Contes del xip: amplificador d'àudio LM1875: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

M'encanten alguns amplificadors de xips: petits paquets de pura potència d'àudio. Amb només uns quants components externs, una font d’alimentació neta i un fort dissipador de calor, podeu obtenir un so de qualitat d'alta fidelitat que rivalitza amb dissenys de transistors discrets i complexos.

Vaig entrar en una mica més de detalls sobre el benefici dels amplificadors de xips en el meu tribut LM386, que podria ser un bon lloc per començar. Aquí, aprofundiré en allò que fa que el LM1875 sigui tan fantàstic i com construir un circuit senzill. Passeja, Dobbin!

Pas 1: digueu Hola al LM1875

El LM1875 ("divuit-setanta-cinc") és un monstre d'un xip en un paquet molt modest i un altre xip molt estimat a la comunitat d'àudio de bricolatge. El full de dades oficial (PDF) reclama la capacitat de conduir 20W en càrregues de 8Ω donades + -25V, i fins a 30W subministrades amb un + -5V de suc extra … i tot a menys de l’1% THD. I, per rar que pugui ser, puc confirmar que la presumència del full de dades és perfecta: en realitat es pot arribar a aquestes xifres amb força comoditat (donat un refredament saludable).

Pas 2: fixació

El paquet TO-220, amb només 5 pins, és fàcil de connectar:

1 - Entrada negativa (-IN)

2 - Entrada positiva (+ IN)

Entrades d’amplificador operacional estàndard, amb l’entrada positiva que rep el senyal d’àudio i l’entrada negativa lligada a terra.

3 - Subministrament negatiu (-Vee)

5 - Subministrament positiu (Vcc)

Aquí alimentareu l'amplificador, idealment amb una alimentació dual. També es pot accionar mitjançant un únic subministrament lligant el pin 3 a terra, tot i que el rendiment en pot patir.

4 - Sortida

Aquí és on sopareu amb un senyal amplificat i dolç.

Pas 3: esquema i llista de materials

Aquí teniu un esquema senzill per a un sol canal: per a equips estèreo en necessiteu dos.

R1 i R2 són les resistències de guany connectades a l'entrada inversora de l'amplificador. Els valors de 22KΩ i 1KΩ funcionen fins a obtenir un guany de 23:

Guany = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Per canviar el guany, simplement canvieu R1 amb una altra resistència del rang de kohm i connecteu-lo a la fórmula.

CIC1 a CIC4 són els condensadors de desacoblament del LM1875. El condensador més petit (100nF) filtra el soroll d’alta freqüència al carril d’alimentació, mentre que el tap més gran (220uF) proporciona una font d’energia per suavitzar les baixades de la font d’alimentació. En un circuit de producció, aquests taps s’han de col·locar el més a prop possible dels pins d’entrada d’alimentació del xip. Per obtenir més informació, consulteu aquest article sorprenentment fàcil d’entendre d’Analog Devices sobre tècniques de desacoblament adequades.

De la mateixa manera, C1, C2, R2 i R3 hi són per filtrar el soroll, mentre que R5 actua com una resistència desplegable, permetent un camí cap a terra si no hi ha cap senyal connectat (reducció del zumbit).

R6 i C3 formen un circuit RC, un filtre que elimina les freqüències de ràdio que s’alimenten al circuit i evita que les oscil·lacions de l’altaveu tornin a l’amplificador.

_

Matèria:

IC: LM1875

R1: 22 kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1 kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22 kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: 10uF electrolític (o preferiblement, pel·lícula de polièster / polipropilè)

C2: 47uF electrolític

C3: 220nF X7R / pel·lícula

CIC1, CIC3: 220uF electrolític

CIC2, CIC4: 100nF X7R / pel·lícula

_

Necessitareu una manera d’introduir àudio: he agafat una presa de 3,5 mm d’un dispositiu antic i he fet un brot que es connecta directament a una placa de configuració, o bé podeu tallar el cap d’un antic cable d’àudio de 3,5 mm, enganxar-hi algunes capçaleres. els extrems i connecteu-lo directament.

A més, necessitareu els ponts habituals, cables, una càrrega altaveu / fictícia i una font d'alimentació; serà útil una font d'alimentació variable decent que pugui proporcionar +/- 30V.

Finalment, un dissipador de calor! La majoria de chipamps de classe A / B requereixen un refredament important, de manera que obteniu un dissipador de calor més gran del que creieu que necessitareu i manteniu-lo a l’abast per prototips.

Pas 4: construcció de taulers de pa

Així que aquí teniu la meva taula de treball …

… però DISCLAIMER

Aquest no és el disseny més òptim; idealment, els components haurien d’estar molt més junts i, en particular, els taps de desacoblament estan massa allunyats dels pins IC. Tot i això, l’he estès per facilitar la comprensió de les fotos i per ajustar el meu incòmode dissipador de calor. Els resultats són bons per a períodes curts de proves.

Vaig posar les dues tires de la barra de corrent en un dels laterals de la taula de treball, de manera que podia mantenir espai al voltant del CI per al dissipador de calor. Això té l'avantatge addicional de fer fàcilment accessibles els rails dedicats positius, negatius i terrestres a la part inferior del tauler.

Pas 5: no us oblideu del dissipador de calor

Per preparar un dissipador de calor, primer alineu-lo sobre el tauler i marqueu on ha d’anar el forat per fixar-lo al CI. A continuació, foradeu el forat i liureu tota la superfície de contacte amb paper molt fi fins que la superfície quedi llisa i brillant.

A continuació, apliqueu un punt de pasta tèrmica a la superfície de contacte i col·loqueu la mica aïllant a la part superior amb unes pinces; intenteu no manipular la mica amb els dits.

Per últim, utilitzeu un barret de copa (o "arbust"), una femella i un pern per fixar el xip al dissipador de calor. Ha d’estar prou ajustat perquè no es pugui girar l’IC al voltant del pern i no estrenyir-lo.

Finalment, comproveu que la pestanya del xip estigui aïllada del dissipador de calor fent una prova de continuïtat amb el multímetre, amb una sonda a la pestanya del dissipador de calor i l’altra al mateix dissipador de calor. Sense pit: bona feina!

Pas 6: proveu-ho

Comproveu i comproveu que totes les vostres connexions són sòlides i assegureu-vos que envieu tensió + i - als rails correctes. Ajusteu la font d'alimentació a uns + -10 V, parar-se i engegar-la.

Si no apareix cap erupció impactant de fum, probablement ho hàgiu aconseguit. Reprodueix música i escolta el teu altaveu de prova. Si la font d'alimentació del vostre banc té un amperímetre incorporat, podeu veure la quantitat de corrent que el vostre amplificador està captant en un moment donat. Proveu d'augmentar el volum per veure com augmenta el consum de corrent.

A baixes tensions, probablement us trobareu amb retalls o altres formes de distorsió més aviat que tard, i a volums més elevats la vostra música sonarà bastant horrible. Augmenteu lentament la tensió: el LM1875 maneja + -25V com un campió, de manera que si teniu un dissipador de calor decent, no hi hauria res de què preocupar-vos.

Voltatge de sortida

Vaig executar la sortida en una càrrega fictícia gegantina (una resistència de 300 W, 8 Ω) i vaig ampliar la sortida. Amb una ona sinusoïdal d'1 kHz a un pic de 810 mV, el LM1875 em va oferir un pic net de 20,15 V (14,32 V RMS) respectable i net a la sortida, només una mica per sobre de la nostra configuració de guany.

Potència

En termes de potència neta, faig que …

Potència RMS = Vrms ^ 2 / R = 14,32 ^ 2/8 = 25,63W

… només tímid de 26W! No està gens malament.

En aquest moment, volia veure si podia arribar a aquesta mítica marca LM1875 30W, però primer calia canviar el dissipador de calor amb alguna cosa una mica més tranquil·litzador …

Pas 7: El monstre de coure