USB 5V helivõimendi arvutikõlaritele

USB 5V helivõimendi arvutikõlaritele

Helivõimendeid, mis on mõeldud töötama 5 V toiteallikaga USB-pistikupesast, näiteks arvuti USB-st, nimetatakse USB-võimenditeks.



Selles artiklis õpime, kuidas ehitada lihtne 3-vatine võimendusahel, mida saab toita otse arvuti 5V USB-porti, et juhtida 8-oomist 3-vatti kõlarit. Võite ehitada paar sellist vooluahelat ja kasutada neid stereoväljundi loomiseks kaheks oomi kõlariks.

Pange tähele, et TDA2822 IC on nüüd vananenud seetõttu valisite selle IC-i abil vooluringi jaoks arutatud projekt ei pruugi olla hea mõte. Kuid käesolev disain põhineb IC LM4871-l, mis on rikkalikult saadaval. Õppige selle IC-i põhijooni ja tööd





Põhijooned

  • IC töötab ilma igasuguse sidestamiseta kondensaatorid või bootstrap-kondensaatorid või snubber-kondensaatorid
  • See avaldab Unity Gaini kaudu äärmist stabiilsust.
  • Kaasas WSON-, VSSOP-, SOIC- või PDIP-pakend
  • Võimaldab määrata välise võimenduse juhtimisvõrgu

Olulised spetsifikatsioonid:

  • IC LM4871D on mõeldud 3 oomi või 4 oomi 3 vati kõlarite käsitsemiseks
  • Kõik ülejäänud seeria versioonid on täpsustatud 1,5-vatise töötlemiseks 8-oomise kõlariga.
  • IC-de väljalülitusvool on sisemiselt seatud väärtusele 0,6uA
  • Tööpinge vahemik on 2,0–5,5 V, mis sobib suurepäraselt töötamiseks arvuti USB-toite abil.
  • Maksimaalne harmooniline moonutus 8 oomi kõlari koormusel 1 kHz juures on umbes 0,5%

Pinouti spetsifikatsioonid ja pakend

Järgmisel pildil on kuvatud IC-i üksikasjad, saadaolevad pakettmudelid ja paigutused:

LM4871 kinnitusdetailid

5 V USB võimendi vooluahela töö

5V USB 3-vatine võimendi vooluahel arvuti jaoks

Osade nimekiri



Kõik takistid on 1/4 vatti või 1/8 vatti, 1% MFR või SMD

  • 20 K = 2 nr
  • 40 K = 2 nr
  • 100 K = 3 nos (kaasa arvatud Rpu)

Kondensaatorid

  • 0,39uF keraamiline = 1 nr
  • 1uF / 16V tantaal = 2 nos

Pooljuht

IC LM4871 = 1 nr

Nagu ülaltoodud skeemilt näha, sisaldab LM4871 paari operatiivvõimendid seestpoolt, pakkudes kasutajale võimalust võimendi konfigureerimiseks mõne täpsustatud viisi abil.

Esimese võimendi võimendust saab hallata väljastpoolt, teist võimendit on sisemiselt juhtmega ühendatud pööratud ühtsuse võimendusega.

Esimese võimendi suletud ahela võimendust saab määrata, valides sobivalt Rf / Ri suhte väärtused, samas kui sama on teise võimendi jaoks fikseeritud paari 40K takisti kaudu.

Näeme, et võimendi # 1 väljund on konfigureeritud võimendi # 2 sisendiks, võimaldades mõlemal võimendil genereerida identsete väärtustega signaale, ehkki need võivad olla faasist väljas 180 kraadi.

Selle tulemuseks on IC diferentsiaalne võimendus AVD = 2 * (Rf / Ri).

Tavaliselt saab mis tahes võimendi jaoks seadistada 'sillatud režiimi', juhtides ühendatud koormust deferentselt paari väljundi Vo1 ja Vo2 kaudu.

Sildrežiimis konfigureeritud võimendil on erinev tööpõhimõte, erinevalt traditsioonilistest üheotsalistest võimenditest, mille koormuse üks ots on maandusliiniga traadiga ühendatud.

