DIY 2.1 klasse AB hifi-audioversterker - minder dan $ 5: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Hallo iedereen! Vandaag laat ik je zien hoe ik een audioversterker heb gebouwd voor een 2.1-kanaals systeem (links-rechts en subwoofer). Na bijna 1 maand onderzoek, ontwerpen en testen ben ik tot dit ontwerp gekomen.

In deze instructable zal ik je door het ontwerpproces van de versterker leiden. Eerst laat ik u zien hoe u de perfecte IC voor uw project kunt selecteren. Vervolgens laat ik u zien hoe u de juiste waarden voor alle componenten in het circuit kunt vinden en hoe u de versterking en andere parameters kunt wijzigen. Ten slotte zal ik u enkele tips geven om elk type ruis te verwijderen.

Na het doorlopen van de hele instructable, kan iedereen zijn eigen versterker ontwerpen voor verschillende toepassingen. Ik zal proberen dit instructable zo kort mogelijk en gemakkelijk te begrijpen voor iedereen te maken.

Goed genoeg voor de introductie. Laten we beginnen

Stap 1: IC selecteren voor versterker

Oké, dus iedereen kan verwarren tussen de verschillende opties die beschikbaar zijn voor audioversterker-IC's. Het is een moeilijke taak om verschillende datasheets te doorlopen. Dus hier is een samenvatting van mijn analyse voor enkele beroemde IC's in India.

Top audioversterker IC's:

1. TDA7294-gegevensblad

• 100V - 100W DMOS-audioversterker met demping
• Kortsluitingsbeveiliging
• Kan 200W parallel leveren

2. LM3886-gegevensblad

• Hoogwaardige 68 W audio-eindversterker met demping
• Breed voedingsbereik 20V - 94V
• Signaal-ruisverhouding ≥ 92dB
• Beste geluidskwaliteit

3. LA4440/CD4440 Gegevensblad

• Ingebouwde 2 kanalen (dubbel) voor gebruik in stereo- en brugversterkertoepassingen.
• Dubbel: 6 W × 2 (typ.); Brug: 19 W (typ.)
• Minimum aantal externe onderdelen vereist

4. TDA2050Gegevensblad

• 32 W hifi-audioversterker
• Breed bereik voedingsspanning, tot 50 V
• Goedkoop en makkelijk te vervangen

5. TDA2030Gegevensblad

• 14 W hifi-audioversterker
• Breed bereik voedingsspanning, tot 36 V
• Goedkoop en makkelijk te vervangen
• Kan worden overbrugd voor meer vermogen

Houd bij het selecteren van een IC rekening met uw verwachting van de versterker en het doel van uw project. Als je een versterker met een hoog wattage wilt met de beste geluidskwaliteit in zijn klasse, ga dan voor TDA7294 of LM3886. Maar als u alleen een luidspreker van 5 W, 10 W of 20 W wilt aansturen, zijn de 4e en 5e optie het beste voor u. Je kunt ook LA4440 overwegen als je een eenvoudiger circuit wilt (zowel linker- als rechterkanaal in één IC).

Over het algemeen moet u een versterker kiezen die een vermogen kan leveren dat gelijk is aan tweemaal het vermogen van de luidspreker. Dit betekent dat een luidspreker met een impedantie van 8 ohm en een vermogen van 5 watt een versterker nodig heeft die 10 watt kan produceren bij een belasting van 8 ohm. Voor een stereopaar luidsprekers moet de versterker een vermogen hebben van 10 watt per kanaal bij 8 ohm.

Wil je meer weten over versterkers, klik dan hier

Stap 2: Onderdelen en gereedschappen

Ik wil twee 5W-luidsprekers aansturen voor linker- en rechterkanalen die ik heb geëxtraheerd uit een oude CRT-tv. Dus TDA2030 is het beste voor mij, maar je kunt TDA2050 ook kiezen voor het bouwen van linker- en rechterkanalen.

