USB 5V Audio Amplifier para sa PC Speaker

Subukan Ang Aming Instrumento Para Sa Pagtanggal Ng Mga Problema





Ang mga audio amplifier na idinisenyo upang gumana sa isang supply ng 5 V mula sa isang USB socket tulad ng mula sa isang computer na USB ay tinatawag na USB amplifiers.

Sa artikulong ito matututunan natin kung paano bumuo ng isang simpleng 3 watt amplifier circuit na maaaring direktang mapagana mula sa isang computer 5V USB port para sa pagmamaneho ng isang 8 ohm 3 watt speaker. Maaari kang bumuo ng isang pares ng mga naturang circuit at gamitin ang mga ito para sa paglikha ng isang stereo output sa isang pares ng 8 Ohm speaker.



Mangyaring tandaan na TDA2822 IC ay lipas na ngayon samakatuwid pumili ng isang circuit gamit ang IC para sa tinalakay na proyekto maaaring hindi magandang ideya. Gayunpaman ang kasalukuyang disenyo ay batay sa IC LM4871, na kung saan ay maraming magagamit alamin natin ang mga pangunahing tampok at pagtatrabaho ng IC na ito

Pangunahing Mga Tampok

  • Gumagana ang IC nang hindi nagsasangkot ng anumang uri ng pagkabit mga capacitor , o bootstrap capacitor, o snubber capacitor
  • Nagpapakita ito ng matinding katatagan sa pamamagitan ng Unity Gain.
  • Sumama sa WSON, VSSOP, SOIC, o PDIP Packaging
  • Pinapayagan na Magtakda ng isang panlabas na network ng control na Gain

Mahalagang Mga pagtutukoy:

  • Ang IC LM4871D ay idinisenyo upang mahawakan ang mga loudspeaker na na-rate sa 3 ohm o 4 ohms sa 3 watts
  • Ang lahat ng natitirang mga bersyon sa serye ay tinukoy upang hawakan ang 1.5 wat na may 8 Ohm speaker.
  • Ang mga IC ay mayroong kasalukuyang shutdown na panloob na itinakda sa 0.6uA karaniwang
  • Ang saklaw ng boltahe na nagtatrabaho ay nasa pagitan ng 2.0V hanggang 5.5V, perpektong akma upang gumana sa lakas ng PC USB.
  • Ang Maximum na Kabuuang Harmonic Distortion na may 8 Ohm speaker load sa 1kHz ay ​​nasa paligid ng 0.5%

Mga pagtutukoy ng Pinout at Package

Ipinapakita ng sumusunod na imahe ang mga detalye ng pinout ng IC at ang mga magagamit na mga modelo ng package, at mga layout:



Mga detalye ng pinout ng LM4871

5V USB Amplifier Circuit Operation

5V USB 3 watt amplifier circuit para sa PC

Listahan ng Mga Bahagi

Lahat ng resistors 1/4 watt o 1/8 watt, 1% MFR o SMD

  • 20 K = 2 nos
  • 40 K = 2 nos
  • 100 K = 3 nos (kasama ang Rpu)

Mga capacitor

  • 0.39uF ceramic = 1 no
  • 1uF / 16V Tantalum = 2 nos

Semiconductor

IC LM4871 = 1 no

Tulad ng makikita sa iskemat sa itaas, ang LM4871 ay nagsasama ng isang pares ng pagpapatakbo amplifiers panloob, na nagbibigay sa gumagamit ng pagpipilian ng pag-configure ng amplifier sa pamamagitan ng ilang tinukoy na mga paraan.

Ang pakinabang ng unang amplifier ay maaaring mapamahalaan sa labas, habang ang pangalawang amplifier ay na-wire sa loob na may isang pagbabalik ng pagkakaisa na nakuha.

Ang closed loop gain para sa unang amplifier ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng naaangkop na pagpili ng mga halaga ng ratio Rf / Ri, samantalang ang pareho ay naayos para sa pangalawang amplifier sa loob ng isang pares ng 40K resistors.

Maaari naming makita na ang output ng amplifier # 1 ay naka-configure upang maging input ng amplifier # 2, na pinapayagan ang parehong amplifiers na makabuo ng mga signal na may magkatulad na halaga, kahit na ang mga ito ay maaaring 180 degree na wala sa phase.

Nagreresulta ito sa pagkakaiba-iba ng nakuha ng IC na AVD = 2 * (Rf / Ri).

Kadalasan, para sa anumang amplifier ang isang 'bridged mode' na pag-set up ay maaaring ipatupad sa pamamagitan ng pagmamaneho ng nakakonektang pagkarga nang deferensial sa pamamagitan ng isang pares ng mga output na Vo1 at Vo2.

Ang isang amplifier na naka-configure sa bridged mode ay magkakaroon ng ibang prinsipyo sa pagpapatakbo na kaibahan sa tradisyonal na solong natapos na mga amplifier na may isang dulo ng pag-load na naka-wire sa linya ng lupa.

