Bộ khuếch đại âm thanh được thiết kế để hoạt động với nguồn cung cấp 5 V từ ổ cắm USB, chẳng hạn như từ USB máy tính được gọi là bộ khuếch đại USB.

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách xây dựng một mạch khuếch đại 3 watt đơn giản có thể được cấp nguồn trực tiếp từ cổng USB 5V của máy tính để điều khiển loa 8 ohm 3 watt. Bạn có thể xây dựng một vài mạch như vậy và sử dụng chúng để tạo đầu ra âm thanh nổi thành một cặp loa 8 Ohm.

Xin lưu ý rằng IC TDA2822 hiện đã lỗi thời do đó, chọn một mạch sử dụng IC này cho dự án thảo luận có thể không phải là một ý kiến hay. Tuy nhiên thiết kế hiện tại dựa trên IC LM4871, có rất nhiều loại, hãy cùng tìm hiểu các tính năng chính và hoạt động của IC này

Những đặc điểm chính

IC hoạt động mà không liên quan đến bất kỳ loại khớp nối nào tụ điện hoặc tụ điện bootstrap, hoặc tụ điện snubber
Nó thể hiện sự ổn định cực kỳ thông qua Unity Gain.
Đi kèm với Bao bì WSON, VSSOP, SOIC hoặc PDIP
Cho phép thiết lập mạng điều khiển Gain bên ngoài

Thông số kỹ thuật quan trọng:

IC LM4871D được thiết kế để xử lý loa được đánh giá ở 3 ohms hoặc 4 ohms ở 3 watt
Tất cả các phiên bản còn lại trong series được chỉ định xử lý 1,5 watt với loa 8 Ohm.
Các IC có dòng tắt nội bộ thường được đặt ở 0,6uA
Phạm vi điện áp làm việc là từ 2.0V đến 5.5V, hoàn toàn phù hợp để làm việc với nguồn USB PC.
Tổng méo hài tối đa với tải loa 8 Ohm ở 1kHz là khoảng 0,5%

Thông số kỹ thuật sơ đồ chân và gói

Hình ảnh sau đây cho thấy chi tiết sơ đồ chân của vi mạch và các mô hình gói và bố cục có sẵn:

Hoạt động mạch khuếch đại USB 5V

Danh sách các bộ phận

“làm thế nào để tạo ra một máy phát và máy thu vô tuyến ”

Tất cả điện trở 1/4 watt hoặc 1/8 watt, 1% MFR hoặc SMD

20 K = 2 không
40 K = 2 không
100 K = 3 no (bao gồm cả Rpu)

Tụ điện

0,39uF gốm = 1 không
1uF / 16V Tantali = 2 nos

Chất bán dẫn

IC LM4871 = 1 không

Như có thể thấy trong sơ đồ trên, LM4871 bao gồm một số Mổ nội soi bên trong, cung cấp cho người dùng tùy chọn cấu hình bộ khuếch đại thông qua một số cách cụ thể.

Độ lợi của bộ khuếch đại đầu tiên có thể được quản lý bên ngoài, trong khi bộ khuếch đại thứ hai đã được kết nối bên trong với độ lợi thống nhất đảo ngược.

Độ lợi vòng kín cho bộ khuếch đại thứ nhất có thể được xác định bằng cách chọn các giá trị của tỷ số Rf / Ri một cách thích hợp, trong khi giá trị này đã được cố định cho bộ khuếch đại thứ hai bên trong thông qua một vài điện trở 40K.

Chúng ta có thể thấy rằng đầu ra của bộ khuếch đại # 1 được cấu hình để trở thành đầu vào của bộ khuếch đại số 2, cho phép cả hai bộ khuếch đại tạo ra tín hiệu có giá trị giống hệt nhau, mặc dù chúng có thể lệch pha 180 độ.

Điều này dẫn đến độ lợi vi sai của IC là AVD = 2 * (Rf / Ri).

Thông thường, đối với bất kỳ bộ khuếch đại nào, “chế độ cầu nối” được thiết lập có thể được thực hiện bằng cách điều khiển tải được kết nối một cách đáng kể thông qua một vài đầu ra Vo1 và Vo2.

Một bộ khuếch đại được cấu hình ở chế độ cầu nối sẽ có nguyên tắc hoạt động khác trái ngược với các bộ khuếch đại kết thúc đơn truyền thống có một đầu của tải được nối với đường nối đất.

Mạch chế độ cầu nối hoạt động với hiệu suất tốt hơn so với bộ khuếch đại kết thúc đơn vì tải hoặc loa được chuyển theo cách kéo đẩy, cho phép dao động điện áp kép cho mỗi xung tần số thay thế.

“sự khác biệt giữa 3 pha và một pha là gì ”

Điều này thực sự cho phép loa tạo ra công suất lớn hơn 4 lần so với một phiên bản kết thúc duy nhất trong các trường hợp hoặc thông số kỹ thuật giống nhau.

Khả năng đạt được công suất tăng như vậy cho phép bộ khuếch đại hoạt động mà không cần giai đoạn giới hạn hiện tại và do đó không có sự cắt xén không mong muốn.

Một lợi ích bổ sung của đầu ra cầu nối vi sai là không có nguồn DC thuần trên loa được kết nối. Điều này xảy ra vì VO1 và VO1 được phân cực ở các mức điện áp giống nhau, đó là VDD / 2 trong trường hợp hiện tại. Điều này cho phép bộ khuếch đại hoạt động mà không cần tụ ghép đầu ra, nếu không thì tụ điện này trở thành bắt buộc trong các bộ khuếch đại kết thúc đơn.

Hiểu hoạt động của thành phần và thông số kỹ thuật

Ri là điện trở đầu vào đảo ngược được sử dụng để đặt độ lợi vòng kín cùng với Rf. Ngoài ra, điện trở này cũng thực hiện chức năng lọc thông cao với Ci tại fC = 1 / (2π RiCi).

Đó tạo thành tụ ghép đầu vào được định vị để chặn DC và cho phép tần số âm thanh AC qua các chân đầu vào. Tụ điện này cũng cho phép một bộ lọc thông cao kết hợp với Ri ở fC = 1 / (2π RiCi).

Rf trở thành điện trở phản hồi cố định độ lợi vòng kín với sự trợ giúp của Ri.

Cs hoạt động giống như tụ điện bỏ qua cung cấp và cung cấp khả năng lọc gợn sóng cho nguồn điện.

Cb được định vị là tụ điện chân vòng qua và tụ điện này thực thi lọc cho nửa nguồn cung cấp

Xếp hạng tối đa tuyệt đối

Đánh giá tối đa có thể chịu được cho mạch này được giải thích dưới đây:

Điện áp cung cấp tối đa là 6V, điện áp làm việc điển hình là 5V
Mức nhiệt độ tối thiểu và tối đa có thể chịu được lần lượt là -65 và 150 độ C.
Tín hiệu âm nhạc đầu vào từ USB có thể nằm trong khoảng -0,3V đến 5,3 V
Công suất tiêu tán tối đa được giới hạn bên trong nên không cần phải lo lắng về vấn đề này.