دارة مكبر صوت 25 وات باستخدام TDA2040

مكبرات الصوت هي العمود الفقري للإلكترونيات التناظرية. يتم استخدامها على نطاق واسع في مجال صناعة الإلكترونيات. تستخدم مكبرات الصوت تقريبًا في جميع التطبيقات ذات الصلة بالصوت.

مضخم الطاقة هو جزء من الإلكترونيات الصوتية. وهي مصممة لتعظيم حجم الطاقة f المعطاة لإشارة الدخل. في إلكترونيات الصوت ، يزيد مضخم التشغيل من جهد الإشارة ، لكنه غير قادر على توفير التيار المطلوب لدفع الحمل. في هذا البرنامج التعليمي ، سنبني مضخمًا بقوة 25 وات باستخدام TDA2040 Power Amplifier IC مع سماعة مقاومة 4 أوم متصلة به.

طوبولوجيا البناء لمكبرات الصوت

في نظام سلسلة مكبر للصوت ، يتم استخدام مضخم الطاقة في المرحلة الأخيرة أو النهائية قبل التحميل. بشكل عام ، يستخدم نظام مضخم الصوت الهيكل الموضح أدناه في مخطط الكتلة

كما ترى في الرسم البياني أعلاه ، فإن مضخم الطاقة هو المرحلة الأخيرة التي تتصل مباشرة بالحمل. بشكل عام ، قبل مضخم الطاقة ، يتم تصحيح الإشارة باستخدام مضخمات الصوت ومضخمات التحكم في الجهد. أيضًا ، في بعض الحالات ، حيث يلزم التحكم في النغمة ، تتم إضافة دائرة التحكم في النغمة قبل مضخم الطاقة.

تعرف حمولتك

في حالة نظام مضخم الصوت ، يعد الحمل وسعة القيادة للمضخم جانبًا مهمًا في البناء. و حمل كبير لمكبر للصوت السلطة هو المتكلم بصوت عال. يعتمد خرج مضخم الطاقة على مقاومة الحمل ، لذا فإن توصيل حمولة غير صحيحة يمكن أن يضر بكفاءة مضخم الطاقة وكذلك الاستقرار.

مكبر الصوت هو حمولة ضخمة تعمل بمثابة حمل استقرائي ومقاوم. يوفر مضخم الطاقة خرج التيار المتردد ، ونتيجة لذلك تعد مقاومة السماعة عاملاً حاسمًا لنقل الطاقة المناسب.

المقاومة هي المقاومة الفعالة لدائرة إلكترونية أو مكون للتيار المتردد ، والتي تنشأ من التأثيرات المجمعة المتعلقة بالمقاومة والمفاعلة الأومية.

في الإلكترونيات الصوتية ، تتوفر أنواع مختلفة من مكبرات الصوت بقدرة مختلفة بمقاومة مختلفة. يمكن فهم مقاومة السماعة بشكل أفضل باستخدام العلاقة بين تدفق المياه داخل الأنبوب. مجرد التفكير في مكبر الصوت كأنبوب ماء ، والمياه المتدفقة عبر الأنبوب هي إشارة الصوت المتناوبة. الآن ، إذا أصبح قطر الأنبوب أكبر ، فسوف يتدفق الماء بسهولة عبر الأنبوب ، وسيكون حجم الماء أكبر ، وإذا قللنا القطر ، فسيقل تدفق الماء عبر الأنبوب ، وبالتالي سيكون حجم الماء خفض. القطر هو التأثير الناتج عن المقاومة الأومية والمفاعلة. إذا زاد قطر الأنبوب ، فستكون المقاومة منخفضة ،حتى يتمكن مكبر الصوت من الحصول على قدر أكبر من القوة الكهربائية ويوفر مكبر الصوت المزيد من سيناريو نقل الطاقة وإذا ارتفعت المعاوقة ، فإن مكبر الصوت سيوفر طاقة أقل للسماعة.

هناك خيارات مختلفة بالإضافة إلى شريحة مختلفة من السماعات متوفرة في السوق ، بشكل عام مع 4 أوم ، 8 أوم ، 16 أوم ، 32 أوم ، منها 4 و 8 مكبرات صوت متوفرة على نطاق واسع بأسعار رخيصة. أيضًا ، نحتاج إلى أن نفهم أن مكبر الصوت بقدرة 5 وات أو 6 وات أو 10 وات أو أكثر هو القوة الكهربائية RMS (مربع الجذر) ، الذي يتم توصيله بواسطة مكبر الصوت إلى حمل محدد في عملية مستمرة.

لذلك ، نحن بحاجة إلى توخي الحذر بشأن تصنيف السماعة ، وتقييم مكبر الصوت ، وكفاءة السماعة ، والمقاومة.

بناء مكبر بسيط 25 واط

في دروسنا السابقة ، صنعنا مضخمًا بقوة 10 وات باستخدام Op-amp وترانزستور الطاقة. ولكن في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم ببناء مضخم طاقة بقوة 25 وات والذي سيدفع مكبر صوت بمقاومة 4 أوم. سوف نستخدم مضخم طاقة محدد IC لهذا الغرض. اخترنا مضخم الطاقة TDA2040 IC.

في الصورة أعلاه ، يظهر TDA2040. وهي متوفرة في معظم المتاجر العامة عبر الإنترنت وكذلك على موقع eBay. تسمى الحزمة حزمة ' Pentawatt ' مع 5 دبوس إخراج. مخطط pinout بسيط جدًا ومتاح في ورقة البيانات ،

علامة التبويب متصلة بالدبوس 3 أو –Vs (مصدر الإمداد السلبي). ناهيك عن أن المشتت الحراري المتصل بعلامة التبويب يحصل أيضًا على نفس الاتصال.

إذا تحققنا من ورقة البيانات ، فيمكننا أيضًا رؤية ميزات مضخم الطاقة IC هذا

ميزات IC جيدة جدًا. يوفر حماية ماس كهربائى على الأرض. أيضًا ، ستوفر الحماية الحرارية ميزات أمان إضافية بسبب حالة الحمل الزائد. كما نرى فإن TDA2040 قادر على توفير خرج 25 وات إلى حمل 4 أوم إذا تم توصيل مصدر طاقة مقسم بإخراج +/- 17 فولت. في هذه الحالة ، سيكون THD (إجمالي التشوه التوافقي) 0.5٪. في نفس التكوين ، إذا حصلنا على خرج قدرة 30 وات ، سيصبح THD 10٪.

أيضًا ، يوجد رسم بياني آخر في ورقة البيانات يوفر العلاقة بين جهد الإمداد وقوة الخرج.

إذا رأينا الرسم البياني ، فيمكننا تحقيق أكثر من 26 وات من طاقة الإخراج إذا استخدمنا مصدر طاقة مقسم بأكثر من 15 فولت. لذلك ، دعونا نجعل مضخم الطاقة يعمل مع سماعة مقاومة 4 أوم عند 25 وات دون المساس بـ THD.

المكونات المطلوبة

لبناء الدائرة نحتاج إلى المكونات التالية-

1. لوحة Vero (منقط أو متصل يمكن استخدام أي شخص)
2. لحام حديد
3. أسلاك اللحام
4. أداة تعرية الأسلاك والأسلاك
5. الأسلاك
6. بالوعة الحرارة الألومنيوم
7. 17V Rail to Rail مزود الطاقة مع مسار طاقة 17V GND -17V
8. 4 اوم 25 وات مكبر صوت
9. مقاومة 4.7R 1/2 وات
10. 680R المقاوم 1/4 ^عشر وات
11. 22 كيلو المقاوم
12. 10 كيلو المقاوم
13. 100nF /. 1 فائق التوهج مكثف 4 قطعة
14. مكثف 22 فائق التوهج
15. TDA2040

مخطط وشرح لدائرة مكبر الصوت 25 وات

التخطيط لمكبر الصوت 25 وات بسيط جدًا ؛ يقوم TDA2040 بتضخيم الإشارة وتوفير قدرة 25 وات RMS إلى مكبر الصوت 4 أوم. يستخدم C4 و C5 كمكثف مرشح لفصل. يعمل C1 و R1 كمرشح. توفر R2 و R3 و C2 التغذية الراجعة اللازمة لمضخم الطاقة. R4 و C3 هما دائرة snubber لتثبيط ردود الفعل من الحمل الاستقرائي (Loud Speaker).

