Tales From the Chip: เครื่องขยายเสียง LM1875: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ฉันรักแอมป์ชิปบางตัว - แพ็คเกจเล็ก ๆ ของพลังเสียงที่บริสุทธิ์ ด้วยส่วนประกอบภายนอกเพียงไม่กี่ชิ้น แหล่งจ่ายไฟที่สะอาด และฮีทซิงค์ที่แข็งแรง คุณจะได้เสียงคุณภาพระดับไฮไฟอย่างแท้จริง ซึ่งเทียบได้กับการออกแบบทรานซิสเตอร์ที่ซับซ้อนและไม่ต่อเนื่อง

ฉันลงรายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับประโยชน์ของแอมป์ชิปในเครื่องบรรณาการ LM386 ของฉัน ซึ่งอาจเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี ที่นี่ฉันจะเจาะลึกถึงสิ่งที่ทำให้ LM1875 ยอดเยี่ยมและวิธีสร้างวงจรอย่างง่าย ขี่ด๊อบบิน!

ขั้นตอนที่ 1: กล่าวสวัสดีกับ LM1875

LM1875 ("สิบแปด-เจ็ดสิบห้า") เป็นสัตว์ประหลาดของชิปในแพ็คเกจที่ถ่อมตัวและเป็นชิปที่ได้รับความนิยมมากในชุมชนเครื่องเสียง DIY แผ่นข้อมูลอย่างเป็นทางการ (PDF) อ้างว่าสามารถขับ 20W เป็นโหลด 8Ω ที่ได้รับ +-25V และสูงสุด 30W ที่มาพร้อมกับน้ำผลไม้พิเศษ +-5V… และทั้งหมดนั้นมีค่า THD น้อยกว่า 1% และหายากอย่างที่อาจเป็นได้ ฉันสามารถยืนยันการโอ้อวดในแผ่นข้อมูลได้ตรงจุด - ตัวเลขเหล่านี้สามารถเข้าถึงได้ค่อนข้างสะดวกสบายในความเป็นจริง (ให้ความเย็นที่ดีต่อสุขภาพ)

ขั้นตอนที่ 2: Pinout

แพ็คเกจ TO-220 ที่มีเพียง 5 พินนั้นง่ายต่อการต่อสาย:

1 - อินพุตเชิงลบ (-IN)

2 - อินพุตที่เป็นบวก (+IN)

อินพุต op-amp มาตรฐาน โดยอินพุตบวกรับสัญญาณเสียงและอินพุตเชิงลบผูกติดกับกราวด์

3 - อุปทานติดลบ (-Vee)

5 - อุปทานที่เป็นบวก (Vcc)

ที่นี่คุณป้อนแอมพลิฟายเออร์ด้วยแหล่งจ่ายคู่ นอกจากนี้ยังสามารถขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายเดียวโดยการผูกพิน 3 กับกราวด์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพอาจลดลง

4 - เอาต์พุต

นี่คือที่ที่คุณรับประทานอาหารด้วยสัญญาณขยายเสียงอันแสนหวาน

ขั้นตอนที่ 3: แผนผังและ BOM

นี่คือแผนผังอย่างง่ายสำหรับช่องสัญญาณเดียว สำหรับสเตอริโอ คุณจะต้องใช้สองช่องนี้

R1 และ R2 เป็นตัวต้านทานเกนที่ติดอยู่กับอินพุตกลับด้านของแอมพลิฟายเออร์ ค่า 22KΩ และ 1KΩ เพิ่มขึ้น 23:

กำไร = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

หากต้องการเปลี่ยนค่าเกน เพียงสลับ R1 ออกกับตัวต้านทานอื่นในช่วง kohm แล้วเสียบเข้ากับสูตร

CIC1 ถึง CIC4 เป็นตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนสำหรับ LM1875 ตัวเก็บประจุที่มีขนาดเล็กกว่า (100nF) จะกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงบนรางจ่ายไฟ ในขณะที่ฝาครอบที่ใหญ่กว่า (220uF) เป็นแหล่งพลังงานเพื่อทำให้การจุ่มในแหล่งจ่ายไฟเป็นไปอย่างราบรื่น ในวงจรการผลิต ฝาครอบเหล่านี้ควรวางไว้ใกล้กับพินอินพุตพลังงานของชิปมากที่สุด สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูบทความที่เข้าใจง่ายอย่างน่าประหลาดใจนี้โดย Analog Devices เกี่ยวกับเทคนิคการแยกส่วนที่เหมาะสม

