10 Watt Audioverstärker mit op

Verstärker sind das Rückgrat der analogen Elektronik. Sie sind in der Elektronikindustrie weit verbreitet. Verstärker werden in fast allen Audioanwendungen verwendet.

Leistungsverstärker ist der Teil der Tonelektronik. Es wurde entwickelt, um die Stärke der Leistung eines bestimmten Eingangssignals zu maximieren. In der Tonelektronik erhöht der Operationsverstärker die Spannung des Signals, kann jedoch nicht den Strom liefern, der zum Ansteuern einer Last erforderlich ist.

In diesem Tutorial bauen wir einen 10-W-Verstärker mit einem daran angeschlossenen 8-Ohm-Impedanzlautsprecher. Wir werden einen Operationsverstärker und zwei zusätzliche Leistungstransistoren verwenden, um die 10-Watt-Leistung über die Ausgangslast zu liefern

Konstruktionstopologie für Verstärker

In einer Verstärkerkette System wird der Leistungsverstärker in der letzten oder abschließenden Stufe vor der Last verwendet. Im Allgemeinen verwendet das Schallverstärkersystem die im Blockdiagramm gezeigte Topologie

Wie Sie im obigen Blockdiagramm sehen können, ist der Leistungsverstärker die letzte Stufe, die direkt an die Last angeschlossen ist. Im Allgemeinen wird das Signal vor dem Leistungsverstärker unter Verwendung von Vorverstärkern und Spannungsverstärkern korrigiert. In einigen Fällen, in denen eine Tonsteuerung erforderlich ist, wird die Tonsteuerschaltung vor dem Leistungsverstärker hinzugefügt.

Kennen Sie Ihre Last

Im Falle eines Audioverstärkersystems ist die Last und die Lastantriebskapazität des Verstärkers ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion. Die Hauptlast für einen Leistungsverstärker ist der Lautsprecher. Die Leistung des Leistungsverstärkers hängt von der Lastimpedanz ab. Das Anschließen einer falschen Last kann daher den Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers sowie die Stabilität beeinträchtigen.

Lautsprecher ist eine große Last, die als induktive und resistive Last wirkt. Der Leistungsverstärker liefert einen Wechselstromausgang. Aus diesem Grund ist die Impedanz des Lautsprechers ein kritischer Faktor für eine ordnungsgemäße Leistungsübertragung.

Die Impedanz ist der effektive Widerstand einer elektronischen Schaltung oder Komponente für Wechselstrom, der sich aus den kombinierten Effekten in Bezug auf den ohmschen Widerstand und die Reaktanz ergibt.

In der Audioelektronik sind verschiedene Arten von Lautsprechern mit unterschiedlicher Leistung und unterschiedlicher Impedanz erhältlich. Die Lautsprecherimpedanz kann am besten anhand der Beziehung zwischen dem Wasserfluss in einem Rohr verstanden werden. Stellen Sie sich den Lautsprecher als Wasserleitung vor. Das durch die Leitung fließende Wasser ist das abwechselnde Audiosignal. Wenn das Rohr einen größeren Durchmesser hat, fließt das Wasser leicht durch das Rohr, das Wasservolumen wird größer, und wenn wir den Durchmesser verringern, fließt weniger Wasser durch das Rohr, sodass das Wasservolumen größer wird niedriger. Der Durchmesser ist der Effekt, der durch den ohmschen Widerstand und die Reaktanz erzeugt wird. Wenn das Rohr einen größeren Durchmesser hat, ist die Impedanz niedrig.So kann der Lautsprecher mehr Leistung erhalten und der Verstärker bietet mehr Leistungsübertragungsszenario. Wenn die Impedanz hoch wird, liefert der Verstärker weniger Leistung an den Lautsprecher.

Es gibt verschiedene Auswahlmöglichkeiten sowie verschiedene Lautsprechersegmente auf dem Markt, im Allgemeinen mit 4 Ohm, 8 Ohm, 16 Ohm und 32 Ohm, von denen 4 und 8 Ohm Lautsprecher zu günstigen Preisen erhältlich sind. Wir müssen auch verstehen, dass ein Verstärker mit 5 Watt, 6 Watt oder 10 Watt oder mehr die RMS-Leistung (Root Mean Square) ist, die der Verstärker im Dauerbetrieb an eine bestimmte Last liefert.

Wir müssen also vorsichtig mit der Lautsprecherbewertung, der Verstärkerbewertung, der Lautsprechereffizienz und der Impedanz sein.

