjukkan AC 12.5V. Jadi, mengikut formula, output penguat kuasa pada beban 4 Ohms adalah
Amplifier Wattage = 12.5 2 /4 penguat Wattage = 39.06 (40W anggaran)
Perkara yang Perlu Diingat semasa Membina Penguat 40w
Semasa membina litar, Penguat kuasa TDA2040 perlu disambungkan dengan pemanas air dengan betul. Heatsink yang lebih besar memberikan hasil yang lebih baik. Juga, adalah baik untuk menggunakan kapasitor jenis kotak dinilai kelas audio untuk hasil yang lebih baik.
Selalu merupakan pilihan yang baik untuk menggunakan PCB untuk aplikasi berkaitan Audio. Kaedah terbaik untuk membina PCB adalah dengan merujuk garis panduan pengeluar IC.
- Buat jejak isyarat audio sesingkat mungkin untuk mengurangkan gandingan bunyi yang tidak diingini.
- Transistor kuasa perlu disambungkan dengan sink haba yang betul. Heatsink siri KS-58 boleh digunakan.
- Jangan gunakan satu heatsink besar dan betulkan TDA2040, BD711 dan BD712. Gunakan pemanas air berasingan untuk komponen yang berasingan jika tidak, akan berlaku keadaan litar pintas.
- Berhati-hati dengan watt pembesar suara, jika tidak, pembesar suara boleh dibakar dan juga rosak.
- Jangan keluarkan pengapit atau litar snubber, Sangat penting untuk keselamatan transistor kuasa dan penguat kuasa.
- Jangan gunakan isyarat penguat yang besar dalam penguat, THD akan meningkat.