ในทำนองเดียวกัน C1, C2, R2 และ R3 ก็มีไว้เพื่อกรองสัญญาณรบกวน ในขณะที่ R5 ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานแบบดึงลง ซึ่งช่วยให้มีทางเดินลงกราวด์หากไม่มีสัญญาณเชื่อมต่อ (การลดเสียงฮัม)

R6 และ C3 สร้างวงจร RC ซึ่งเป็นตัวกรองที่เอาความถี่วิทยุออกจากการป้อนกลับเข้าไปในวงจร และป้องกันการสั่นจากลำโพงไม่ให้กลับไปยังเครื่องขยายเสียง

_

บอม:

ไอซี: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: อิเล็กโทรไลต์ 10uF (หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟิล์มโพลีเอสเตอร์/โพรพิลีน)

C2: 47uF อิเล็กโทรไลต์

C3: 220nF X7R / ฟิล์ม

CIC1, CIC3: 220uF อิเล็กโทรไลต์

CIC2, CIC4: 100nF X7R / ฟิล์ม

_

คุณจะต้องมีวิธีป้อนเสียงเข้า - ฉันเก็บเกี่ยวแจ็ค 3.5 มม. จากอุปกรณ์เก่าและสร้างเบรกเอาต์ซึ่งเสียบเข้ากับเขียงหั่นขนมหรือคุณอาจตัดหัวออกจากสายสัญญาณเสียง 3.5 มม. เก่าแล้วเสียบส่วนหัว ปลายและเชื่อมต่อโดยตรง

นอกจากนี้ คุณจะต้องใช้จัมเปอร์ สายไฟ ลำโพง/ดัมมี่โหลด และพาวเวอร์ซัพพลายตามปกติ - PSU แบบตั้งโต๊ะที่เหมาะสมซึ่งสามารถจ่ายไฟ +/- 30V ได้จะเป็นประโยชน์

ในที่สุด - ฮีทซิงค์! ชิพแอมป์คลาส A/B ส่วนใหญ่ต้องการการระบายความร้อนอย่างมาก ดังนั้นให้หาฮีทซิงค์ที่ใหญ่กว่าที่คุณคิดว่าจำเป็นและเก็บไว้เพื่อจุดประสงค์ในการสร้างต้นแบบ

ขั้นตอนที่ 4: สร้างเขียงหั่นขนม

นี่คือเขียงหั่นขนมของฉัน …

…แต่ข้อจำกัดความรับผิดชอบ

นี่ไม่ใช่เลย์เอาต์ที่เหมาะสมที่สุด ตามหลักการแล้ว ส่วนประกอบควรอยู่ใกล้กันมากขึ้น และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแคปแยกส่วนโดยเฉพาะอย่างยิ่งอยู่ห่างจากพิน IC มากเกินไป อย่างไรก็ตาม ฉันกระจายออกไปเพื่อให้เข้าใจในรูปภาพได้ง่ายขึ้น และทำให้ฮีทซิงค์ที่ไม่สะดวกของฉันพอดี ผลลัพธ์นั้นใช้ได้สำหรับการทดสอบในช่วงเวลาสั้นๆ

ฉันวางรางรางปลั๊กไฟทั้งสองข้างไว้ที่ด้านหนึ่งของเขียงหั่นขนม เพื่อให้สามารถเก็บพื้นที่รอบๆ IC สำหรับฮีทซิงค์ได้ สิ่งนี้มีประโยชน์เพิ่มเติมในการทำให้รางทั้งทางบวก ลบ และภาคพื้นดินสามารถเข้าถึงได้ง่ายที่ด้านล่างของกระดาน

