Mạch khuếch đại âm thanh 25 Watt sử dụng tda2040

Bộ khuếch đại là xương sống của thiết bị điện tử Analog. Chúng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp điện tử. Bộ khuếch đại được sử dụng hầu như trong tất cả các ứng dụng liên quan đến âm thanh.

Bộ khuếch đại công suất là một phần của thiết bị điện tử âm thanh. Nó được thiết kế để tối đa hóa độ lớn của tín hiệu đầu vào cho trước. Trong thiết bị điện tử âm thanh, bộ khuếch đại hoạt động làm tăng điện áp của tín hiệu, nhưng không thể cung cấp dòng điện cần thiết để truyền tải. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ xây dựng một Bộ khuếch đại 25W sử dụng IC khuếch đại công suất TDA2040 với một loa trở kháng 4 Ohms được kết nối với nó.

Cấu trúc liên kết xây dựng cho bộ khuếch đại

Trong hệ thống chuỗi khuếch đại, bộ khuếch đại công suất được sử dụng ở giai đoạn cuối cùng hoặc cuối cùng trước khi tải. Nói chung, hệ thống Bộ khuếch đại âm thanh sử dụng cấu trúc liên kết dưới đây được hiển thị trong sơ đồ khối

Như bạn thấy trong sơ đồ khối trên, Bộ khuếch đại công suất là giai đoạn cuối cùng được kết nối trực tiếp với tải. Nói chung, trước Bộ khuếch đại công suất, tín hiệu được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng Bộ khuếch đại tiền và bộ khuếch đại điều khiển điện áp. Ngoài ra, trong một số trường hợp, khi cần điều khiển âm sắc, mạch điều chỉnh âm sắc sẽ được thêm vào trước Bộ khuếch đại công suất.

Biết tải của bạn

Trong trường hợp của hệ thống Bộ khuếch đại âm thanh, tải và khả năng truyền tải của bộ khuếch đại là một khía cạnh quan trọng trong xây dựng. Các phụ tải lớn cho một sức mạnh Amplifier là Loud Speaker. Đầu ra của bộ khuếch đại công suất phụ thuộc vào trở kháng tải, vì vậy việc kết nối một tải không phù hợp có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của Bộ khuếch đại công suất cũng như độ ổn định.

Loa Loud là một tải rất lớn hoạt động như một tải Cảm ứng và Điện trở. Bộ khuếch đại công suất cung cấp đầu ra AC, do đó, trở kháng của loa là yếu tố quan trọng để truyền công suất thích hợp.

Trở kháng là điện trở hiệu dụng của mạch điện tử hoặc linh kiện đối với dòng điện xoay chiều, phát sinh từ các hiệu ứng tổng hợp liên quan đến điện trở và điện kháng ohmic.

Trong Điện tử âm thanh, các loại Loa khác nhau có công suất khác nhau với trở kháng khác nhau. Trở kháng của loa có thể được hiểu rõ nhất bằng cách sử dụng mối quan hệ giữa lưu lượng nước bên trong ống. Cứ nghĩ loa là một ống nước, nước chảy qua ống chính là tín hiệu âm thanh xoay chiều. Lúc này, nếu đường kính ống càng lớn thì nước sẽ dễ dàng chảy qua ống, thể tích nước sẽ lớn hơn, và nếu ta giảm đường kính thì lượng nước chảy qua ống càng ít, do đó thể tích nước sẽ là thấp hơn. Đường kính là hiệu ứng được tạo ra bởi điện trở và điện trở ohmic. Nếu ống có đường kính lớn hơn, trở kháng sẽ thấp,vì vậy loa có thể nhận được nhiều công suất hơn và bộ khuếch đại cung cấp nhiều kịch bản truyền công suất hơn và nếu trở kháng cao thì Bộ khuếch đại sẽ cung cấp ít công suất hơn cho loa.

