Аудио усилвателите, които са проектирани да работят с 5 V захранване от USB гнездо, като например от компютър USB, се наричат USB усилватели.

В тази статия ще научим как да изградим проста 3-ватова усилвателна схема, която може да се захранва директно от компютър 5V USB порт за управление на 8-омов 3-ватов високоговорител. Можете да изградите няколко такива схеми и да ги използвате за създаване на стерео изход в двойка 8 ома високоговорители.

Моля, имайте предвид, че TDA2822 IC вече е остаряла следователно избира схема, използваща този IC за обсъждан проект може да не е добра идея. Настоящият дизайн обаче се основава на интегралната схема LM4871, която е в изобилие, нека научим основните характеристики и работата на тази интегрална схема

Основните функции

IC работи без да включва никакви съединения кондензатори , или кондензатори за зареждане или кондензатори
Той показва изключителна стабилност чрез Unity Gain.
Предлага се с WSON, VSSOP, SOIC или PDIP опаковки
Позволява да зададете външна мрежа за контрол на усилването

Важни спецификации:

IC LM4871D е предназначен за работа с високоговорители с мощност 3 ома или 4 ома при 3 вата
Всички останали версии от серията са определени за работа с 1,5 вата с 8 ома високоговорител.
Интегралните схеми имат ток за изключване, който вътрешно е настроен на 0.6uA
Диапазонът на работното напрежение е между 2.0V до 5.5V, идеално подходящ за работа с USB USB захранване.
Максималното общо хармонично изкривяване с 8 Ohm натоварване на високоговорителите при 1kHz е около 0,5%

Спецификации и опаковка на пиновете

Следващото изображение показва подробности за пиновете на интегралната схема и наличните модели пакети и оформления:

“как да свържете потенциометър за контрол на скоростта на двигателя ”

Работа на 5V USB усилвател

5V USB 3 ватова усилвателна схема за компютър

Списък с части

Всички резистори 1/4 вата или 1/8 вата, 1% MFR или SMD

20 K = 2 бр
40 K = 2 бр
100 K = 3 носа (включително Rpu)

Кондензатори

0,39uF керамика = 1 бр
1uF / 16V тантал = 2 бр

Полупроводник

IC LM4871 = 1 бр

Както може да се види в горната схема, LM4871 включва няколко операционни усилватели вътрешно, предоставяйки на потребителя възможност за конфигуриране на усилвателя по няколко посочени начина.

Коефициентът на усилване на първия усилвател може да се управлява външно, докато вторият усилвател е свързан вътрешно с инвертиращо усилване на единството.

Коефициентът на усилване в затворения контур за първия усилвател може да бъде определен чрез подходящ избор на стойностите на съотношението Rf / Ri, докато същото е фиксирано вътрешно за втория усилвател чрез няколко 40K резистора.

Можем да видим, че изходът на усилвателя # 1 е конфигуриран да бъде вход на усилвател # 2, позволявайки на двата усилвателя да генерират сигнали с идентични стойности, въпреки че те може да са на 180 градуса извън фазата.

Това води до това, че диференциалното усилване на IC е AVD = 2 * (Rf / Ri).

Обикновено за всеки усилвател може да бъде реализиран „мостов режим“ чрез задвижване на свързания товар деференциално чрез няколко изхода Vo1 и Vo2.

Усилвателят, конфигуриран в мостовия режим, ще има различен принцип на работа, за разлика от традиционните еднокрайни усилватели, които имат единия край на товара, свързан със земната линия.

Схема в мостов режим работи с по-добра ефективност в сравнение с усилвател с единичен край, тъй като натоварването или високоговорителят се превключват по натискащ начин, което позволява двойно люлеене на напрежението за всеки алтернативен честотен импулс.

Това всъщност позволява на високоговорителя да произвежда 4 пъти повече мощност от еднократна версия при идентични обстоятелства или спецификации.

Възможността за постигане на такава увеличена мощност позволява на усилвателя да работи без етап на ограничител на тока и следователно без нежелано изрязване.

Допълнително предимство на диференциалния мостов изход е отсъствието на нетен постоянен ток през свързания високоговорител. Това се случва, тъй като VO1 и VO1 са предубедени при еднакви нива на напрежение, което е VDD / 2 в настоящия случай. Това позволява на усилвателя да работи без изходен свързващ кондензатор, което иначе става задължително при усилватели с единичен край.

Разбиране на работата на компонентите и спецификациите

Ри е инвертиращият входен резистор, който се използва за задаване на усилването на затворения контур заедно с Rf. Освен това този резистор също така изпълнява функция на високочестотен филтър с Ci при fC = 1 / (2π RiCi).

Там образува входния свързващ кондензатор, позициониран да блокира постояннотока и да позволи променлива честота на звука през входните щифтове. Този кондензатор също така позволява високочестотен филтър във връзка с Ri при fC = 1 / (2π RiCi).

Rf се превръща в съпротивление с обратна връзка, което фиксира усилването на затворения контур с помощта на Ri.

Cs действа като захранващ байпасен кондензатор и осигурява пулсиращо филтриране на захранването.

Cb се позиционира като кондензатор на байпасния пин и този кондензатор налага филтриране за полузахранване

Абсолютен максимален рейтинг

Максималният допустим рейтинг за тази схема е обяснен по-долу:

Максималното захранващо напрежение е 6V, типичното работно напрежение е 5V
Минималните и максималните допустими температурни нива са съответно -65 и 150 градуса по Целзий.
Входният музикален сигнал от USB може да бъде между -0,3 V и 5,3 V
Максималното разсейване на мощността е вътрешно ограничено, така че няма нужда да се притеснявате по този проблем.

Електрически характеристики:

V dd означава захранващото напрежение, което обикновено е в рамките на 2V и 5.5V.

Аз dd е токът на покой, консумиран от входното захранване от интегралната схема и това може да е между 6.5mA до 10mA

Аз sd е символът за тока на изключване, когато потенциалът на щифт # 1 стане равен на Vdd, изключването се инициира, което води до намаляване на консумацията до 0.6uA

V os се отнася до изходно компенсирано напрежение и се инициира, когато Vin = 0V, и може да бъде 5V обикновено и 50mV в ограничен режим.

P 0 е изходната мощност и е около 3 вата, когато натоварването е 8 омов високоговорител

THD + N показва общото хармонично изкривяване, което е в рамките на 0,13 до 0,25% с честотен диапазон от 20Hz до 20kHz.

PSRR ни дава коефициент на отхвърляне на захранването за Vdd при 5V типично и това е около 60dB.

Прототипно изображение на 5V USB усилвател: