Amplificatore audio da 10 Watt che utilizza op

Gli amplificatori sono la spina dorsale dell'elettronica analogica. Sono ampiamente utilizzati nel campo dell'industria elettronica. Gli amplificatori sono utilizzati quasi in tutte le applicazioni relative all'audio.

L'amplificatore di potenza è la parte dell'elettronica del suono. È progettato per massimizzare l'ampiezza della potenza di un dato segnale di ingresso. Nell'elettronica del suono, l'amplificatore operazionale aumenta la tensione del segnale, ma non è in grado di fornire la corrente necessaria per pilotare un carico.

In questo tutorial, costruiremo un amplificatore da 10 W con un altoparlante di impedenza da 8 Ohm collegato ad esso. Useremo un amplificatore operazionale e due transistor di potenza aggiuntivi per fornire l'uscita di 10 Watt attraverso il carico di uscita

Topologia di costruzione per amplificatori

In un sistema a catena di amplificatori, l'amplificatore di potenza viene utilizzato nella fase finale o finale prima del carico. Generalmente, il sistema Sound Amplifier utilizza la topologia sottostante mostrata nel diagramma a blocchi

Come puoi vedere nello schema a blocchi sopra, l'amplificatore di potenza è l'ultimo stadio che è direttamente collegato al carico. Generalmente, prima dell'amplificatore di potenza, il segnale viene corretto utilizzando preamplificatori e amplificatori di controllo della tensione. Inoltre, in alcuni casi, dove è necessario il controllo del tono, il circuito di controllo del tono viene aggiunto prima dell'amplificatore di potenza.

Conosci il tuo carico

Nel caso del sistema Audio Amplifier, il carico e la capacità di pilotaggio del carico dell'amplificatore sono un aspetto importante nella costruzione. Il carico principale per un amplificatore di potenza è l'altoparlante. L'uscita dell'amplificatore di potenza dipende dall'impedenza del carico, quindi il collegamento di un carico improprio potrebbe compromettere l'efficienza dell'amplificatore di potenza e la stabilità.

L'altoparlante è un carico enorme che funge da carico induttivo e resistivo. L'amplificatore di potenza fornisce un'uscita CA, per questo l'impedenza dell'altoparlante è un fattore critico per il corretto trasferimento di potenza.

L'impedenza è la resistenza effettiva di un circuito o componente elettronico per la corrente alternata, che deriva dagli effetti combinati legati alla resistenza ohmica e alla reattanza.

Nell'elettronica audio, sono disponibili diversi tipi di altoparlanti di diversa potenza con diversa impedenza. L'impedenza dell'altoparlante può essere meglio compresa utilizzando la relazione tra il flusso d'acqua all'interno di un tubo. Basti pensare che l'altoparlante è un tubo dell'acqua, l'acqua che scorre attraverso il tubo è il segnale audio alternato. Ora, se il tubo diventa più grande di diametro, l'acqua scorrerà facilmente attraverso il tubo, il volume dell'acqua sarà maggiore e se diminuiamo il diametro, meno acqua scorrerà attraverso il tubo, quindi il volume dell'acqua sarà inferiore. Il diametro è l'effetto creato dalla resistenza e reattanza ohmica. Se il tubo diventa più grande di diametro, l'impedenza sarà bassa,così l'altoparlante può ottenere più potenza e l'amplificatore fornisce più scenario di trasferimento di potenza e se l'impedenza diventa alta, l'amplificatore fornirà meno potenza all'altoparlante.

Sul mercato sono disponibili diverse scelte e diversi segmenti di altoparlanti, generalmente con 4 ohm, 8 ohm, 16 ohm e 32 ohm, di cui 4 e 8 ohm sono ampiamente disponibili a prezzi economici. Inoltre, dobbiamo capire che un amplificatore con 5 Watt, 6 Watt o 10 Watt o anche di più è il wattaggio RMS (Root Mean Square), erogato dall'amplificatore a un carico specifico in funzionamento continuo.

Quindi, dobbiamo stare attenti alla valutazione degli altoparlanti, alla valutazione dell'amplificatore, all'efficienza degli altoparlanti e all'impedenza.

