Tales From the Chip: Bộ khuếch đại âm thanh LM1875: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Tôi yêu tôi một số amply chip - những gói nhỏ của năng lượng âm thanh thuần túy. Chỉ với một vài linh kiện bên ngoài, nguồn điện sạch và một số tản nhiệt mạnh mẽ, bạn có thể có được âm thanh chất lượng hi-fi thực sự cạnh tranh với các thiết kế bóng bán dẫn phức tạp, rời rạc.

Tôi đã đi vào chi tiết hơn một chút về lợi ích của bộ khuếch đại chip trong cống hiến LM386 của tôi - đó có thể là một nơi tốt để bắt đầu. Ở đây, tôi sẽ đi sâu vào điều gì làm cho LM1875 trở nên tuyệt vời như vậy và cách xây dựng một mạch đơn giản. Đi đi, Dobbin!

Bước 1: Nói xin chào với LM1875

LM1875 ("mười tám bảy mươi lăm") là một con quái vật của một con chip trong một gói rất khiêm tốn và một con chip khác rất được yêu thích trong cộng đồng âm thanh DIY. Bảng dữ liệu chính thức (PDF) tuyên bố khả năng điều khiển 20W thành 8Ω tải cho + -25V và lên đến 30W được cung cấp thêm + -5V nước trái cây… và tất cả đều ở mức thấp hơn 1% THD. Và hiếm khi nó có thể xảy ra, tôi có thể xác nhận việc khoe khoang trong biểu dữ liệu là đúng - những con số đó có thể đạt được khá thoải mái trong thực tế (với một số làm mát lành mạnh).

Bước 2: Sơ đồ chân

Gói TO-220, chỉ có 5 chân, rất đơn giản để kết nối dây:

1 - Đầu vào âm (-IN)

2 - Đầu vào tích cực (+ IN)

Đầu vào op-amp tiêu chuẩn, với đầu vào tích cực nhận tín hiệu âm thanh và đầu vào âm được gắn với mặt đất.

3 - Cung tiêu cực (-Vee)

5 - Nguồn cung khả quan (Vcc)

Ở đây bạn cấp nguồn cho bộ khuếch đại, lý tưởng nhất là với nguồn cung cấp kép. Nó cũng có thể được điều khiển bởi một nguồn duy nhất bằng cách buộc chân 3 xuống đất, tuy nhiên hiệu suất có thể bị ảnh hưởng.

4 - Đầu ra

Đây là nơi bạn dùng bữa với một số tín hiệu khuếch đại ngọt ngào, ngọt ngào.

Bước 3: Sơ đồ và BOM

Đây là một giản đồ đơn giản cho một kênh đơn - đối với âm thanh nổi, bạn sẽ cần hai trong số này.

R1 và R2 là các điện trở khuếch đại được gắn vào đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại. Các giá trị của 22KΩ và 1KΩ làm việc để đạt được mức tăng 23:

Tăng = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Để thay đổi độ lợi, chỉ cần hoán đổi R1 với một điện trở khác trong dải kohm và cắm nó vào công thức.

CIC1 đến CIC4 là các tụ điện tách cho LM1875. Tụ điện nhỏ hơn (100nF) lọc tiếng ồn tần số cao trên đường ray nguồn, trong khi nắp lớn hơn (220uF) cung cấp một nguồn năng lượng để làm dịu đi sự sụt giảm trong nguồn điện. Trong mạch sản xuất, các nắp này nên được đặt càng gần các chân đầu vào nguồn của chip càng tốt. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết dễ hiểu đáng ngạc nhiên này của Thiết bị Analog về các kỹ thuật tách phù hợp.

Tương tự như vậy C1, C2, R2 và R3 ở đó để lọc tiếng ồn, trong khi R5 hoạt động như một điện trở kéo xuống, cho phép một đường dẫn xuống đất nếu không có tín hiệu được kết nối (giảm tiếng ồn).

R6 và C3 tạo thành mạch RC, một bộ lọc loại bỏ các tần số vô tuyến cấp trở lại mạch và ngăn các dao động từ loa quay trở lại bộ khuếch đại.

_

BQT:

IC: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

Điện phân C1: 10uF (hoặc tốt nhất là màng polyester / polypropylene)

Điện phân C2: 47uF

C3: 220nF X7R / phim

CIC1, CIC3: điện phân 220uF

CIC2, CIC4: 100nF X7R / phim

_

Bạn sẽ cần một cách để cung cấp âm thanh - Tôi đã thu thập giắc cắm 3,5 mm từ một thiết bị cũ và tạo ra một đột phá cắm thẳng vào bảng mạch chính hoặc bạn có thể cắt đầu cáp âm thanh 3,5 mm cũ, dán một số đầu cắm vào kết thúc và kết nối nó trực tiếp.

