USB 5V audio pastiprinātājs datoru skaļruņiem

Audio pastiprinātājus, kas paredzēti darbam ar 5 V barošanu no USB ligzdas, piemēram, no datora USB, sauc par USB pastiprinātājiem.

Šajā rakstā mēs uzzināsim, kā izveidot vienkāršu 3 vatu pastiprinātāja shēmu, kuru var darbināt tieši no datora 5 V USB porta, lai vadītu 8 omu 3 vatu skaļruni. Jūs varat izveidot pāris šādas shēmas un izmantot tās, lai izveidotu stereo izvadi pārī ar 8 omu skaļruņiem.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka TDA2822 IC tagad ir novecojis tāpēc izvēlas ķēdi, kurā IC izmanto šo IC apspriests projekts var nebūt laba ideja. Tomēr pašreizējais dizains ir balstīts uz IC LM4871, kas ir plaši pieejams. Apgūsim šīs IC galvenās iezīmes un darbību

Galvenās iezīmes

• IC darbojas bez jebkāda veida savienojuma kondensatori , vai bootstrap kondensatori, vai snubber kondensatori
• Tas parāda ārkārtēju stabilitāti, izmantojot Vienotības ieguvumu.
• Komplektā WSON, VSSOP, SOIC vai PDIP Packaging
• Ļauj iestatīt ārēju Gain vadības tīklu

Svarīgas specifikācijas:

• IC LM4871D ir paredzēts darbam ar skaļruņiem, kuru nominālā vērtība ir 3 omi vai 4 omi ar 3 vatiem
• Visas pārējās sērijas versijas ir norādītas, lai apstrādātu 1,5 vatus ar 8 omu skaļruni.
• IC ir izslēgšanas strāva, kas parasti ir iestatīta uz 0,6uA
• Darba sprieguma diapazons ir no 2,0 V līdz 5,5 V, kas ir lieliski piemērots darbam ar datora USB strāvu.
• Maksimālais kopējais harmoniskais kropļojums ar 8 Ohm skaļruņu slodzi pie 1 kHz ir aptuveni 0,5%

Pinout specifikācijas un iepakojums

Šajā attēlā parādīta IC kontaktinformācija, pieejamie pakotņu modeļi un izkārtojumi:

5V USB pastiprinātāja ķēdes darbība

Detaļu saraksts

Visi rezistori ir 1/4 vati vai 1/8 vati, 1% MFR vai SMD

• 20 K = 2 nos
• 40 K = 2 nos
• 100 K = 3 nos (ieskaitot Rpu)

Kondensatori

• 0,39uF keramika = 1 nē
• 1uF / 16V tantāls = 2 nos

Pusvadītājs

IC LM4871 = 1 nē

Kā redzams iepriekšējā shēmā, LM4871 ietver pāris operatīvie pastiprinātāji iekšēji nodrošinot lietotājam iespēju konfigurēt pastiprinātāju, izmantojot dažus norādītos veidus.

Pirmā pastiprinātāja pastiprinājumu var pārvaldīt ārēji, bet otrais pastiprinātājs ir iekšēji savienots ar apgrieztu vienības pieaugumu.

Pirmā pastiprinātāja slēgtās cilpas pastiprinājumu var noteikt, atbilstoši izvēloties Rf / Ri attiecības vērtības, turpretī otrajam pastiprinātājam tas pats ir fiksēts caur pāris 40K rezistoriem.

Mēs varam redzēt, ka pastiprinātāja # 1 izeja ir konfigurēta kā pastiprinātāja # 2 ieeja, ļaujot abiem pastiprinātājiem ģenerēt signālus ar identiskām vērtībām, lai gan tie var būt par 180 grādiem ārpus fāzes.

Tā rezultātā IC diferenciālais pieaugums ir AVD = 2 * (Rf / Ri).

Parasti jebkuram pastiprinātājam var iestatīt “tilta režīmu”, savienoto slodzi virzot deferenciāli, izmantojot pāris izejas Vo1 un Vo2.

