Tự làm Bộ khuếch đại âm thanh Hi-Fi 2.1 Class AB - Dưới $ 5: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Nè mọi người! Hôm nay, tôi sẽ giới thiệu cho các bạn cách tôi chế tạo Bộ khuếch đại âm thanh cho hệ thống 2.1 kênh (Trái-Phải và Loa siêu trầm). Sau gần 1 tháng nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm, tôi đã đưa ra mẫu thiết kế này.

Trong phần hướng dẫn này, tôi sẽ hướng dẫn bạn quy trình thiết kế bộ khuếch đại. Đầu tiên, tôi sẽ chỉ cho bạn cách chọn vi mạch hoàn hảo cho dự án của bạn. Sau đó, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tìm các giá trị phù hợp cho tất cả các thành phần trong mạch cũng như cách thay đổi độ lợi và các thông số khác. Cuối cùng, cuối cùng, tôi sẽ cho bạn biết một số mẹo để loại bỏ bất kỳ loại nhiễu nào.

Sau khi xem qua toàn bộ hướng dẫn, bất kỳ ai cũng có thể thiết kế bộ khuếch đại của riêng mình cho các ứng dụng khác nhau. Tôi sẽ cố gắng làm cho hướng dẫn này ngắn gọn nhất có thể và dễ hiểu cho mọi người.

Được rồi, đủ cho phần giới thiệu. Bắt đầu nào

Bước 1: Chọn IC cho Bộ khuếch đại

Được rồi, vì vậy bất kỳ ai cũng có thể nhầm lẫn giữa các tùy chọn khác nhau có sẵn cho các IC khuếch đại âm thanh. Đó là một nhiệm vụ khó khăn để xem qua một số bảng dữ liệu. Vì vậy, đây là tóm tắt phân tích của tôi cho một số IC nổi tiếng ở Ấn Độ.

IC khuếch đại âm thanh hàng đầu:

1. Biểu dữ liệu TDA7294

• Bộ khuếch đại âm thanh 100V - 100W DMOS có tắt tiếng
• Bảo vệ ngắn mạch
• Có thể cung cấp song song 200W

2. Bảng dữ liệu LM3886

• Bộ khuếch đại công suất âm thanh 68W hiệu suất cao w / Tắt tiếng
• Dải cung cấp rộng 20V - 94V
• Tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn ≥ 92dB
• Chất lượng âm thanh tốt nhất

3. Biểu dữ liệu LA4440 / CD4440

• Tích hợp 2 kênh (Kép) cho phép sử dụng trong các ứng dụng bộ khuếch đại cầu và âm thanh nổi.
• Kép: 6 W × 2 (điển hình); Cầu: 19 W (điển hình)
• Số lượng bộ phận bên ngoài tối thiểu được yêu cầu

4. TDA2050Datasheet

• Bộ khuếch đại âm thanh hi-fi 32 W
• Điện áp cung cấp phạm vi rộng, lên đến 50 V
• Giá rẻ và dễ thay thế

5. TDA2030Datasheet

• Bộ khuếch đại âm thanh hi-fi 14 W
• Điện áp cung cấp dải rộng, lên đến 36 V
• Giá rẻ và dễ thay thế
• Có thể được bắc cầu để có thêm sức mạnh

Trong khi chọn một IC, hãy cân nhắc kỳ vọng của bạn từ Bộ khuếch đại và mục đích của dự án của bạn. Nếu bạn muốn một bộ khuếch đại công suất cao với chất lượng âm thanh tốt nhất trong phân khúc thì hãy chọn TDA7294 hoặc LM3886. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ muốn sử dụng loa 5W, 10W hoặc 20W, tùy chọn thứ 4 và thứ 5 là tốt nhất cho bạn. Bạn cũng có thể xem xét LA4440 nếu bạn muốn một mạch đơn giản hơn (cả kênh trái và phải trong một IC duy nhất).

Nói chung, bạn nên chọn bộ khuếch đại có thể cung cấp công suất bằng hai lần xếp hạng công suất của loa. Điều này có nghĩa là một loa có trở kháng 8 ohms và định mức 5 watt sẽ yêu cầu một bộ khuếch đại có thể tạo ra 10 watt vào tải 8 ohm. Đối với một cặp loa âm thanh nổi, bộ khuếch đại nên được đánh giá ở mức 10 watt cho mỗi kênh thành 8 ohms.

Muốn tìm hiểu thêm về Âm ly, bấm vào đây

Bước 2: Các bộ phận và công cụ

Tôi muốn điều khiển hai loa 5W cho các kênh Trái và Phải mà tôi đã trích xuất từ TV CRT cũ. Vì vậy, TDA2030 là tốt nhất đối với tôi, nhưng bạn cũng có thể chọn TDA2050 để xây dựng các kênh Trái và Phải.