Gereedschap -

1. Multimeter
2. Soldeerstation
3. Heet lijmpistool
4. Tang
5. Snijder
6. Krimpkous

Voor TDA2030 Stereo Versterker (Links+Rechts)-

1. TDA2030 (2)
2. Luidsprekers (2)
3. Preboard
4. 3,5 mm stereo-aansluiting
5. 1N4007 Diode (2*2)
6. Potentiometer of Trimpot 10K/22K (2)
7. Potentiometerknop (optioneel)
8. Weerstand 10 (1*2), 100k (4*2), 3.7k (1*2)
9. Keramische condensator 100nF (2*2)
10. Elektrolytische condensator 1uF(1*2), 100uF(1*2), 2uF(1*2), 22uF(1*2), 2200uF(1*2)
11. Voeding: Transformator of DC adapter 12V 2Amp(min)
12. Koellichaam (2)

Voor TDA2050 Subwoofer-

1. TDA2050 (1)
2. Subwoofer (1)
3. Preboard
4. Potentiometer of Trimpot 10K/22K (1)
5. Potentiometerknop (optioneel)
6. Weerstand 10(1), 100k(4), 3.3k(1)
7. Keramische condensator 100nF(2)
8. Elektrolytische condensator 1uF(1), 1000uF(2), 2uF(1*2), 22uF(1)
9. Voeding: Transformator of DC adapter 24V 2Amp (aanbevolen)
10. Koellichaam

Voor laagdoorlaatfilter -

1. RC4558 (1)
2. Weerstand: 100K(2), 560(2), 22K(1)
3. Condensator: 1uF(1), 104j(2)
4. Gesplitste voeding 9V tot 12V

Laten we nu beginnen met de TDA2030-versterker.

Stap 3: Stereoversterkercircuit

Volgens de datasheet kan de TDA2030 9 Watt afgeven aan 8 Ω speakers met 0,5% vervorming op een 14 V voeding.

Eigenlijk kunt u een basistoepassingscircuit krijgen voor bijna elke IC in de datasheet. In de datasheet van de TDA2030 staan twee circuits, een met een enkele voeding en een andere met een gesplitste voeding. U kunt elk circuit kiezen volgens uw behoeften. Ik ga een enkel voedingscircuit gebruiken omdat ik het zal voeden met een 12 DC-adapter. Voor de split voeding heb je een 12-0-12 trafo nodig.

Laten we eerst het circuit simuleren. Dus we konden zien hoe het werkte. Het schakelschema is gemaakt met Proteus.

Test alles uit en zorg ervoor dat je schakeling gaat werken voordat je gaat solderen.

Opmerking: C2- en R7-draden zijn niet aangesloten. (Simulatie Afb.)

Stap 4: Het circuit wijzigen

Laten we eens kijken wat de beste waarden zijn voor de componenten in het circuit. Ik zal het bovenstaande schema gebruiken, dat hetzelfde is als dat in de datasheet, maar met een paar aanpassingen om versterking, bandbreedte in te stellen en ruis weg te filteren.

1. Winst

Het circuit in de datasheet heeft een versterking van 33 en zal vervorming veroorzaken. Een goede versterking om thuis te luisteren is ongeveer 27 tot 30 dB. Deze instelling is niet hoog genoeg om vervorming te veroorzaken en geeft u een goed volumebereik.

Versterking = 1+R1/R2if R1 = 100kthen, R2 = 3.7k

2. Het Zobel-netwerk

Een Zobel-netwerk helpt oscillatie te voorkomen die kan optreden door de parasitaire inductie van luidsprekerdraden. Het fungeert ook als een filter om te voorkomen dat radio-interferentie die wordt opgevangen door de luidsprekerdraden, via de feedbacklus naar de inverterende ingang gaat. C6 en R8 vormen een Zobel-netwerk aan de uitgang van de versterker.