Có nhiều sự lựa chọn khác nhau cũng như phân khúc loa khác nhau có sẵn trên thị trường, thường có 4 ohms, 8 ohms, 16 ohms và 32 ohms, trong đó loa 4 và 8 ohms được bán rộng rãi với mức giá rẻ. Ngoài ra, chúng ta cần hiểu rằng, một bộ khuếch đại có 5 Watt, 6 Watt hoặc 10 Watt hoặc thậm chí hơn là công suất RMS (Root Mean Square), được bộ khuếch đại phân phối đến một tải cụ thể trong hoạt động liên tục.

Vì vậy, chúng ta cần phải cẩn thận về xếp hạng loa, xếp hạng bộ khuếch đại, hiệu suất loa và trở kháng.

Cấu tạo Bộ khuếch đại 25W đơn giản

Trong các hướng dẫn trước đây, chúng tôi đã chế tạo Bộ khuếch đại 10Watt bằng Op-amp và bóng bán dẫn công suất. Nhưng đối với hướng dẫn này, chúng tôi sẽ xây dựng một bộ khuếch đại công suất 25W sẽ điều khiển một loa trở kháng 4 Ohms. Chúng tôi sẽ sử dụng IC khuếch đại công suất cụ thể cho việc này. Chúng tôi chọn IC khuếch đại công suất TDA2040.

Trong hình trên, TDA2040 được hiển thị. Nó có sẵn trong hầu hết các cửa hàng trực tuyến nói chung cũng như trên eBay. Gói này được gọi là gói ' Pentawatt ' với 5 chân đầu ra. Sơ đồ sơ đồ chân khá đơn giản và có sẵn trong biểu dữ liệu,

Tab được kết nối với chân 3 hoặc –Vs (Nguồn cung cấp âm). Chưa kể, Heatsink kết nối với tab cũng nhận được kết nối tương tự.

Nếu chúng ta kiểm tra datasheet, chúng ta cũng có thể thấy các tính năng của IC khuếch đại công suất này

Các tính năng của IC khá tốt. Nó cung cấp bảo vệ ngắn mạch xuống đất. Ngoài ra, bảo vệ nhiệt sẽ cung cấp các tính năng an toàn bổ sung do tình trạng quá tải. Như chúng ta có thể thấy, TDA2040 có khả năng cung cấp đầu ra 25Watt cho tải 4 Ohms nếu nguồn điện phân chia với đầu ra +/- 17V được kết nối. Trong trường hợp đó, THD (Tổng méo hài) sẽ là 0,5%. Trong cùng một cấu hình, nếu chúng ta nhận được công suất đầu ra 30 Watt, THD sẽ trở thành 10%.

Ngoài ra, có một biểu đồ khác trong biểu dữ liệu cung cấp mối quan hệ giữa Điện áp nguồn và công suất đầu ra.

Nếu chúng ta nhìn thấy biểu đồ, chúng ta có thể đạt được công suất đầu ra hơn 26Watt nếu chúng ta sử dụng bộ nguồn chia nhỏ với đầu ra hơn 15V. Vì vậy, hãy làm cho bộ khuếch đại công suất hoạt động với loa trở kháng 4 ohms ở 25Watt mà không ảnh hưởng đến THD.

Các thành phần bắt buộc

Để xây dựng mạch, chúng ta cần các thành phần sau:

Bảng Vero (chấm hoặc kết nối bất kỳ ai cũng có thể sử dụng được)
Sắt hàn
Dây hàn
Kềm và dụng cụ tuốt dây
Dây điện
Tản nhiệt nhôm
Nguồn điện 17V Rail to Rail với + 17V GND -17V theo dõi điện
Loa 4 Ohms 25 Watt
Điện trở 4.7R 1/2 Watt
Điện trở 680R 1/4 ^th Watt
Điện trở 22k
Điện trở 10k
Tụ điện 100nF /.1uF 4 chiếc
Tụ điện 22uF
TDA2040

Sơ đồ và giải thích mạch khuếch đại âm thanh 25 Watt

Sơ đồ cho bộ khuếch đại âm thanh 25 watt khá đơn giản; TDA2040 đang khuếch đại tín hiệu và cung cấp công suất RMS 25Watt cho loa 4 ohms. C4 và C5 dùng làm tụ lọc tách. C1 và R1 đang hoạt động như một bộ lọc. R2, R3 và C2 đang cung cấp phản hồi cần thiết cho bộ khuếch đại công suất. R4 và C3 là mạch snubber để kẹp phản hồi từ tải cảm ứng (Loa lớn).