Componenti richiesti

Per costruire il circuito dell'amplificatore da 10 watt abbiamo bisogno dei seguenti componenti:

Scheda Vero (tratteggiata o collegata a chiunque può essere utilizzata)
Saldatore
Filo di saldatura
Pinza e strumento spelafili
Fili
Dissipatore di calore in alluminio
Alimentazione 12V Rail to Rail con binario di alimentazione + 12V GND -12V
Altoparlante da 8 ohm da 10 Watt
2pcs 4.7k resistenza di 1/4 ^° Watt
2pcs 200R Resistenza di 1/2 ^° Watt
Resistenza da 1pc 47k
Condensatore 10pF 1pc
Resistenza 3.2k
Condensatore.82uF
TIP127 Transistor
TIP122 Transistor
IC LF351 con base IC a 8 pin

Schema e spiegazione del circuito dell'amplificatore audio da 10 Watt

Lo schema per l'amplificatore da 10 watt è piuttosto semplice, l' LF351 amplifica la tensione del segnale e due transistor di potenza forniscono l'amplificazione di potenza necessaria. L'alimentazione viene prelevata direttamente dall'alimentatore e fornita all'altoparlante da 8 Ohm tramite due transistor. Poiché l'onda sinusoidale cambia la polarità, TIP127 fornisce l'amplificazione di potenza sul picco positivo e TIP 122 fornisce l'amplificazione di potenza sui segnali di picco negativo.

In questo circuito, TIP122 e TIP 127 sono due componenti principali. Questi due transistor sono coppie identiche con tensione di sostegno collettore-emettitore da 100 V a 100 mA. Entrambi i circuiti integrati forniscono un elevato guadagno di corrente CC, in genere hFE = 2500.

Nell'immagine sopra, viene mostrato il pacchetto TO-220B, entrambi i transistor sono disponibili in questo pacchetto. Questo pacchetto è essenziale per un perfetto trasferimento di calore e utile per adattarsi a un dissipatore di calore. Questi transistor sono polarizzati utilizzando i resistori 200R. L'uscita amplificata è presa dalla giunzione del collettore di TIP122 e TIP127.

Test del circuito dell'amplificatore da 10 watt

Abbiamo utilizzato strumenti di simulazione di proteo per controllare l'output del circuito; abbiamo misurato l'uscita nell'oscilloscopio virtuale. È possibile controllare il video dimostrativo completo fornito di seguito

Stiamo alimentando il circuito utilizzando + / - 12V e viene fornito il segnale sinusoidale in ingresso. L'oscilloscopio è collegato all'uscita contro un carico di 8 ohm sul canale A (giallo) e il segnale di ingresso è collegato al canale B (blu).

Possiamo vedere la differenza di uscita tra il segnale di ingresso e l'uscita amplificata nel video riportato di seguito.

Inoltre, abbiamo controllato la potenza in uscita, la potenza dell'amplificatore dipende fortemente da più cose, come discusso prima. È fortemente dipendente dall'impedenza dell'altoparlante, dall'efficienza dell'altoparlante, dall'efficienza dell'amplificatore, dalle topologie di costruzione, dalle distorsioni armoniche totali ecc. Non abbiamo potuto considerare o calcolare tutti i possibili fattori che si creano dipendenze nella potenza dell'amplificatore. Il circuito della vita reale è diverso dalla simulazione perché è necessario considerare molti fattori durante il controllo o il test dell'output.

Calcolo della potenza dell'amplificatore

Abbiamo usato una semplice formula per calcolare il wattaggio dell'amplificatore -

Potenza amplificatore = V ² / R

Abbiamo collegato un multimetro AC sull'uscita. La tensione CA mostrata nel multimetro è la tensione CA da picco a picco. Abbiamo fornito un segnale sinusoidale a frequenza molto bassa di pochi 25-50Hz. Come in bassa frequenza, l'amplificatore fornirà più corrente al carico e il multimetro sarà in grado di rilevare correttamente la tensione CA.

Il multimetro ha mostrato + 8,90 V CA. Quindi, secondo la formula, l'uscita dell'amplificatore di potenza con un carico di 8 Ohm è

Amplificatore Potenza = 8.90 ² /8 Amplificatore Potenza = 9,90,125 mila (10W circa)

Cose da ricordare durante la costruzione di un amplificatore da 10 W.

I transistor di potenza devono essere collegati correttamente al dissipatore di calore. Il dissipatore di calore più grande fornisce risultati migliori. Anche,
È consigliabile utilizzare condensatori di tipo box con classificazione audio per ottenere risultati migliori.
Prova a rendere il preamplificatore, alla giunzione del collettore del transistor di potenza e alla traccia di uscita finale, il più breve possibile. Ridurrà l'accoppiamento del rumore in uscita. Anche,
Prova a utilizzare altoparlanti ad alta efficienza da 8 Ohm per guidare con questo amplificatore di potenza.

Guarda il video dimostrativo qui sotto per questo sistema di amplificazione da 10 W.