25 Watt Audioverstärkerschaltung mit tda2040

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 Audioelektronik. Es wurde entwickelt, um die Größe der Leistung f bei gegebenem Eingangssignal 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 25-W-Verstärker mit dem Leistungsverstärker-IC TDA2040 und einem daran angeschlossenen 4-Ohm-Impedanzlautsprecher.

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.

Aufbau eines einfachen 25W Verstärkers

In unseren vorherigen Tutorials haben wir einen 10-Watt-Verstärker mit Operationsverstärker und Leistungstransistor hergestellt. In diesem Tutorial werden wir jedoch einen 25-W-Leistungsverstärker bauen, der einen 4-Ohm-Impedanzlautsprecher ansteuert. Wir werden hierfür einen speziellen Leistungsverstärker-IC verwenden. Wir haben den Leistungsverstärker-IC TDA2040 ausgewählt.

Im obigen Bild ist TDA2040 dargestellt. Es ist in den meisten generischen Online-Shops sowie bei eBay erhältlich. Das Paket heißt " Pentawatt " -Paket mit 5 Ausgangspins. Das Pinbelegungsdiagramm ist ziemlich einfach und im Datenblatt verfügbar.

Die Lasche ist mit Pin 3 oder –Vs (negative Versorgungsquelle) verbunden. Ganz zu schweigen davon, dass der mit der Registerkarte verbundene Kühlkörper dieselbe Verbindung erhält.

Wenn wir das Datenblatt überprüfen, können wir auch die Merkmale dieses Leistungsverstärker-IC sehen

Die Eigenschaften des IC sind ziemlich gut. Es bietet Kurzschlussschutz gegen Masse. Außerdem bietet der Wärmeschutz aufgrund eines Überlastzustands zusätzliche Sicherheitsmerkmale. Wie wir sehen können, kann der TDA2040 eine 25-Watt-Leistung an eine 4-Ohm-Last liefern, wenn eine geteilte Stromversorgung mit +/- 17 V-Ausgang angeschlossen ist. In diesem Fall beträgt die THD (Total Harmonic Distortion) 0,5%. In der gleichen Konfiguration beträgt der THD 10%, wenn wir eine Leistung von 30 Watt erhalten.

Außerdem enthält das Datenblatt ein weiteres Diagramm, das die Beziehung zwischen der Versorgungsspannung und der Ausgangsleistung angibt.

Wenn wir die Grafik sehen, können wir eine Ausgangsleistung von mehr als 26 Watt erreichen, wenn wir ein geteiltes Netzteil mit mehr als 15 V Ausgangsleistung verwenden. Also, lassen Sie uns den Leistungsverstärker an die Arbeit mit 4 Ohm Impedanz Lautsprecher bei 25Watt machen, ohne dass die THD zu beeinträchtigen.

Erforderliche Komponenten

Um die Schaltung aufzubauen, benötigen wir folgende Komponenten:

1. Vero Board (gepunktet oder verbunden, jeder kann verwendet werden)
2. Lötkolben
3. Lötdraht
4. Zangen- und Abisolierwerkzeug
5. Leitungen
6. Aluminiumkühlkörper
7. 17V Rail to Rail Stromversorgung mit + 17V GND -17V Stromschiene
8. 4 Ohm 25 Watt Lautsprecher
9. 4.7R Widerstand 1/2 Watt
10. 680R Widerstand 1/4 ^th Watt
11. 22k Widerstand
12. 10k Widerstand
13. 100nF /.1uF Kondensator 4St
14. 22uF Kondensator
15. TDA2040

25 Watt Audioverstärker Schaltplan und Erklärung

Das Schema für einen 25-Watt-Audioverstärker ist ziemlich einfach; Der TDA2040 verstärkt das Signal und liefert 25 Watt RMS-Leistung an den 4-Ohm-Lautsprecher. C4 und C5 werden als Entkopplungsfilterkondensator verwendet. C1 und R1 wirken als Filter. R2, R3 und C2 liefern die notwendige Rückmeldung an den Leistungsverstärker. R4 und C3 sind die Dämpfungsschaltung, um die Rückkopplung von der induktiven Last (Lautsprecher) zu klemmen.

Testen der 25-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 +/- 17V und das sinusförmige Eingangssignal wird bereitgestellt. Das Oszilloskop wird über den Ausgang gegen eine 4-Ohm-Last auf Kanal A (gelb) und das Eingangssignal über Kanal B (blau) angeschlossen.

Wir können den Ausgangsunterschied zwischen dem Eingangssignal und dem verstärkten Ausgang im 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 +10,1 V AC. Entsprechend der Formel beträgt der Ausgang des Leistungsverstärkers bei 4 Ohm Last

Verstärker Leistung in Watt = 10.1 ² /4 - Verstärker Leistung in Watt = 25.50 (25W ungefähr)

Dinge, die Sie beim Bau eines 25-W-Verstärkers beachten sollten

Wenn die Schaltung der Konstruktion, der Leistungsverstärker TDA2040 muss richtig mit dem Kühlkörper verbunden werden. Ein größerer Kühlkörper liefert ein besseres Ergebnis. Für ein besseres Ergebnis ist es auch gut, Box-Kondensatoren mit Audioqualität zu verwenden.

Es ist immer eine gute Wahl, PCB für Audio-bezogene Anwendungen zu verwenden. Der beste Weg, die Leiterplatte zu konstruieren, besteht darin, die Richtlinien der IC-Hersteller zu beachten. Das Datenblatt des TDA2040 enthält ein Referenz-PCB-Design.

In der obigen Abbildung ist eine Beispielschaltung mit dem Leiterplattenlayout dargestellt. Es ist besser, sich an das Referenzlayout zu halten, und es ist im Verhältnis 1: 1. Dadurch wird die Rauschkopplung im Ausgang verringert.

Versuchen Sie auch, einen 4-Ohm-Lautsprecher mit höherem Wirkungsgrad und der richtigen Leistung zu verwenden, um mit diesem Leistungsverstärker zu fahren.