Kiểm tra mạch Khuếch đại 25watt

Chúng tôi đã sử dụng các công cụ mô phỏng proteus để kiểm tra đầu ra của mạch; chúng tôi đã đo đầu ra trong máy hiện sóng ảo. Bạn có thể kiểm tra toàn bộ Video trình diễn dưới đây

Chúng tôi đang cấp nguồn cho mạch bằng +/- 17V và tín hiệu hình sin đầu vào được cung cấp. Máy hiện sóng được kết nối qua đầu ra với tải 4 ohms trên kênh A (Màu vàng) và tín hiệu đầu vào được kết nối qua kênh B (Màu xanh lam).

Chúng ta có thể thấy sự khác biệt đầu ra giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra khuếch đại trong video: -

Ngoài ra, chúng tôi đã kiểm tra công suất đầu ra, công suất của Bộ khuếch đại phụ thuộc nhiều vào nhiều thứ, như đã thảo luận trước đây. Nó phụ thuộc nhiều vào trở kháng của loa, hiệu suất của loa, hiệu suất của Bộ khuếch đại, cấu trúc cấu trúc, tổng độ méo hài, v.v. Chúng tôi không thể xem xét hoặc tính toán tất cả các yếu tố có thể tạo ra sự phụ thuộc vào công suất bộ khuếch đại. Mạch đời thực khác với mô phỏng vì cần xem xét nhiều yếu tố trong khi kiểm tra hoặc thử nghiệm đầu ra.

Tính toán công suất bộ khuếch đại

Chúng tôi đã sử dụng một công thức đơn giản để tính toán công suất của bộ khuếch đại -

Công suất bộ khuếch đại = V ² / R

Chúng tôi đã kết nối một đồng hồ đa AC trên đầu ra. Điện áp xoay chiều được hiển thị trong đồng hồ đa năng là điện áp xoay chiều đỉnh đến đỉnh.

Chúng tôi đã cung cấp tín hiệu hình sin tần số rất thấp khoảng 25-50Hz. Như ở tần số thấp, bộ khuếch đại sẽ cung cấp nhiều dòng điện hơn cho tải và đồng hồ vạn năng sẽ có thể phát hiện đúng điện áp AC.

Đồng hồ vạn năng hiển thị + 10,1V AC. Vì vậy, theo công thức, đầu ra của bộ khuếch đại công suất ở tải 4 Ohms là

Khuếch đại Công suất = 10,1 ² /4 khuếch đại Công suất = 25.50 (25W xấp xỉ)

Những điều cần nhớ khi chế tạo bộ khuếch đại 25w

Khi xây dựng mạch, Bộ khuếch đại công suất TDA2040 cần được kết nối đúng cách với bộ tản nhiệt. Bộ tản nhiệt lớn hơn mang lại kết quả tốt hơn. Ngoài ra, bạn nên sử dụng tụ điện loại hộp xếp hạng âm thanh để có kết quả tốt hơn.

Sử dụng PCB cho ứng dụng liên quan đến Âm thanh luôn là một lựa chọn tốt. Cách tốt nhất để cấu tạo PCB là tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất vi mạch. Có một thiết kế PCB tham chiếu được cung cấp trong biểu dữ liệu của TDA2040.

Trong hình trên, một mạch mẫu với bố trí PCB được hiển thị. Tốt hơn là bạn nên sử dụng bố cục tham chiếu và bố cục theo tỷ lệ 1: 1. Nó sẽ làm giảm tiếng ồn khớp nối ở đầu ra.

Ngoài ra, hãy thử sử dụng loa hiệu suất cao hơn 4 Ohms với công suất thích hợp để lái xe với bộ khuếch đại công suất này.