Ngoài ra, bạn sẽ cần jumper thông thường, dây dẫn, loa / tải giả và nguồn điện - một PSU băng dài có thể thay đổi tốt có thể cung cấp +/- 30V sẽ hữu ích.

Cuối cùng - một tản nhiệt! Hầu hết các chipamps lớp A / B đều yêu cầu khả năng làm mát đáng kể, vì vậy hãy có một bộ tản nhiệt lớn hơn bạn nghĩ và giữ nó cho mục đích tạo mẫu.

Bước 4: Xây dựng Breadboard

Vì vậy, đây là bảng mạch của tôi…

… Nhưng TỪ CHỐI

Đây không phải là cách bố trí tối ưu nhất - lý tưởng nhất là các thành phần phải gần nhau hơn nhiều và đặc biệt là các nắp tách rời quá xa so với các chân IC. Tuy nhiên, tôi đã trải rộng nó ra để làm cho nó dễ hiểu hơn trong các bức ảnh và để làm cho bộ tản nhiệt khó xử của tôi phù hợp. Kết quả tốt trong thời gian thử nghiệm ngắn.

Tôi đặt cả hai dải ray điện trên một mặt của breadboard, vì vậy tôi có thể giữ khoảng trống xung quanh vi mạch cho bộ tản nhiệt. Điều này có thêm lợi ích là làm cho các đường ray dương, âm và mặt đất chuyên dụng có thể dễ dàng tiếp cận dọc theo mặt dưới của bảng.

Bước 5: Đừng quên tản nhiệt

Để chuẩn bị một bộ tản nhiệt, trước tiên hãy xếp nó lên bảng và đánh dấu vị trí lỗ cần đi để cố định nó vào vi mạch. Sau đó khoan lỗ, và dùng giấy nhám chà nhám toàn bộ bề mặt tiếp xúc cho đến khi bề mặt nhẵn và bóng.

Tiếp theo, bôi một chấm keo nhiệt lên bề mặt tiếp xúc và định vị mica cách nhiệt lên trên bằng một số nhíp - cố gắng không dùng ngón tay cầm lên mica.

Cuối cùng, sử dụng mũ trên cùng (hoặc "ống lót"), đai ốc và chốt để cố định chip vào bộ tản nhiệt. Nó chỉ đủ chặt để IC không thể xoay quanh bu lông và không chặt hơn!

Cuối cùng, hãy kiểm tra kỹ xem tab của chip có được cách điện với tản nhiệt hay không bằng cách thực hiện kiểm tra liên tục với đồng hồ vạn năng của bạn - với một đầu dò trên tab tản nhiệt và đầu dò trên chính tản nhiệt. Không có tiếng bíp = công việc tốt!

Bước 6: Kiểm tra nó

Kiểm tra và kiểm tra kỹ xem tất cả các kết nối của bạn có chắc chắn không và đảm bảo rằng bạn đang gửi điện áp + và - vào đúng đường ray. Đặt nguồn điện khoảng + -10V, đứng lại và bật!

Nếu không có khói phun ra gây sốc nào xuất hiện thì có lẽ bạn đã thành công. Phát một số bản nhạc và nghe loa kiểm tra của bạn. Nếu nguồn điện để bàn của bạn có ampe kế tích hợp, bạn có thể xem cường độ dòng điện mà bộ khuếch đại của bạn đang vẽ tại bất kỳ thời điểm nào - hãy thử tăng âm lượng để xem dòng điện tăng lên.

Ở điện áp thấp, bạn có thể sớm gặp phải tình trạng cắt âm lượng hoặc các dạng méo tiếng khác, và ở mức âm lượng cao hơn, âm nhạc của bạn sẽ nghe khá khủng khiếp. Từ từ tăng điện áp - LM1875 xử lý + -25V như một nhà vô địch, vì vậy nếu bạn có một bộ tản nhiệt tốt thì không có gì phải lo lắng.

Điện áp đầu ra

Tôi chạy đầu ra vào một tải giả khổng lồ (điện trở 300W, 8Ω) và xác định phạm vi đầu ra. Với sóng sinewave 1kHz ở đỉnh 810mV, LM1875 đã cung cấp cho tôi mức đỉnh 20.15V (14.32V RMS) đáng nể, rõ ràng trên đầu ra - chỉ hơn một chút so với cài đặt khuếch đại của chúng tôi.

Quyền lực

Về mặt năng lượng sạch, tôi cho rằng…

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

… Chỉ mắc cỡ 26W! Không xấu cả.

Tại thời điểm này, tôi muốn xem liệu mình có thể đạt đến mốc LM1875 30W thần thoại đó hay không, nhưng trước tiên tôi cần hoán đổi tản nhiệt bằng một thứ gì đó yên tâm hơn một chút…

Bước 7: Quái vật đồng