Príbehy z čipu: Zosilňovač zvuku LM1875: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Milujem niektoré čipové zosilňovače - malé balíčky čistého zvukového výkonu. S niekoľkými externými komponentmi, čistým zdrojom napájania a poriadnym chladičom získate skutočne kvalitný zvuk v kvalite hi-fi, ktorý konkuruje zložitým a diskrétnym dizajnom tranzistorov.

Trochu podrobnejšie som sa zaoberal prínosom čipových zosilňovačov v mojom tíme LM386 - to by mohlo byť dobré miesto na začiatok. Tu sa ponorím priamo do toho, čo robí LM1875 tak skvelým a ako vytvoriť jednoduchý obvod. Jazdi, Dobbin!

Krok 1: Pozdravte LM1875

LM1875 („osemnásť-sedemdesiatpäť“) je monštrum čipu vo veľmi nenáročnom balení a ďalší veľmi obľúbený čip v audio komunite pre domácich majstrov. Oficiálny technický list (PDF) tvrdí, že je možné napájať 20 W na 8Ω zaťaženia pri +-25 V a až 30 W dodávaných s extra +-5 V šťavy … a to všetko pri menej ako 1% THD. A hoci je to zriedkavé, môžem potvrdiť, že chválenie sa v technickom liste je na mieste - tieto čísla je možné v skutočnosti dosiahnuť celkom pohodlne (vzhľadom na zdravé chladenie).

Krok 2: Pinout

Balíček TO-220 s iba 5 kolíkmi je jednoduché zapojiť:

1 - Záporný vstup (-IN)

2 - pozitívny vstup (+IN)

Štandardné vstupy operačného zosilňovača, pričom kladný vstup prijíma zvukový signál a záporný vstup je spojený so zemou.

3 - Záporná ponuka (-Viz)

5 - pozitívna ponuka (Vcc)

Tu napájate zosilňovač, ideálne s duálnym napájaním. Môže byť tiež poháňaný jedným napájaním viazaním kolíka 3 na zem, výkon však môže utrpieť.

4 - Výstup

Tu sa najete na nejakom sladkom, sladkom zosilnenom signáli.

Krok 3: Schéma a kusovník

Tu je jednoduchá schéma pre jeden kanál - pre stereo budete potrebovať dve z nich.

R1 a R2 sú zosilňovače rezistorov pripojené k invertujúcemu vstupu zosilňovača. Hodnoty 22KΩ a 1KΩ fungujú so ziskom 23:

Zisk = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Ak chcete zmeniť zosilnenie, jednoducho vymeňte R1 za iný odpor v kohmovom rozsahu a zapojte ho do vzorca.

CIC1 až CIC4 sú oddeľovacie kondenzátory pre LM1875. Menší kondenzátor (100nF) filtruje vysokofrekvenčný šum na napájacej lište, zatiaľ čo väčší kryt (220uF) poskytuje zdroj energie na vyrovnanie poklesov napájania. Vo výrobnom obvode by mali byť tieto krytky umiestnené čo najbližšie k kolíkom vstupného napájania čipu. Ďalšie informácie nájdete v tomto prekvapivo ľahko zrozumiteľnom článku Analog Devices o správnych technikách oddeľovania.

Podobne C1, C2, R2 a R3 slúžia na odfiltrovanie šumu, zatiaľ čo R5 funguje ako sťahovací odpor, ktorý umožňuje prepojenie uzemnenia, ak nie je pripojený žiadny signál (zníženie hučania).

R6 a C3 tvoria RC obvod, filter, ktorý odstraňuje rádiové frekvencie zo spätného toku do obvodu a zabraňuje návratu kmitov z reproduktora do zosilňovača.

_

Kusovník:

IC: LM1875

R1: 22 kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1 kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22 kΩ

R6: 1Ω, 1W

Elektrolytický C1: 10uF (alebo výhodne polyester/polypropylénový film)

C2: 47uF, elektrolytický

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolytický

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Budete potrebovať spôsob, ako privádzať zvuk - zozbieral som 3,5 mm konektor zo starého zariadenia a urobil som úlomok, ktorý sa zapojí priamo do dosky, alebo môžete hlavu odrezať zo starého 3,5 mm zvukového kábla a nalepiť niekoľko záhlaví. konce a pripojte ho priamo.

