DIY 2.1类AB高保真音频放大器-低于5美元

7435年

65

4

简介:DIY 2.1类AB高保真音频放大器-低于5美元

关于:“爱情不是宇宙中最了不起的东西,电子才是。”

嘿,大家好!今天我将向您展示我如何为2.1通道系统(左-右和低音炮)构建音频放大器。经过近1个月的研究、设计和测试,我想出了这个设计。

在这张教学表中,我将向你介绍放大器的设计过程。首先,我将向您展示如何为您的项目选择完美的IC。然后,我将向你展示如何为电路中的所有元件找到正确的值,以及如何改变增益和其他参数。最后,我将告诉您一些消除任何类型噪音的技巧。

在读完整个教程之后,任何人都可以为不同的应用设计自己的放大器。我将尽量使这个教程尽可能简短和容易理解为每个人。

好了,介绍到此为止。让我们开始

步骤1:选择放大器的集成电路

好吧,所以任何人都可能会对音频放大器集成电路的各种选项感到困惑。浏览几份数据表是一项困难的任务。所以,下面是我对印度一些著名ic的分析总结。

顶级音频放大器ic:

1.TDA7294数据表

  • 100V - 100W DMOS音频放大器,静音
  • 短路保护
  • 能同时提供200W吗

2.LM3886数据表

  • 高性能68W音频功率放大器w/静音
  • 宽供电范围20V - 94V
  • 信噪比≥92dB
  • 最好的音质

3.LA4440 / CD4440数据表

  • 内置2通道(双),可用于立体声和桥式放大器应用。
  • 双:6 W × 2(典型);桥架:19 W(典型值)
  • 所需外部部件的最小数量

4.TDA2050数据表

  • 32w高保真音频放大器
  • 电源电压范围广,最高可达50v
  • 价格便宜,易于更换

5.TDA2030数据表

  • 14 W高保真音频放大器
  • 电源电压范围广,最高可达36v
  • 价格便宜,易于更换
  • 可以为更大的能量进行桥接吗

在选择集成电路时,考虑您对放大器的期望和项目的目的。如果你想要一个高瓦数的放大器与最好的音质,然后去TDA7294或LM3886。但是,如果你只是想驱动5W, 10W或20W的扬声器,第4和第5个选择是最好的。如果您想要一个更简单的电路(在单个IC中包括左通道和右通道),您也可以考虑LA4440。

一般来说,你应该选择一个放大器,可以提供的功率等于两倍的扬声器额定功率。这意味着一个阻抗为8欧姆、额定值为5瓦的扬声器需要一个能在8欧姆负载中产生10瓦功率的放大器。对于一对立体声扬声器,放大器的额定功率为每通道10瓦至8欧姆。

想了解更多关于放大器的知识,点击这里

步骤2:部件和工具

我想驱动两个5W扬声器为左和右频道,我从一个旧CRT电视提取。所以,TDA2030对我来说是最好的,但是,你也可以选择TDA2050来建造左右通道。

工具-

  1. 万用表
  2. 焊台
  3. 热熔胶枪
  4. 缩管

为TDA2030立体声放大器(左+右)-

  1. TDA2030 (2)
  2. 扬声器(2)
  3. Preboard
  4. 3.5毫米立体声杰克
  5. 1 n4007二极管(2 * 2)
  6. 电位器或Trimpot 10K/22K (2)
  7. 电位器旋钮(可选)
  8. 电阻10(1*2),100k(4*2), 3.7k(1*2)
  9. 100年陶瓷电容器nf (2 * 2)
  10. 电解电容1uF(1*2), 100uF(1*2), 2uF(1*2), 22uF(1*2), 2200uF(1*2)
  11. 电源:变压器或直流适配器12V 2Amp(最小)
  12. 散热器(2)

对于TDA2050低音炮-

  1. TDA2050 (1)
  2. 低音炮(1)
  3. Preboard
  4. 电位器或Trimpot 10K/22K (1)
  5. 电位器旋钮(可选)
  6. 电阻10(1),100k(4), 3.3k(1)
  7. 100年陶瓷电容器nf (2)
  8. 电解电容1uF(1), 1000uF(2), 2uF(1*2), 22uF(1)
  9. 电源:变压器或直流适配器24V 2Amp(建议)
  10. 散热器

对于低通滤波器-

  1. RC4558 (1)
  2. 电阻:100K(2), 560(2), 22K(1)
  3. 电容器:1超滤(1),104年j (2)
  4. 分路供电9V到12V

现在让我们从TDA2030放大器开始。

第三步:立体声放大器电路

根据数据表,TDA2030可以输出9瓦到8个Ω扬声器,在一个14 V电源的0.5%失真。

实际上,你可以得到一个基本的应用电路,几乎每一个IC在数据表。在TDA2030的数据表中,有两个电路,一个是单电源,另一个是分裂电源。您可以根据需要选择任何电路。我将使用一个单一的电源电路,因为我将通过12个直流适配器供电。对于分裂电源,你需要一个12-0-12变压器。

首先,让我们模拟电路。所以,我们可以看到它是如何工作的。电路图是用Proteus制作的。

在开始焊接之前,测试一切,确保电路正常工作。

注意:C2和R7线未连接(模拟图)

第四步:修改电路

让我们找出电路中各元件的最佳值。我将使用上面的原理图,它与数据表中的原理图相同,但进行了一些修改,以设置增益、带宽并帮助过滤掉噪声。

1.获得

数据表中的电路增益为33,会造成失真。家庭收听的最佳增益是27至30dB。这个设置不会太高,不会造成失真,也不会给你一个好的音量范围。

获得= 1 + R1 / R2
如果R1 = 100k
那么,R2 = 3.7k

2.祖贝儿网络

Zobel网络有助于防止由扬声器线的寄生感应引起的振荡。它还作为一个过滤器,以防止无线电干扰拾取的扬声器电线通过反馈回路进入反相输入。
C6和R8在放大器的输出处形成Zobel网络。

C6 = 100nF和R8 = 10欧姆,给出了截止频率(fc):

fc = 1 /(2 *π* R * C)
fc = 159千赫

159千赫超过了人类听力的20千赫限度,而且远低于无线电频率,所以这些值将工作良好。如果放大器振荡,R6将通过高电流到地面,所以它应该有一个额定功率至少1瓦特。

3.低音

图中电容C7用于设置扬声器的低音,电容值越高,扬声器的低音响应越好。你也可以使用可变电容来手动改变低音。(这个低音和低音炮没有关系)

提示:当我在做这个放大器的时候,我怀疑我们为什么要使用这些额外的电容和电阻,它们做什么,如果我们去掉它们会怎么样。如果你是一个电子发烧友,你就不能忽视这些问题。浏览第10页的第4.3节数据表来大致了解一下。

但是我强烈推荐精彩的教程由电路基础。本文将深入讨论所需的所有细节。

注意:在接下来的步骤中,我会参考上面的图。

步骤5:连接3.5mm插孔

如果你有音频线(带插孔)或耳机,那么万用表是检查连接性和G-L-R连接性的最佳选择。如果您没有音频插孔线,那么您可以使用公或母连接器。

连接3.5mm插孔到电话,另一侧开线到放大器。共用接地的左至左放大器和右至右放大器。

请查收附件中的照片,以供参考。

第六步:搭建放大器

开始建立只有一个通道的立体声放大器。仔细地在perfboard上构建电路,你可以在PCB设计的帮助下数据表。如果有疑问,可以先用电路板来检查电路。但请记住,把它组装在面包板上会有许多未开的电线,这可能会导致扬声器产生很大的噪音。所以,当你听到嗡嗡声或嗡嗡声时,不要认为电路是错误的。

添加一个电位计在电容C2(图第4步)进行体积控制之前,也非常有效地降低了失真。为此,我使用了一个trimpot,并永久性地设置了trimpot的值,这样在最大电话音量时就不会有失真。

在检查和测试第一个通道后,重复这一过程,并在同一或另一个perfboard上复制完全相同的电路。现在你有两个单声道放大器,连接左通道线到一个放大器,右通道线到另一个放大器,并与两个放大器共用接地。为每个通道使用不同的trimpot,并为两个通道设置相同的trimpot值,以便每个通道将有相同的音量。

如果你想经常改变放大器的音量,你可以使用电位器(而不是微调器)。我建议你用a双锥电位计同时手动控制左和右音频。

电源:你要使用的电源应该是所需电源的两倍,即对于两个5W的扬声器,应该有一个20W的电源,以达到最佳效果。

这里我将使用12V 2Amp直流适配器(P=24W)为两个通道。

注意:检查第9步:降噪,最后在perfboard上完成电路。

第七步:低音炮电路

对于低音炮电路,我们需要在放大器电路之前添加低通滤波器。对于低音炮来说,低通滤波器是非常重要的,没有它,低音炮只是一个高瓦的扬声器。

低通滤波器只允许低频音频通过。音频信号首先被过滤,去除高频信号,只允许低频信号通过它。然后使用晶体管驱动的AB类功率放大器放大这个低功率信号。

但是,我们不会将TDA2030用于这个放大器,因为通常低音炮是高功率的,将需要一个高功率放大器。我将使用TDA2050,因为我的低音炮是20W。

你可以使用任何你想要的IC,只是从数据表中取电路,修改它,就像我们对TDA2030放大器所做的那样,现在你已经准备好去LPF了。

对于LPF,您可以使用RC4558 IC。更多的细节

但是,我没有4558,所以我尝试使用LM741构建LPF,这是不推荐的,但你可以尝试。实际上,RC4558是LM741运算放大器的双版本。

我开始建造二阶滤波器LM741的截止频率为160Hz, LPF的截止频率应在80Hz ~ 200Hz之间。然后你需要给LM741提供合适的电源(5V到12V),你可以使用电池来完成这个目的。我在面包板上测试了LPF电路,一旦锁定后拿到RC4558 IC,我将用它来完成。

提示:低音炮应保持在一个完美的封闭,以更好的低音。放在桌子上的低音扬声器永远不会发出好的低音。

想了解更多关于低音扬声器电路的知识,点击这里

电源:你要提供的电力应该是所需电力的两倍。在我们的情况下,两个5W扬声器和一个20W低音炮加起来等于30W,需要60W的电源才能达到最好的效果。

您可以使用24V 3Amp DC适配器(P=72W)为立体声通道和低音炮,或者您也可以分别使用12V 2A适配器为两个TDA2030通道和24V 1.5A适配器为TDA2050低音炮通道供电。

同样的,如果你在一个分裂的电源上操作变压器。

第八步:散热器

TDA2030和TDA2050需要安装在散热器上,否则会迅速过热并损坏。你需要的散热片的大小将取决于你的最大功率耗散和热流离开TDA2030/50路径上的热阻。

在满电状态下检查散热器温度,如果温度过高,请更换较大的散热器或安装风扇。这个项目不需要风扇,因为我们这里没有巨大的电力。

步骤9:降噪技巧

所以,到目前为止,你可能已经完成了所有的过程,但仍然无法获得完美的无噪声音频。造成扬声器噪音的原因有很多。

1.接地的放大器

接地是放大器设计的一个重要方面。糟糕的地面布局可能是嗡嗡声和嗡嗡声的主要来源。良好的接地布局可以使小电流音频输入和信号接地与大电流电源和扬声器接地分离。如果允许大电流通过低电流接地,直流电压将发展在低电流电线,将显示在输入,并被放大为嗡嗡声。

为了解决这个问题,将所有地(音频输入地、信号地、扬声器地)直接连接到电源地,不形成环路。不要将任何接地连接在其他接地的中间,所有的接地只应在电源接地或接地接点处连接。接地网以特定的顺序连接,因此大电流只能在很短的距离内通过小电流接地。

检查图中接地线的连接。原理图中这些不同的接地线不是为设计设计的。总是把所有的地面直接加到电源地面,以避免环路。

2.连接放大器

  • 为避免磁场干扰,请尽量使敏感的输入和信号线远离电源线、扬声器输出线、变压器、交流市电线和电源上的整流二极管。
  • 三根电源导线(正极、负极和电源接地)应尽可能粗、短,以减小电感。任何大于18 AWG的都可以。
  • 音频输入和信号接地线不携带很多电流,所以它们可以是薄的测量。实心22 AWG工作非常好,很容易拧在一起。
  • 为了减少回路面积,以下电线应该紧紧地绞在一起:
    • 电源电线
    • 扬声器输出和地线
    • 音频输入和音频输入地线。
  • 不应该有任何开着的电线,那样会产生噪音。

3.外壳

使用围栏是非常重要的。金属外壳是最常用的,因为它们提供了最好的屏蔽荧光灯、射频和手机干扰。

参考:电路基础知识Youtube

查看这些链接以获得更详细的解释。(强烈推荐)

步骤10:最后的话语

听起来怎么样?

总的来说,放大器听起来很棒。低音、中音和高音都很清晰,很平衡。它也有充足的电力。在我的客厅里听声音绰绰有余。当安放插入电源时,没有嗡嗡声或嗡嗡声(当没有插入电话/笔记本电脑的音频插孔时,可能会有周围的噪音,所以不要担心这是正常的)。

虽然TDA2030的声音质量可能没有达到TDA7394或其他标准,但是好的开始。

但是创造更好的东西是没有障碍的。这个电路很容易修改,如果你想也可以

  • 添加蓝牙模块。
  • 您可以用12V(或更高)电池替换电源。
  • 如果你想,你可以添加ON/OFF LED。
  • 添加音乐无功LED条或LED阵列。(我很快就会发表)
  • 可以集成谷歌助手使用树莓派。

然后让你的创造力尽情发挥!

这是我的第一个指导表,所以不要忘记提供你有价值的反馈。

以后有更多类似的项目请跟我联系。

玩得开心,保持创意:D

- - - - - -经营范围

音频挑战2020

参加了
音频挑战2020

第一个分享

    建议

    • 盒子的挑战

      盒子的挑战
    • 家居装饰的挑战

      家居装饰的挑战
    • 探索科学的挑战

      探索科学的挑战

    4评论

    0
    威尔克森李

    提示2个月前第十步

    晶体管集电极结温度每升高10摄氏度,晶体管的寿命就会减少一半。
    有太多的散热器没有危险,但太少会浪费金钱和时间!

    1
    pavblomaster

    9个月前

    我要试着用tda2030和一个普通的12v变压器组装它,因为我没有一个120 -12变压器……如果我组装好了,我很乐意展示给大家看……

    1
    mrfrozenpeak

    11个月前

    哇,很酷。我会试着做一个。

    0
    vishalj.svp

    11个月前的回复

    谢谢,我很快会补充更多的细节。
    希望对你有所帮助:D