Gumagawa ang isang bridged mode circuit na may mas mahusay na kahusayan kumpara sa isang solong natapos na amplifier dahil ang pagkarga o ang loudspeaker ay inilipat sa isang push-pull na paraan, na nagpapagana ng isang dobleng boltahe na swing para sa bawat kahaliling pulso ng dalas.

Pinapayagan nitong aktwal ang tagapagsalita ng tunog upang makabuo ng 4 na beses na higit na lakas kaysa sa isang solong natapos na bersyon sa ilalim ng magkatulad na mga pangyayari o pagtutukoy.

Ang kakayahang makamit ang naturang pinataas na lakas ay nagbibigay-daan sa amplifier upang gumana nang walang a kasalukuyang yugto ng limiter at samakatuwid nang walang kanais-nais na pag-clipping.

Ang isang idinagdag na pakinabang ng kaugalian bridged output ay ang kawalan ng net DC sa kabuuan ng konektadong loudspeaker. Nangyayari ito dahil ang VO1 at VO1 ay kampi sa magkatulad na antas ng boltahe, iyon ang VDD / 2 sa kasalukuyang kaso. Pinapayagan nitong gumana ang amplifier nang walang isang output coupling capacitor, na kung hindi man ay nagiging sapilitan sa solong natapos na mga amplifier.

Pag-unawa sa Paggawa at Mga Pagtutukoy ng Component

Ri ay ang inverting input risistor na kung saan ay nagtatrabaho upang itakda ang closed loop makakuha kasama ng Rf. Bilang karagdagan ang risistor na ito ay nagpapatupad din ng isang mataas na pag-andar ng filter ng pass na may Ci sa fC = 1 / (2π RiCi).

Ayan bumubuo ng input ng capacitor ng pagkabit na nakaposisyon upang harangan ang DC at payagan ang dalas ng audio AC sa mga input pin. Nagbibigay-daan din ang capacitor na ito ng isang high pass filter kasabay ng Ri at fC = 1 / (2π RiCi).

Rf nagiging pagtutol sa feedback na inaayos ang nakakuha ng closed loop sa tulong ni Ri.

Cs kumikilos tulad ng supply bypass capacitor at nagbibigay ng pagsala ng ripple para sa power supply.

Cb ay nakaposisyon bilang bypass pin capacitor at ipinatutupad ng capacitor na ito ang pagsala para sa kalahating supply

Ganap na Maximum na Pagraranggo

Ang maximum na matatagalan na rating para sa circuit na ito ay ipinaliwanag sa ibaba:

  • Ang maximum na boltahe ng suplay ay 6V, tipikal na boltahe sa pagtatrabaho ay 5V
  • Ang minimum at maximum na matatagalan na antas ng temperatura ay -65 at 150 degrees Celsius ayon sa pagkakabanggit.
  • Ang input signal ng musika mula sa USB ay maaaring kahit saan sa pagitan ng -0.3V at 5.3 V
  • Ang maximum na pagwawaldas ng kuryente ay limitado sa loob kaya't hindi kailangang magalala tungkol sa isyung ito.

Mga Katangian sa Kuryente:

V Ang dd ay nangangahulugang ang boltahe ng suplay na nasa loob ng 2V at 5.5V karaniwang.

Ako dd ay ang quiescent kasalukuyang natupok mula sa input power supply ng IC at ito ay maaaring namamalagi sa pagitan ng 6.5mA hanggang 10mA

Ako sd ay ang simbolo para sa kasalukuyang pag-shutdown, kapag ang potensyal na pin # 1 ay nagiging pantay sa Vdd, pinasimulan ang pag-shutdown na sanhi ng pagbaba ng pagkonsumo sa 0.6uA

V Ang os ay tumutukoy sa output offset boltahe, at pinasimulan kapag Vin = 0V, at maaaring 5V karaniwang, at 50mV sa limitadong mode.

P Ang 0 ay ang lakas ng output at nasa paligid ng 3 watts kapag ang load ay isang 8 Ohm speaker

THD + N ipinapahiwatig ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya na nasa loob ng 0.13 hanggang 0.25% na may saklaw na dalas ng 20Hz hanggang 20kHz.

PSRR binibigyan kami ng ratio ng pagtanggi sa supply ng kuryente para sa Vdd sa 5V tipikal, at ito ay nasa paligid ng 60dB.

Prototype Image ng 5V USB amplifier:

LM4871 module USB amplifier

Rekomendasyon ng Layout ng PCB:

Layout ng PC amplifier ng USB

Orihinal na artikulo: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf




Nakaraan: 50 Pinakamahusay na Mga Proyekto ng Arduino para sa Mga Mag-aaral sa Final Year Engineering Susunod: Paano Gumawa ng isang Wireless Robotic Arm gamit ang Arduino