Erforderliche Komponenten

Um die 10-Watt-Verstärkerschaltung aufzubauen, benötigen wir folgende Komponenten:

Vero Board (gepunktet oder verbunden, jeder kann verwendet werden)
Lötkolben
Lötdraht
Zangen- und Abisolierwerkzeug
Leitungen
Aluminiumkühlkörper
12V Rail to Rail Stromversorgung mit + 12V GND -12V Stromschiene
8 Ohm 10 Watt Lautsprecher
2ST 4.7k Widerstand 1/4 ^th Watt
2ST 200R Widerstand 1/2 ^th Watt
1pc 47k Widerstand
10pF Kondensator 1pc
3,2k Widerstand
.82uF Kondensator
TIP127 Transistor
TIP122 Transistor
LF351 IC mit 8-poliger IC-Basis

10 Watt Audioverstärker Schaltplan und Erklärung

Das Schema für einen 10-Watt-Verstärker ist ziemlich einfach, der LF351 verstärkt die Signalspannung und zwei Leistungstransistoren sorgen für die erforderliche Leistungsverstärkung. Die Stromversorgung erfolgt direkt über die Stromversorgung und wird über zwei Transistoren an den 8-Ohm-Lautsprecher geliefert. Wenn sinusförmige Wellen die Polarität ändern, liefert TIP127 die Leistungsverstärkung bei positivem Peak und TIP 122 liefert die Leistungsverstärkung bei negativen Spitzensignalen.

In dieser Schaltung sind TIP122 und TIP 127 zwei Hauptkomponenten. Diese beiden Transistoren sind identisch mit einer 100-V-Kollektor-Emitter-Haltespannung von 100 mA. Beide ICs bieten typischerweise eine hohe Gleichstromverstärkung - hFE = 2500.

In der obigen Abbildung ist das TO-220B-Paket dargestellt. Beide Transistoren sind in diesem Paket verfügbar. Dieses Paket ist für eine perfekte Wärmeübertragung unerlässlich und für die Montage mit einem Kühlkörper nützlich. Diese Transistoren werden mit den 200R-Widerständen vorgespannt. Der verstärkte Ausgang wird von der Kollektorverbindung von TIP122 und TIP127 genommen.

Testen der 10-Watt-Verstärkerschaltung

Wir haben Proteus-Simulationswerkzeuge verwendet, um die Ausgabe der Schaltung zu überprüfen. Wir haben die Ausgabe im virtuellen Oszilloskop gemessen. Sie können das unten gezeigte vollständige Demonstrationsvideo überprüfen

Wir versorgen die Schaltung mit +/- 12 V und das sinusförmige Eingangssignal wird bereitgestellt. Das Oszilloskop wird über den Ausgang gegen eine Last von 8 Ohm auf Kanal A (gelb) und das Eingangssignal über Kanal B (blau) angeschlossen.

Wir können den Ausgangsunterschied zwischen dem Eingangssignal und dem verstärkten Ausgang in dem unten angegebenen Video sehen.

Außerdem haben wir die Ausgangsleistung überprüft. Die Leistung des Verstärkers hängt stark von mehreren Faktoren ab, wie bereits erläutert. Es hängt stark von der Lautsprecherimpedanz, der Lautsprechereffizienz, der Verstärkereffizienz, den Konstruktionstopologien, den gesamten harmonischen Verzerrungen usw. ab. Wir konnten nicht alle möglichen Faktoren berücksichtigen oder berechnen, die zu Abhängigkeiten in der Verstärkerleistung führen. Die reale Schaltung unterscheidet sich von der Simulation, da beim Überprüfen oder Testen der Ausgabe viele Faktoren berücksichtigt werden müssen.

Berechnung der Verstärkerleistung

Wir haben eine einfache Formel verwendet, um die Leistung des Verstärkers zu berechnen -

Verstärkerleistung = V ² / R.

Wir haben ein Wechselstrom-Multimeter an den Ausgang angeschlossen. Die im Multimeter angezeigte Wechselspannung ist die Wechselspannung von Spitze zu Spitze. Wir haben ein sehr niederfrequentes sinusförmiges Signal von wenigen 25-50 Hz geliefert. Wie bei niedrigen Frequenzen liefert der Verstärker mehr Strom an die Last und das Multimeter kann die Wechselspannung richtig erfassen.

Das Multimeter zeigte + 8,90 V AC. Gemäß der Formel beträgt der Ausgang des Leistungsverstärkers bei 8 Ohm Last

Verstärker Leistung in Watt = 8.90 ² /8 Amplifier = 9,90125 Leistung in Watt (10W ungefähr)

Dinge, die Sie beim Bau eines 10-W-Verstärkers beachten sollten

Leistungstransistoren müssen ordnungsgemäß mit dem Kühlkörper verbunden sein. Ein größerer Kühlkörper liefert ein besseres Ergebnis. Ebenfalls,
Für ein besseres Ergebnis ist es gut, Box-Kondensatoren mit Audioqualität zu verwenden.
Versuchen Sie, den Vorverstärker, den Kollektorübergang des Leistungstransistors und die endgültige Ausgangsspur so kurz wie möglich zu halten. Dadurch wird die Rauschkopplung im Ausgang verringert. Ebenfalls,
Versuchen Sie, einen 8-Ohm-Lautsprecher mit höherem Wirkungsgrad zu verwenden, um mit diesem Leistungsverstärker zu fahren.

Schauen Sie sich die Demonstration Video unten für dieses 10w Amplifier System