مضخم صوت USB 5 فولت لمكبرات الصوت للكمبيوتر الشخصي

مكبرات الصوت المصممة للعمل مع مصدر 5 فولت من مقبس USB مثل جهاز كمبيوتر USB تسمى مضخمات USB.

في هذه المقالة سوف نتعلم كيفية بناء دائرة مضخم بسيطة 3 واط يمكن تشغيلها مباشرة من منفذ USB 5V للكمبيوتر لقيادة مكبر صوت 8 أوم 3 واط. يمكنك بناء دائرتين من هذه الدوائر واستخدامها لإنشاء خرج استريو في زوج من مكبرات الصوت 8 أوم.

يرجى ملاحظة ذلك TDA2822 IC عفا عليه الزمن الآن لذلك اختيار دائرة باستخدام هذا IC لـ ناقش المشروع قد لا تكون فكرة جيدة. ومع ذلك ، فإن التصميم الحالي يعتمد على IC LM4871 ، وهو متاح بكثرة ، فلنتعرف على الميزات الرئيسية وعمل هذا IC

الخصائص الرئيسية

• يعمل IC بدون استخدام أي نوع من أدوات التوصيل المكثفات ، أو مكثفات التمهيد ، أو مكثفات snubber
• يعرض استقرارًا شديدًا من خلال Unity Gain.
• يأتي مع تغليف WSON أو VSSOP أو SOIC أو PDIP
• يسمح بتعيين شبكة خارجية للتحكم في الكسب

المواصفات المهمة:

• تم تصميم IC LM4871D للتعامل مع مكبرات الصوت التي تم تصنيفها عند 3 أوم أو 4 أوم عند 3 واط
• تم تحديد جميع الإصدارات المتبقية في السلسلة للتعامل مع 1.5 وات مع مكبر صوت 8 أوم.
• تم تعيين ICs إيقاف التشغيل الحالي داخليًا عند 0.6uA عادةً
• يتراوح نطاق جهد العمل بين 2.0 فولت إلى 5.5 فولت ، وهو مناسب تمامًا للعمل مع طاقة USB لجهاز الكمبيوتر.
• يبلغ الحد الأقصى للتشوه التوافقي الكلي مع تحميل مكبر صوت 8 أوم عند 1 كيلو هرتز حوالي 0.5٪

مواصفات وحزمة Pinout

تُظهر الصورة التالية تفاصيل pinout الخاصة بـ IC ونماذج الحزمة المتوفرة والتخطيطات:

5V USB Amplifier تشغيل الدائرة

قائمة الاجزاء

جميع المقاومات 1/4 وات أو 1/8 وات 1٪ MFR أو SMD

• 20 ك = 2 لا
• 40 ك = 2 لا
• 100 ك = 3 لا (بما في ذلك Rpu)

المكثفات

• 0.39 فائق التوهج سيراميك = 1 لا
• 1 فائق التوهج / 16 فولت التنتالوم = 2 عدد

أشباه الموصلات

IC LM4871 = 1 لا

كما يمكن رؤيته في المخطط أعلاه ، يتضمن LM4871 زوجًا من مكبرات الصوت التنفيذية داخليًا ، مما يوفر للمستخدم خيار تكوين مكبر الصوت من خلال عدة طرق محددة.

يمكن إدارة كسب مكبر الصوت الأول خارجيًا ، بينما تم توصيل مكبر الصوت الثاني داخليًا بكسب وحدة معكوسة.

يمكن تحديد كسب الحلقة المغلقة للمكبر الأول عن طريق الاختيار المناسب لقيم النسبة Rf / Ri ، بينما تم إصلاح نفس الشيء للمكبر الثاني داخليًا من خلال اثنين من المقاومات 40K.

يمكننا أن نرى أن خرج مكبر الصوت رقم 1 تم تكوينه ليكون مدخلات مكبر الصوت رقم 2 ، مما يسمح لكل من مكبرات الصوت بتوليد إشارات ذات قيم متطابقة ، على الرغم من أن هذه قد تكون 180 درجة خارج الطور.

ينتج عن هذا الكسب التفاضلي لـ IC ليكون AVD = 2 * (Rf / Ri).

نموذجيًا ، بالنسبة لأي مكبر للصوت ، يمكن تنفيذ إعداد 'الوضع المرتبط' عن طريق دفع الحمل الموصل بشكل تفضيلي عبر اثنين من المخرجات Vo1 و Vo2.

