مكبر صوت بقدرة 40 وات باستخدام زوج الترانزستور tda2040

مضخم الطاقة هو جزء من إلكترونيات الصوت. إنه مصمم لزيادة حجم قوة إشارة الإدخال المحددة. 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 40 واط باستخدام TDA2040 Power Amplifier IC واثنين من ترانزستورات الطاقة مع مكبر صوت بمقاومة 4 أوم متصل 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 مضخم بسيط 40 وات

في دروسنا السابقة ، صنعنا 10Watt Amplifier باستخدام Op-amp وترانزستورات الطاقة ، كما أنشأنا مضخمًا بقوة 25 وات باستخدام TDA2040. ولكن في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم ببناء مضخم طاقة 40 واط والذي سيقود مكبر صوت مقاومة 4 أوم. سنستخدم نفس TDA2040 الذي استخدم في مضخم طاقة 25 وات ، ولكن للحصول على خرج طاقة 40 وات ، سنستخدم ترانزستورات طاقة إضافية.

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 ، كما رأينا بالفعل أنه من الممكن تحقيق خرج مستمر 25 وات من خلال TDA2040 لكننا نريد أن نصنع مضخمًا بقوة 40 وات. لذلك ، هذا 15 واط إضافي ، نحتاج إلى إضافة ترانزستور طاقة NPN و PNP لتوفير تضخيم إضافي وطاقة خرج عبر مكبرات الصوت 4 أوم.

لتحقيق تضخيم الطاقة الإضافي هذا ، استخدمنا ترانزستور مزدوج متطابق BD712 و BD711. كلا الترانزستورات متوفرة في حزمة TO-220C.

مخطط الإخراج من BD711 و BD712 هو

من أجل التشغيل المثالي بدون اختراق THD ، نحتاج إلى مصدر طاقة 36 فولت لتحقيق خرج 40 وات. على الرغم من أنه يمكن تشغيل هذه الدائرة باستخدام 15V إلى 40VDC.

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 KS-58
7. 36V مصدر طاقة واحد
8. 4 اوم 40 وات مكبر صوت
9. عدد 4 مقاومات 1.5R 1/2 وات
10. 4PCS 100K المقاوم 1/4 ^عشر وات
11. 12 كيلو المقاوم
12. مقاوم 1R مع تصنيف قدرة 2 وات
13. مكثف 470nF
14. مكثف 100 فائق التوهج
15. TDA2040
16. 1N4148 ديود قطعتين
17. مكثف 220nF
18. مكثف 2200 فائق التوهج
19. 4.7 فائق التوهج مكثف
20. زوج الترانزستور BD711 و BD712.

مخطط الدائرة وشرحها

التخطيطي هو مكبر صوت 40 وات بسيط جدًا ؛ يقوم TDA2040 بتضخيم الإشارة وتوفير قوة 25 وات RMS. يتم تضخيم الطاقة الإضافي باستخدام أزواج الترانزستور BD711 و BD712. مكثف الإدخال 470nF هو مكثف مانع للتيار المستمر والذي سيسمح فقط لإشارة التيار المتردد بالمرور. الشيء الرئيسي الوحيد هو جهد العرض الفردي. نظرًا لأن مكبر الصوت يتم تشغيله باستخدام مصدر واحد ، يجب رفع إشارة الإدخال فوق بضعة فولتات حتى يتمكن مكبر الصوت من تضخيم الإشارة في كل من الذروة الإيجابية والسلبية. توفر المقاومات R6 و R9 و R7 و R8 جهدًا متحيزًا لترانزستورات الطاقة ومضخمات الطاقة. R10 و C5 عبارة عن دائرة المشبك أو المشبك RC لحماية مكبر الصوت من الحمل الاستقرائي الضخم لمكبر الصوت.

اختبار دائرة مكبر الصوت 40 وات

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

نحن نشغل الدائرة باستخدام 36VDC ويتم توفير إشارة الدخل الجيبية. يتم توصيل راسم الذبذبات عبر الإخراج مقابل تحميل 4 أوم على القناة A (أصفر) وإشارة الإدخال متصلة عبر القناة B (أزرق).

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 200 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 + 12.5 فولت تيار متردد. لذلك ، وفقًا للصيغة ، يكون خرج مضخم الطاقة عند حمل 4 أوم هو

مكبر للصوت القوة الكهربائية = 12.5 ² /4 مكبر للصوت القوة الكهربائية = 39.06 (40W تقريبا)

أشياء يجب تذكرها أثناء إنشاء مكبر 40 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 للدائرة المتكاملة.

1. اجعل آثار الإشارات الصوتية قصيرة قدر الإمكان لتقليل اقتران الضوضاء غير المرغوب فيه.
2. يجب توصيل ترانزستورات الطاقة بأحواض حرارة مناسبة. يمكن استخدام المبدد الحراري سلسلة KS-58.
3. لا تستخدم غرفة تبريد كبيرة واحدة وتصلح TDA2040 و BD711 و BD712. استخدم خافضات حرارة منفصلة للمكونات المنفصلة وإلا ستكون هناك ظروف ماس كهربائي.
4. كن حذرًا بشأن القوة الكهربائية لمكبر الصوت ، وإلا فقد يحترق مكبر الصوت أو يتلف.
5. لا تقم بإزالة المشبك أو دائرة snubber ، فهو ضروري للغاية لسلامة ترانزستورات الطاقة ومضخم الطاقة.
6. لا تقم بتطبيق إشارة مضخمة كبيرة في مكبر الصوت ، ستزداد THD.