C6 = 100nF en R8 = 10ohms, wat een afsnijfrequentie (fc) geeft van:

fc = 1/(2*pi*R*C)fc = 159KHz

159 kHz ligt boven de limiet van 20 kHz voor het menselijk gehoor en ver onder de radiofrequenties, dus deze waarden werken prima. Als de versterker oscilleert, zal R6 hoge stromen naar de aarde sturen, dus het moet een vermogen van minimaal 1 Watt hebben.

3. Bas

Condensator C7 in de afb. wordt gebruikt om de bas voor de luidsprekers in te stellen, hoe hoger de condensatorwaarde, hoe beter de basrespons van de luidsprekers. U kunt ook een variabele condensator gebruiken om de bas handmatig te wijzigen. (Deze bas is niet gerelateerd aan subwoofer)

Tip: Toen ik deze versterker aan het bouwen was, betwijfel ik waarom we die extra condensatoren en weerstanden gebruiken, wat ze doen en wat als we ze verwijderen. Je kunt deze vragen niet negeren als je een elektronicaliefhebber bent. Ga door pagina 10 paragraaf 4.3 in de datasheet om een globaal idee te krijgen.

Maar ik raad deze geweldige tutorial van Circuit Basics ten zeerste aan. Dit artikel behandelt alle vereiste details in de diepte.

Opmerking: ik zal bovenstaande afbeelding als referentie nemen in de komende stappen.

Stap 5: 3,5 mm-aansluiting aansluiten

Als je een audiokabel (met jack) of koptelefoon hebt, dan is een multimeter de beste optie om de connectiviteit te controleren en de G-L-R-connectiviteit te achterhalen. Als u geen audio-jackkabel heeft, kunt u mannelijke of vrouwelijke connectoren gebruiken.

Sluit de 3,5 mm-aansluiting aan op de telefoon en de open draden aan de andere kant op de versterker. Links naar links versterker en rechts naar rechts versterker met gemeenschappelijke gronden.

Controleer de bijgevoegde foto's ter referentie.

Stap 6: De versterker bouwen

Begin met bouwen met slechts één kanaal van onze stereoversterker. Bouw het circuit zorgvuldig op perfboard, u kunt de hulp gebruiken van PCB-ontwerpen die beschikbaar zijn in de datasheet. Als je twijfelt, kun je eerst een breadboard gebruiken om de schakeling te controleren. Maar onthoud dat als u het op het breadboard monteert, er veel open draden zijn die tot veel ruis in de luidspreker kunnen leiden. Denk dus niet dat het circuit verkeerd is als je gezoem of brom krijgt.

Voeg een potentiometer toe voor condensator C2 (stap 4 afb.) voor volumeregeling, het is ook zeer effectief om vervorming te verminderen. Ik heb voor dit doel een trimpot gebruikt en de waarde van de trimpot permanent zo ingesteld dat er geen vervorming optreedt bij het maximale telefoonvolume.

Nadat je het eerste kanaal hebt gecontroleerd en getest, herhaal je het proces en kloon je exact hetzelfde circuit op hetzelfde of een ander perfboard. Nu heb je twee monoversterkers, sluit de linkerkanaaldraad aan op de ene versterker en de rechterkanaaldraad op de andere versterker met gemeenschappelijke aarde op beide. Gebruik voor elk kanaal een andere trimpot en stel voor beide kanalen dezelfde trimpot-waarde in, zodat elk kanaal hetzelfde volume heeft.

U kunt een potentiometer (in plaats van trimpot) gebruiken als u het volume van de versterker vaak wilt wijzigen. Ik raad u aan om een Dual Taper Potentiometer te gebruiken om de linker- en rechteraudio tegelijkertijd handmatig te regelen.

Voeding: De voeding die u gaat gebruiken, moet het dubbele van het benodigde vermogen zijn, d.w.z. voor twee 5W-luidsprekers moet er een 20W-voeding zijn voor de beste resultaten.

Hier ga ik voor beide kanalen een 12V 2Amp DC-adapter (P=24W) gebruiken.

OPMERKING: Controleer Stap 9: Ruisonderdrukking, voordat u het circuit op perfboard voltooit.

Stap 7: Subwoofer-circuit