Công cụ -

1. Đồng hồ vạn năng
2. Trạm hàn
3. Súng bắn keo nóng
4. Kìm
5. Máy cắt
6. Co ống

Đối với Bộ khuếch đại âm thanh nổi TDA2030 (Trái + Phải) -

1. TDA2030 (2)
2. Loa (2)
3. Ban trước
4. Giắc cắm âm thanh nổi 3,5 mm
5. 1N4007 Diode (2 * 2)
6. Chiết áp hoặc Trimpot 10K / 22K (2)
7. Nút chiết áp (tùy chọn)
8. Điện trở 10 (1 * 2), 100k (4 * 2), 3.7k (1 * 2)
9. Tụ gốm 100nF (2 * 2)
10. Tụ điện 1uF (1 * 2), 100uF (1 * 2), 2uF (1 * 2), 22uF (1 * 2), 2200uF (1 * 2)
11. Nguồn cung cấp: Máy biến áp hoặc bộ chuyển đổi DC 12V 2Amp (phút)
12. Tản nhiệt (2)

Đối với Loa siêu trầm TDA2050 -

1. TDA2050 (1)
2. Loa siêu trầm (1)
3. Ban trước
4. Chiết áp hoặc Trimpot 10K / 22K (1)
5. Nút chiết áp (tùy chọn)
6. Điện trở 10 (1), 100k (4), 3.3k (1)
7. Tụ gốm 100nF (2)
8. Tụ điện 1uF (1), 1000uF (2), 2uF (1 * 2), 22uF (1)
9. Nguồn cung cấp: Máy biến áp hoặc bộ chuyển đổi DC 24V 2Amp (đề xuất)
10. Tản nhiệt

Đối với bộ lọc thông thấp -

1. RC4558 (1)
2. Đăng ký: 100K (2), 560 (2), 22K (1)
3. Tụ điện: 1uF (1), 104j (2)
4. Chia nguồn điện 9V đến 12V

Bây giờ chúng ta hãy bắt đầu với Bộ khuếch đại TDA2030.

Bước 3: Mạch khuếch đại âm thanh nổi

Theo bảng thông số, TDA2030 có thể xuất 9 Watts thành loa 8 Ω với độ méo tiếng 0,5% trên nguồn điện 14 V.

Trên thực tế, bạn có thể nhận được một mạch ứng dụng cơ bản cho gần như mọi vi mạch trong biểu dữ liệu. Trong biểu dữ liệu của TDA2030, có hai mạch, một mạch có nguồn điện duy nhất và mạch khác có nguồn cấp điện chia nhỏ. Bạn có thể chọn bất kỳ mạch nào theo nhu cầu của bạn. Tôi sẽ sử dụng một mạch cấp nguồn duy nhất vì tôi sẽ cấp nguồn cho nó bằng bộ chuyển đổi 12 DC. Đối với nguồn điện phân chia, bạn sẽ cần một máy biến áp 12-0-12.

Đầu tiên, chúng ta hãy mô phỏng mạch. Vì vậy, chúng tôi có thể thấy nó hoạt động như thế nào. Sơ đồ mạch được tạo bằng Proteus.

Kiểm tra mọi thứ và đảm bảo rằng mạch của bạn sẽ hoạt động trước khi bạn bắt đầu hàn.

Lưu ý: Dây C2 và R7 không được kết nối. (Hình mô phỏng.)

Bước 4: Sửa đổi mạch

Hãy cùng tìm hiểu các giá trị tốt nhất cho các thành phần trong mạch. Tôi sẽ sử dụng giản đồ ở trên, giống như giản đồ trong biểu dữ liệu, nhưng với một số sửa đổi để đặt mức tăng, băng thông và giúp lọc tiếng ồn.

1. Đạt được

Mạch trong biểu dữ liệu có độ lợi là 33 và sẽ gây ra biến dạng. Mức tăng tốt để sử dụng cho việc nghe tại nhà là khoảng 27 đến 30dB. Cài đặt này không đủ cao để gây ra biến dạng và sẽ cung cấp cho bạn một phạm vi âm lượng tốt.

Tăng = 1 + R1 / R2 nếu R1 = 100kt thì R2 = 3,7k

2. Mạng Zobel

Mạng Zobel giúp ngăn chặn dao động có thể xảy ra do cảm ứng ký sinh của dây loa. Nó cũng hoạt động như một bộ lọc để ngăn nhiễu sóng vô tuyến do dây loa thu được từ đầu vào đảo ngược thông qua vòng phản hồi. 6 và R8 tạo thành mạng Zobel ở đầu ra của bộ khuếch đại.