اختبار دائرة مكبر الصوت 25 وات

استخدمنا أدوات محاكاة البروتيوس للتحقق من إخراج الدائرة ؛ قمنا بقياس الإخراج في الذبذبات الافتراضية. يمكنك التحقق من الفيديو التوضيحي الكامل الموضح أدناه

نقوم بتشغيل الدائرة باستخدام +/- 17 فولت ويتم توفير إشارة الدخل الجيبية. يتم توصيل مرسمة الذبذبات عبر الإخراج مقابل تحميل 4 أوم على القناة A (أصفر) ويتم توصيل إشارة الإدخال عبر القناة B (الأزرق).

يمكننا أن نرى فرق الإخراج بين إشارة الإدخال والإخراج المضخم في الفيديو: -

أيضًا ، قمنا بفحص القوة الكهربائية الناتجة ، تعتمد القوة الكهربائية للمضخم بشكل كبير على أشياء متعددة ، كما تمت مناقشته من قبل. وهي تعتمد بشكل كبير على مقاومة السماعة ، وكفاءة السماعة ، وكفاءة مكبر الصوت ، وطوبولوجيا البناء ، والتشوهات التوافقية الكلية ، وما إلى ذلك. تختلف دائرة الحياة الواقعية عن المحاكاة لأن هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها أثناء فحص أو اختبار الإخراج.

مضخم القوة الكهربائية حساب

استخدمنا صيغة بسيطة لحساب القوة الكهربائية للمضخم -

القوة الكهربائية لمضخم الصوت = V ² / R

قمنا بتوصيل تيار متردد متعدد المتر عبر الإخراج. جهد التيار المتردد الموضح في المتر المتعدد هو ذروة جهد التيار المتردد.

قدمنا ​​إشارة جيبية منخفضة التردد للغاية تتراوح من 25 إلى 50 هرتز. كما هو الحال في التردد المنخفض ، سيوفر مكبر الصوت مزيدًا من التيار للحمل وسيتمكن جهاز القياس المتعدد من اكتشاف جهد التيار المتردد بشكل صحيح.

أظهر المتر المتعدد + 10.1 فولت تيار متردد. لذلك ، وفقًا للصيغة ، يكون خرج مضخم الطاقة عند حمل 4 أوم هو

مكبر للصوت القوة الكهربائية = 10.1 ² /4 مكبر للصوت القوة الكهربائية = 25.50 (25W تقريبا)

أشياء يجب تذكرها أثناء بناء مكبر 25 واط

عند إنشاء الدائرة ، يجب توصيل مضخم الطاقة TDA2040 بمبدد الحرارة بشكل صحيح. يوفر المبدد الحراري الأكبر نتيجة أفضل. أيضًا ، من الجيد استخدام المكثفات من نوع الصندوق المقنن بدرجة الصوت للحصول على نتيجة أفضل.

إنه دائمًا اختيار جيد لاستخدام PCB للتطبيقات ذات الصلة بالصوت. أفضل طريقة لبناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي الرجوع إلى إرشادات الشركة المصنعة لـ IC. يوجد تصميم مرجعي لثنائي الفينيل متعدد الكلور متوفر في ورقة البيانات الخاصة بـ TDA2040.

في الصورة أعلاه ، يتم عرض عينة دارة مع تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. من الأفضل الالتزام بالتخطيط المرجعي ، وهو بنسبة 1: 1. سوف يقلل من اقتران الضوضاء في الإخراج.

حاول أيضًا استخدام مكبر صوت عالي الكفاءة 4 أوم مع القوة الكهربائية المناسبة للقيادة باستخدام مضخم الطاقة هذا.