Sildrežiimiga ahel töötab paremini kui ühe otsaga võimendi, kuna koormust või valjuhääldit lülitatakse tõukejõu abil, võimaldades iga vahelduva sagedusega impulsi jaoks topeltpinge kõikumist.

See võimaldab valjuhääldil identsetel tingimustel või spetsifikatsioonidel toota neli korda rohkem energiat kui ühe otsaga versioon.

Võime saavutada selline suurenenud võimsus võimaldab võimendil töötada ilma a praeguse piiraja staadium ja seega ilma soovimatu lõikamiseta.

Diferentsiaalse sillatud väljundi eeliseks on võrgu alalisvoolu puudumine ühendatud valjuhääldis. See juhtub, kuna VO1 ja VO1 on kallutatud identsetel pingetasemetel, see on käesoleval juhul VDD / 2. See võimaldab võimendil töötada ilma väljundsidestuskondensaatorita, mis muidu muutub üheotsa võimendites kohustuslikuks.

Komponentide töö ja spetsifikatsioonide mõistmine

Ri on ümberpööratav sisendtakisti, mida kasutatakse suletud ahela võimenduse seadmiseks koos Rf-ga. Lisaks rakendab see takisti ka ülipääsfiltri funktsiooni, kus Ci on fC = 1 / (2π RiCi).

Seal moodustab sisendühenduse kondensaatori, mis on paigutatud alalisvoolu blokeerimiseks ja heli vahelduvvoolu sageduse lubamiseks sisendnõeltes. See kondensaator võimaldab ka ülipääsfiltrit koos Ri-ga fC = 1 / (2π RiCi).

Rf saab tagasisidetakistuseks, mis fikseerib Ri abil suletud ahela võimenduse.

Cs toimib nagu toiteallika möödavoolu kondensaator ja tagab toiteallika pulsatsioonfiltri.

Cb on asetatud möödaviigu tihvti kondensaatoriks ja see kondensaator sunnib pooltoiduks filtreerima

Absoluutne maksimaalne hinnang

Selle vooluahela maksimaalset talutavat hinnangut on selgitatud allpool:

  • Maksimaalne toitepinge on 6V, tüüpiline tööpinge on 5V
  • Minimaalne ja maksimaalne talutav temperatuuritase on vastavalt -65 ja 150 kraadi.
  • USB-sisendmuusikasignaal võib olla vahemikus -0,3 V kuni 5,3 V
  • Maksimaalne võimsuse hajumine on sisemiselt piiratud, nii et selle probleemi pärast pole vaja muretseda.

Elektrilised omadused:

V dd tähistab toitepinget, mis on tavaliselt 2–5,5 V.

Mina dd on vaikevool, mida sisendtoide tarbib mikrokomponendi poolt ja see võib olla vahemikus 6,5mA kuni 10mA

Mina sd on väljalülitusvoolu sümbol, kui tihvti nr 1 potentsiaal muutub võrdseks Vdd-ga, käivitatakse seiskamine, mis põhjustab tarbimise languse 0,6uA-ni

V os viitab väljundi nihkepingele ja see käivitatakse, kui Vin = 0V, ja see võib tavaliselt olla 5V ja piiratud režiimis 50mV.

P 0 on väljundvõimsus ja on umbes 3 vatti, kui koormus on 8 oomi kõlar

THD + N tähistab kogu harmoonilist moonutust, mis jääb vahemikku 0,13–0,25% sagedusalas 20Hz kuni 20kHz.

PSRR annab meile toiteallika tagasilükkamissuhte Vdd 5 V juures tüüpiliselt ja see on umbes 60 dB.

5V USB-võimendi prototüüp:

LM4871 mooduli USB võimendi

PCB paigutuse soovitus:

USB võimendi PCB paigutus

Algne artikkel: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf




Eelmine: 50 parimat Arduino projekti viimase aasta inseneriõpilastele Järgmine: Kuidas teha traadita robotkäsi Arduino abil