C6 = 100nF và R8 = 10ohms, cung cấp tần suất cắt (fc) là:

fc = 1 / (2 * pi * R * C) fc = 159KHz

159 kHz cao hơn giới hạn 20 kHz của thính giác con người và thấp hơn nhiều so với tần số vô tuyến, vì vậy các giá trị này sẽ hoạt động tốt. Nếu bộ khuếch đại dao động, R6 sẽ truyền dòng điện cao xuống đất vì vậy nó phải có định mức công suất ít nhất là 1 Watt.

3. Âm trầm

Tụ C7 trong hình. được sử dụng để thiết lập âm trầm cho loa, giá trị tụ cao hơn thì phản hồi âm trầm của loa tốt hơn. Bạn cũng có thể sử dụng một tụ điện thay đổi để thay đổi âm trầm theo cách thủ công. (Âm trầm này không liên quan đến loa siêu trầm)

Mẹo: Khi tôi đang chế tạo bộ khuếch đại này, tôi nghi ngờ tại sao chúng tôi lại sử dụng các tụ điện và điện trở bổ sung đó, chúng làm gì và nếu chúng tôi loại bỏ chúng thì sao. Bạn không thể bỏ qua những câu hỏi này nếu bạn là một người đam mê điện tử. Xem qua trang 10 phần 4.3 trong biểu dữ liệu để biết sơ bộ.

Nhưng tôi thực sự khuyên bạn nên hướng dẫn tuyệt vời này của Circuit Basics. Bài viết này bao gồm tất cả các chi tiết cần thiết một cách chuyên sâu.

Lưu ý: Tôi sẽ lấy Hình trên làm tài liệu tham khảo trong các bước sắp tới.

Bước 5: Kết nối Jack 3.5mm

Nếu bạn có dây âm thanh (có giắc cắm) hoặc tai nghe, thì đồng hồ vạn năng là lựa chọn tốt nhất để kiểm tra kết nối và tìm hiểu kết nối G-L-R. Nếu bạn không có dây giắc cắm âm thanh thì bạn có thể sử dụng đầu nối đực hoặc cái.

Kết nối giắc cắm 3,5 mm với điện thoại và các dây mở phía bên kia với bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại bên trái sang bên trái và bộ khuếch đại bên phải sang bên phải với các cơ sở chung.

Kiểm tra các hình ảnh đính kèm để tham khảo.

Bước 6: Xây dựng Bộ khuếch đại

Bắt đầu xây dựng chỉ với một kênh của bộ khuếch đại âm thanh nổi của chúng tôi. Cẩn thận xây dựng mạch trên perfboard, bạn có thể nhờ sự trợ giúp của các thiết kế PCB có sẵn trong datasheet. Nếu bạn nghi ngờ, trước tiên bạn có thể sử dụng breadboard để kiểm tra mạch. Nhưng hãy nhớ lắp ráp nó trên breadboard sẽ có nhiều dây hở dẫn đến loa bị nhiễu nhiều. Vì vậy, đừng nghĩ rằng mạch đó là sai khi bạn nhận được buzz hoặc hum.

Thêm một chiết áp trước tụ C2 (Hình 4) để điều khiển âm lượng, nó cũng rất hiệu quả để giảm méo. Tôi đã sử dụng trimpot cho mục đích này và đặt vĩnh viễn giá trị của trimpot để không bị méo ở âm lượng điện thoại tối đa.

Sau khi kiểm tra và thử nghiệm kênh đầu tiên, hãy lặp lại quy trình và sao chép chính xác mạch tương tự trên cùng một bảng điều khiển hoặc một bảng điều khiển khác. Bây giờ bạn có hai bộ khuếch đại đơn âm, kết nối dây kênh trái với một amp và dây kênh phải với amp kia với điểm chung cho cả hai. Sử dụng trimpot khác nhau cho mỗi kênh và đặt cùng một giá trị trimpot cho cả hai kênh để mỗi kênh sẽ có cùng âm lượng.

Bạn có thể sử dụng một chiết áp (thay vì trimpot) nếu bạn muốn thay đổi âm lượng của bộ khuếch đại thường xuyên. Tôi khuyên bạn nên sử dụng Chiết áp côn kép để điều khiển thủ công âm thanh Trái và Phải cùng một lúc.

Nguồn điện: Nguồn điện bạn sắp sử dụng phải gấp đôi công suất yêu cầu, tức là đối với hai loa 5W, phải có nguồn điện 20W để có kết quả tốt nhất.

Ở đây tôi sẽ sử dụng bộ chuyển đổi DC 12V 2Amp (P = 24W) cho cả hai kênh.

LƯU Ý: Kiểm tra Bước 9: Giảm nhiễu, trước khi hoàn thiện mạch trên bảng điều khiển.

Bước 7: Mạch Sub-Woofer