Budete tiež potrebovať obvyklé prepojky, káble, reproduktor/atrapu záťaže a napájací zdroj - bude užitočný slušný variabilný stolný zdroj, ktorý môže poskytovať +/- 30V.

Konečne - chladič! Väčšina čipových žiaroviek triedy A/B vyžaduje značné chladenie, preto si zaobstarajte väčší chladič, ako si myslíte, že budete potrebovať, a nechajte si ho pre účely prototypov.

Krok 4: Breadboard Build

Tu je môj chlebík…

… ale ODMIETNUTIE

Toto nie je najoptimálnejšie rozloženie - v ideálnom prípade by mali byť komponenty k sebe oveľa bližšie a najmä oddeľovacie čiapočky sú príliš ďaleko od pinov IC. Rozložil som to však, aby bol na fotografiách lepšie zrozumiteľný, a aby môj trápny chladič pasoval. Výsledky sú v poriadku počas krátkych období testovania.

Oba pásy napájacej lišty som položil na jednu stranu dosky, aby som mohol ponechať priestor okolo integrovaného obvodu pre chladič. To má ďalšiu výhodu v tom, že vyhradené kladné, záporné a uzemňovacie koľajnice sú ľahko dostupné v spodnej časti dosky.

Krok 5: Nezabudnite na chladič

Ak chcete pripraviť chladič, najskôr ho zarovnajte na dosku a označte, kam má ísť otvor, aby bol zaistený k integrovanému obvodu. Potom vyvŕtajte otvor a celú kontaktnú plochu obrúste veľmi jemným papierom, kým nebude povrch hladký a lesklý.

Potom naneste na kontaktnú plochu bodku tepelnej pasty a umiestnite izolačnú sľudu na vrch pomocou pinzety - snažte sa, aby ste so sľudou nemanipulovali prstami.

Nakoniec pomocou cylindra (alebo „puzdra“), matice a skrutky pripevnite čip k chladiču. Malo by byť dostatočne tesné, aby sa integrovaný obvod nemohol otáčať okolo skrutky, a nie užšie!

Nakoniec dvakrát skontrolujte, či je výčnelok čipu izolovaný od chladiča, a urobte test kontinuity pomocou multimetra - jednou sondou na úchytke chladiča a druhou na samotnom chladiči. Žiadne pípnutie = dobrá práca!

Krok 6: Otestujte to

Skontrolujte a znova skontrolujte, či sú všetky vaše spojenia pevné, a zaistite, aby ste posielali + a - napätie na správne koľajnice. Nastavte napájanie na približne +-10 V, postavte sa a zapnite!

Ak sa neobjaví žiadny šokujúci výbuch dymu, pravdepodobne ste uspeli. Pustite si hudbu a počúvajte svojho testovacieho reproduktora. Ak má váš stolný napájací zdroj vstavaný ampérmetr, môžete vidieť, akým prúdom váš zosilňovač v danom okamihu odoberá - skúste zvýšiť hlasitosť, aby sa súčasný odber zvyšoval.

Pri nízkom napätí pravdepodobne skôr alebo neskôr narazíte na orezávanie alebo iné formy skreslenia a pri vyšších hlasitostiach bude vaša hudba znieť hrozne. Pomaly zvyšujte napätie - LM1875 zvláda +-25V ako šampión, takže ak máte slušný chladič, nemali by ste sa ničoho obávať.

Výstupné napätie

Výstup som spustil do gigantického atrapového zaťaženia (odpor 300 W, 8Ω) a rozsah som vymedzil. Vďaka 1kHz sinusovej vlne pri špičke 810 mV mi LM1875 ponúkol na výstupe úctyhodný a čistý vrchol 20,15 V (14,32 V RMS) - len niečo málo nad naším nastavením zisku.

Moc

Pokiaľ ide o čistú silu, robím to …

Výkon RMS = Vrms^2 / R = 14,32^2 /8 = 25,63W

… len sa hanbí pred 26 W! Vôbec nie zlé.

V tomto mieste som chcel zistiť, či sa dostanem k tej bájnej 30W značke LM1875, ale najskôr som potreboval vymeniť chladič za niečo upokojujúcejšie …

Krok 7: Medené monštrum