سيكون لمكبر الصوت الذي تم تكوينه في الوضع الجسر مبدأ تشغيل مختلفًا على عكس مكبرات الصوت التقليدية أحادية الطرف التي تحتوي على أحد طرفي الحمل الموصّل بالخط الأرضي.

تعمل الدائرة ذات الوضع الجسور بكفاءة أفضل مقارنة بمكبر الصوت أحادي الطرف حيث يتم تبديل الحمل أو مكبر الصوت بطريقة الدفع والسحب ، مما يتيح تأرجح جهد مزدوج لكل نبضة تردد بديلة.

يسمح هذا في الواقع لمكبر الصوت بإنتاج طاقة أكبر بأربع مرات من إصدار واحد في ظل ظروف أو مواصفات متطابقة.

القدرة على تحقيق هذه القوة المتزايدة تسمح للمضخم بالعمل بدون مرحلة المحدد الحالي وبالتالي بدون قص غير مرغوب فيه.

من المزايا الإضافية للخرج المترابط التفاضلي عدم وجود صافي DC عبر مكبر الصوت المتصل. يحدث هذا لأن VO1 و VO1 متحيزان عند مستويات جهد متطابقة ، أي VDD / 2 في الحالة الحالية. يسمح هذا لمكبر الصوت بالعمل بدون مكثف اقتران الإخراج ، والذي يصبح إلزاميًا في مكبرات الصوت أحادية الطرف.

فهم عمل المكونات والمواصفات

ري هو المقاوم المدخل المقلوب الذي يتم استخدامه لضبط كسب الحلقة المغلقة مع التردد الراديوي. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم هذا المقاوم أيضًا بتنفيذ وظيفة مرشح التمرير العالي مع Ci عند fC = 1 / (2π RiCi).

هناك تشكل مكثف اقتران الإدخال الموضوع لحجب التيار المستمر والسماح بتردد التيار المتردد الصوتي عبر دبابيس الإدخال. يتيح هذا المكثف أيضًا مرشح تمرير عالي بالتزامن مع Ri عند fC = 1 / (2π RiCi).

الترددات اللاسلكية تصبح مقاومة التغذية الراجعة التي تعمل على إصلاح كسب الحلقة المغلقة بمساعدة Ri.

سي اس يعمل كمكثف تجاوز الإمداد ويوفر ترشيحًا لمصدر الطاقة.

سيب يتم وضعه كمكثف دبوس الالتفافية وهذا المكثف يفرض التصفية لنصف العرض

الحد الأقصى لالتقييمات المطلقة

يتم توضيح الحد الأقصى المسموح به لهذه الدائرة أدناه:

• أقصى جهد للإمداد هو 6 فولت ، جهد العمل النموذجي هو 5 فولت
• الحد الأدنى والأقصى لمستويات درجة الحرارة المسموح بها هي -65 و 150 درجة مئوية على التوالي.
• يمكن أن تكون إشارة الموسيقى المدخلة من USB بين -0.3 فولت و 5.3 فولت
• الحد الأقصى من تبديد الطاقة محدود داخليًا ، لذا لا داعي للقلق بشأن هذه المشكلة.

الخصائص الكهربائية:

الخامس يشير dd إلى جهد الإمداد الذي يكون في حدود 2V و 5.5V عادةً.

أنا dd هو التيار الهادئ المستهلك من مصدر طاقة الإدخال بواسطة IC وقد يتراوح هذا بين 6.5mA إلى 10mA

أنا sd هو رمز إيقاف التشغيل الحالي ، عندما تصبح إمكانية الدبوس رقم 1 مساوية لـ Vdd ، يبدأ الإغلاق مما يؤدي إلى انخفاض الاستهلاك إلى 0.6uA

الخامس يشير نظام التشغيل إلى جهد إزاحة الخرج ، ويبدأ عندما يكون Vin = 0V ، ويمكن أن يكون 5V عادةً ، و 50mV في الوضع المحدود.

ص 0 هي طاقة الإخراج وحوالي 3 واط عندما يكون الحمل عبارة عن مكبر صوت 8 أوم

THD + N. يشير إلى إجمالي التشوه التوافقي الذي يقع في نطاق 0.13 إلى 0.25٪ مع نطاق تردد من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز.

PSRR يعطينا نسبة رفض مصدر الطاقة لـ Vdd عند 5 فولت نموذجي ، وهذا حوالي 60 ديسيبل.

صورة النموذج الأولي لمضخم 5 فولت USB:

توصية تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

المقال الأصلي: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf