USB 5V garso stiprintuvas kompiuterio garsiakalbiams

Garso stiprintuvai, skirti dirbti su 5 V maitinimo šaltiniu iš USB lizdo, pvz., Iš kompiuterio USB, vadinami USB stiprintuvais.

Šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip sukurti paprastą 3 vatų stiprintuvo grandinę, kurią galima maitinti tiesiogiai iš kompiuterio 5 V USB prievado, kad būtų galima valdyti 8 omų 3 vatų garsiakalbį. Galite sukurti keletą tokių grandinių ir naudoti jas kurdami stereo išvestį į porą 8 omų garsiakalbių.

Prašau Pasižymėk tai TDA2822 IC dabar yra pasenęs todėl pasirenkate grandinę, naudojančią šį IC aptartas projektas gali nebūti gera idėja. Tačiau dabartinis dizainas yra pagrįstas IC LM4871, kuris yra gausus, sužinokime pagrindines šio IC savybes ir veikimą

Pagrindinės funkcijos

• IC veikia be jokio jungimo kondensatoriai , arba „bootstrap“ kondensatoriai, arba „snubber“ kondensatoriai
• Tai demonstruoja ypatingą stabilumą per „Unity Gain“.
• Komplektuojama su WSON, VSSOP, SOIC arba PDIP pakuotėmis
• Leidžia nustatyti išorinį stiprinimo valdymo tinklą

Svarbios specifikacijos:

• „IC LM4871D“ skirtas valdyti garsiakalbius, kurių galia yra 3 omai arba 4 omai, esant 3 vatams
• Visos likusios serijos versijos yra nurodytos valdyti 1,5 vatų su 8 omų garsiakalbiu.
• IC išjungimo srovė paprastai nustatyta į 0,6uA
• Darbinės įtampos diapazonas yra nuo 2,0 V iki 5,5 V, puikiai tinkantis dirbti su kompiuterio USB jėga.
• Didžiausias bendrasis harmoninis iškraipymas esant 8 Ohm garsiakalbio apkrovai 1 kHz dažniu yra apie 0,5%

Pinout specifikacijos ir paketas

Šiame paveikslėlyje pateikiama išsami informacija apie IC, galimus paketų modelius ir išdėstymus:

5 V USB stiprintuvo grandinės veikimas

Dalių sąrašas

Visi rezistoriai yra 1/4 vatų arba 1/8 vatų, 1% MFR arba SMD

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

Kondensatoriai

• 0,39uF keramika = 1 ne
• 1uF / 16V tantalas = 2 nos

Puslaidininkis

IC LM4871 = 1 Nr

Kaip matyti iš pirmiau pateiktos schemos, LM4871 apima porą operaciniai stiprintuvai viduje, suteikiant vartotojui galimybę sukonfigūruoti stiprintuvą keliais nurodytais būdais.

Pirmojo stiprintuvo stiprinimas gali būti valdomas išoriškai, o antrasis stiprintuvas buvo prijungtas viduje su atvirkštiniu vienybės padidėjimu.

Pirmojo stiprintuvo uždaro ciklo stiprinimą galima nustatyti tinkamai parinkus santykio Rf / Ri reikšmes, tuo tarpu tas pats buvo užfiksuotas antrojo stiprintuvo viduje per porą 40K rezistorių.

Matome, kad stiprintuvo Nr. 1 išvestis sukonfigūruota kaip stiprintuvo Nr. 2 įvestis, leidžianti abiems stiprintuvams generuoti signalus, kurių reikšmės yra identiškos, nors jie gali būti 180 laipsnių ne fazės.

Dėl to IC diferencinis padidėjimas yra AVD = 2 * (Rf / Ri).

Paprastai bet kuriam stiprintuvui gali būti sukurtas „tiltinis režimas“, valdant prijungtą apkrovą deferentiškai per keletą išėjimų Vo1 ir Vo2.

Stiprintuvas, sukonfigūruotas tiltiniu režimu, turės kitokį veikimo principą, palyginti su tradiciniais vieno galo stiprintuvais, kurių vienas apkrovos galas yra sujungtas su įžeminimo linija.

Sujungto režimo grandinė veikia efektyviau, palyginti su vieno galo stiprintuvu, nes apkrova arba garsiakalbis perjungiami stumiant, todėl kiekvienam pakaitiniam dažnio impulsui gali būti dviguba įtampa.

Tai iš tikrųjų leidžia garsiakalbiui gaminti 4 kartus daugiau galios nei vienos versijos versija esant vienodoms aplinkybėms ar specifikacijoms.

Gebėjimas pasiekti tokią padidintą galią leidžia stiprintuvui veikti be a srovės ribotuvo stadija taigi ir be nepageidaujamo kirpimo.

Papildoma diferencijuoto tilto išėjimo nauda yra tai, kad prijungtame garsiakalbyje nėra neto nuolatinės srovės. Taip atsitinka, nes VO1 ir VO1 yra įtempti vienodais įtampos lygiais, tai yra VDD / 2 šiuo atveju. Tai leidžia stiprintuvui veikti be išėjimo jungiamojo kondensatoriaus, kuris kitu atveju tampa privalomas vieno galo stiprintuvuose.

Suprasti komponentų darbą ir specifikacijas

Ri yra invertuojantis įėjimo rezistorius, kuris naudojamas uždarojo ciklo stiprinimui nustatyti kartu su Rf. Be to, šis rezistorius taip pat įgyvendina aukšto dažnio filtro funkciją, kai Ci yra fC = 1 / (2π RiCi).

Ten formuoja įvesties jungiamąjį kondensatorių, kuris užblokuoja nuolatinę srovę ir leidžia garso AC kintamąjį dažnį per įvesties kontaktus. Šis kondensatorius taip pat įgalina aukšto dažnio filtrą kartu su Ri esant fC = 1 / (2π RiCi).

Rf tampa grįžtamojo ryšio pasipriešinimu, kuris fiksuoja uždaro ciklo stiprinimą Ri pagalba.

Cs veikia kaip tiekimo apeinantis kondensatorius ir užtikrina maitinimo šaltinio filtravimą.

Cb yra išdėstytas kaip apeinančio kaiščio kondensatorius ir šis kondensatorius priverčia filtruoti pusę tiekimo

Absoliučiai maksimalus įvertinimas

Didžiausias leistinas šios grandinės įvertinimas paaiškinamas toliau:

• Didžiausia maitinimo įtampa yra 6 V, tipinė darbinė įtampa yra 5 V
• Mažiausias ir didžiausias toleruojamas temperatūros lygis yra atitinkamai -65 ir 150 laipsnių Celsijaus.
• Įvesties muzikos signalas iš USB gali būti bet kur tarp -0,3 V ir 5,3 V
• Didžiausias energijos išsklaidymas yra viduje ribotas, todėl nereikia jaudintis dėl šios problemos.

Elektrinės charakteristikos:

V dd reiškia maitinimo įtampą, kuri paprastai yra 2 V ir 5,5 V ribose.

Aš dd yra ramybės srovė, kurią IC sunaudoja iš įėjimo maitinimo šaltinio ir kuri gali būti nuo 6,5mA iki 10mA

Aš sd yra išjungimo srovės simbolis, kai kaištis Nr. 1 potencialas tampa lygus Vdd, pradedamas išjungimas, dėl kurio vartojimas sumažėja iki 0,6uA

V os reiškia išėjimo poslinkio įtampą ir pradedama, kai Vin = 0V, ir paprastai gali būti 5V, o ribotame režime - 50mV.

P 0 yra išėjimo galia ir yra maždaug 3 vatai, kai apkrova yra 8 omų garsiakalbis

THD + N rodo bendrą harmoninį iškraipymą, kuris yra nuo 0,13 iki 0,25%, kai dažnių diapazonas yra nuo 20Hz iki 20kHz.

PSRR suteikia mums maitinimo šaltinio atmetimo santykį Vdd esant 5 V tipui, ir tai yra apie 60 dB.

5V USB stiprintuvo atvaizdo prototipas:

PCB išdėstymo rekomendacija:

Originalus straipsnis: www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4871.pdf