ขั้นตอนที่ 5: อย่าลืมฮีทซิงค์

ในการเตรียมฮีทซิงค์ ก่อนอื่นให้จัดวางบนกระดานแล้วทำเครื่องหมายว่าควรไปตรงไหนของรูเพื่อยึดเข้ากับไอซี จากนั้นเจาะรูและขัดพื้นผิวสัมผัสทั้งหมดด้วยกระดาษที่ละเอียดมากจนพื้นผิวเรียบและมันวาว

จากนั้น ใช้แหนบความร้อนจุดบนพื้นผิวสัมผัสและวางไมกาที่เป็นฉนวนไว้ด้านบนด้วยแหนบ - พยายามอย่าจับไมกาด้วยนิ้วของคุณ

สุดท้าย ใช้หมวกทรงสูง (หรือ "พุ่มไม้") น็อตและสลักเกลียวเพื่อยึดชิปเข้ากับฮีทซิงค์ มันควรจะแน่นพอที่จะไม่สามารถหมุน IC รอบ ๆ โบลต์ได้และไม่แน่นกว่านี้!

สุดท้าย ตรวจสอบอีกครั้งว่าแถบของชิปนั้นหุ้มฉนวนจากฮีทซิงค์โดยทำการทดสอบความต่อเนื่องกับมัลติมิเตอร์ของคุณ โดยใช้โพรบตัวหนึ่งบนแท็บฮีทซิงค์และอีกอันบนฮีทซิงค์เอง ไม่มีเสียงบี๊บ = ทำได้ดีมาก!

ขั้นตอนที่ 6: ทดสอบเลย

ตรวจสอบและตรวจสอบอีกครั้งว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดของคุณแน่นหนา และตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังส่งแรงดัน + และ - เข้าไปในรางที่ถูกต้อง ตั้งแหล่งจ่ายไฟไว้ที่ประมาณ +-10V ถอยกลับแล้วเปิดสวิตช์!

หากไม่มีควันระเบิดที่น่าตกใจปรากฏขึ้น คุณอาจทำสำเร็จ เล่นเพลงและฟังลำโพงทดสอบของคุณ หากแหล่งจ่ายไฟแบบตั้งโต๊ะของคุณมีแอมมิเตอร์ในตัว คุณสามารถดูได้ว่าแอมพลิฟายเออร์ของคุณกำลังดึงกระแสเท่าใดในช่วงเวลาใดก็ตาม - ลองเพิ่มระดับเสียงเพื่อดูการดึงกระแสที่เพิ่มขึ้น

ที่แรงดันไฟต่ำ คุณอาจจะเจอคลิปหนีบหรือการบิดเบือนรูปแบบอื่นๆ ได้เร็วกว่าในภายหลัง และในระดับเสียงที่สูงขึ้น เพลงของคุณจะฟังดูแย่พอสมควร เพิ่มแรงดันไฟอย่างช้าๆ - LM1875 รองรับ +-25V ได้เหมือนแชมป์ ดังนั้นหากคุณมีฮีทซิงค์ที่ดี ก็ไม่ต้องกังวลอะไร

แรงดันขาออก

ฉันรันเอาต์พุตเป็นโหลดจำลองขนาดยักษ์ (ตัวต้านทาน 300W, 8Ω) และกำหนดขอบเขตเอาต์พุต ด้วยคลื่นไซน์เวฟ 1kHz ที่จุดสูงสุด 810mV LM1875 ให้จุดสูงสุด 20.15V ที่น่านับถือและสะอาด (14.32V RMS) แก่ฉันที่เอาต์พุต - มากกว่าการตั้งค่าเกนของเราเพียงเล็กน้อย

พลัง

ในแง่ของพลังงานสะอาด ฉันทำให้…

กำลัง RMS = Vrms^2 / R= 14.32^2 / 8= 25.63W

…แค่อายของ 26W! ไม่เลวเลย

ณ จุดนี้ ฉันต้องการดูว่าฉันสามารถไปถึงเครื่องหมาย LM1875 30W ในตำนานได้หรือไม่ แต่ก่อนอื่น ฉันต้องเปลี่ยนฮีทซิงค์กับสิ่งที่มั่นใจกว่านี้เล็กน้อย…

ขั้นตอนที่ 7: สัตว์ประหลาดทองแดง