Pastiprinātājam, kas konfigurēts pārejas režīmā, būs atšķirīgs darbības princips, atšķirībā no tradicionālajiem viena gala pastiprinātājiem, kuriem viens slodzes gals ir savienots ar iezemēto līniju.

Pārslēgta režīma ķēde darbojas labāk, salīdzinot ar pastiprinātāju ar vienu galu, jo slodze vai skaļrunis tiek pārslēgts ar spiedpogu, ļaujot dubultā sprieguma svārstībām katram alternatīvās frekvences impulsam.

Tas faktiski ļauj skaļrunim ražot četras reizes lielāku jaudu nekā viena gala versija vienādos apstākļos vai specifikācijās.

Spēja sasniegt tik palielinātu jaudu ļauj pastiprinātājam darboties bez a strāvas ierobežotāja posms un līdz ar to bez nevēlamas apgriešanas.

Papildu priekšrocība no diferencētās tilta izejas ir neto līdzstrāvas neesamība savienotajā skaļrunī. Tas notiek, jo VO1 un VO1 ir vienādi sprieguma līmenī, tas ir, VDD / 2 šajā gadījumā. Tas ļauj pastiprinātājam darboties bez izejas sakabes kondensatora, kas citādi kļūst obligāts viena gala pastiprinātājos.

Izpratne par komponentu darbību un specifikācijām

Ri ir invertējošais ieejas rezistors, ko izmanto, lai iestatītu slēgtās cilpas pastiprinājumu kopā ar Rf. Turklāt šis rezistors arī īsteno augstfrekvences filtra funkciju ar Ci pie fC = 1 / (2π RiCi).

Tur veido ieejas sakabes kondensatoru, kas novietots, lai bloķētu līdzstrāvu un ļautu audio maiņstrāvas frekvenci visā ieejas tapās. Šis kondensators arī nodrošina augstfrekvences filtru kopā ar Ri pie fC = 1 / (2π RiCi).

Rf kļūst par atgriezeniskās saites pretestību, kas fiksē slēgtās cilpas pieaugumu ar Ri palīdzību.

Cs darbojas kā piegādes apvada kondensators un nodrošina strāvas padeves pulsācijas filtrēšanu.

Cb ir novietots kā apvedceļa kondensators, un šis kondensators veic filtrēšanu pusapgādei

Absolūtais maksimālais vērtējums

Šīs ķēdes maksimālais pieļaujamais vērtējums ir paskaidrots zemāk:

• Maksimālais barošanas spriegums ir 6V, tipiskais darba spriegums ir 5V
• Minimālais un maksimālais pieļaujamais temperatūras līmenis ir attiecīgi -65 un 150 grādi pēc Celsija.
• Ievades mūzikas signāls no USB varētu būt jebkur starp -0,3 V un 5,3 V
• Maksimālā jaudas izkliede ir iekšēji ierobežota, tāpēc par šo problēmu nav jāuztraucas.

Elektriskās īpašības:

V dd apzīmē barošanas spriegumu, kas parasti ir 2 V un 5,5 V robežās.

Es dd ir mierīga strāva, ko IC patērē no ieejas barošanas avota, un tā var būt no 6,5 mA līdz 10 mA

Es sd ir izslēgšanas strāvas simbols, kad 1. kontakta potenciāls kļūst vienāds ar Vdd, tiek sākta izslēgšana, izraisot patēriņa kritumu līdz 0.6uA

V os attiecas uz izejas nobīdes spriegumu un tiek uzsākts, kad Vin = 0V, un parasti tas var būt 5V un ierobežotā režīmā 50mV.

P 0 ir izejas jauda un ir aptuveni 3 vati, ja slodze ir 8 Ohm skaļrunis

THD + N norāda kopējo harmonisko deformāciju, kas ir robežās no 0,13 līdz 0,25% ar frekvenču diapazonu no 20Hz līdz 20kHz.

PSRR dod mums strāvas padeves noraidīšanas koeficientu Vdd pie 5V tipiska, un tas ir aptuveni 60dB.

5V USB pastiprinātāja attēla prototips:

PCB izkārtojuma ieteikums:

Sākotnējais raksts: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf