Amplificador de áudio de alta fidelidade DIY 2.1 Classe AB - Menos de $ 5: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Ei pessoal! Hoje vou mostrar como construí um amplificador de áudio para um sistema de 2.1 canais (esquerda-direita e subwoofer). Depois de quase 1 mês de pesquisa, design e testes, cheguei a este design.

Neste instrutível, vou orientá-lo no processo de design do amplificador. Primeiro, vou mostrar como selecionar o CI perfeito para o seu projeto. Em seguida, mostrarei como encontrar os valores corretos para todos os componentes do circuito e como alterar o ganho e outros parâmetros. Para finalizar, vou te dar algumas dicas para remover qualquer tipo de ruído.

Depois de passar por todo o instrutível, qualquer pessoa pode projetar seu próprio amplificador para diferentes aplicações. Tentarei fazer com que isso seja o mais breve possível e fácil de entender para todos.

Ok o suficiente para a introdução. Vamos começar

Etapa 1: Seleção de IC para amplificador

Ok, então qualquer um pode confundir as várias opções disponíveis para CIs amplificadores de áudio. É uma tarefa difícil passar por várias planilhas de dados. Portanto, aqui está um resumo da minha análise para alguns CIs famosos na Índia.

Principais CIs amplificadores de áudio:

1. Folha de dados TDA7294

• Amplificador de áudio DMOS 100V - 100W com mudo
• Proteção contra curto-circuito
• Pode fornecer 200W em paralelo

2. Folha de dados LM3886

• Amplificador de potência de áudio de 68 W de alto desempenho com mudo
• Ampla faixa de alimentação 20V - 94V
• Relação sinal-ruído ≥ 92dB
• Melhor qualidade de som

3. Folha de dados LA4440 / CD4440

• 2 canais integrados (duplos) que permitem o uso em aplicações de amplificador de ponte e estéreo.
• Dual: 6 W × 2 (típico); Ponte: 19 W (típico)
• Número mínimo de peças externas necessárias

4. Folha de dados TDA2050

• Amplificador de áudio hi-fi de 32 W
• Tensão de alimentação de ampla faixa, até 50 V
• Barato e fácil de substituir

5. Folha de dados TDA2030

• Amplificador de áudio hi-fi de 14 W
• Tensão de alimentação de ampla faixa, até 36 V
• Barato e fácil de substituir
• Pode ser interligado para mais potência

Ao selecionar um IC, considere sua expectativa do amplificador e o propósito de seu projeto. Se você deseja um amplificador de alta potência com a melhor qualidade de som da classe, opte por TDA7294 ou LM3886. Mas, se você deseja apenas dirigir um alto-falante de 5W, 10W ou 20W, a 4ª e a 5ª opções são as melhores para você. Você também pode considerar o LA4440 se quiser um circuito mais simples (canais esquerdo e direito em um único IC).

Geralmente, você deve escolher um amplificador que pode fornecer potência igual a duas vezes a potência nominal do alto-falante. Isso significa que um alto-falante com uma impedância de 8 ohms e uma classificação de 5 watts exigirá um amplificador que pode produzir 10 watts em uma carga de 8 ohms. Para um par de alto-falantes estéreo, o amplificador deve ser avaliado em 10 watts por canal em 8 ohms.

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Etapa 2: Peças e Ferramentas

Quero dirigir dois alto-falantes de 5W para os canais esquerdo e direito que extraí de uma velha TV CRT. Portanto, o TDA2030 é o melhor para mim, mas você também pode escolher o TDA2050 para criar canais esquerdo e direito.

Ferramentas -

1. Multímetro
2. Estação de solda
3. Pistola de cola quente
4. Alicate
5. Cortador
6. Tubulação encolhida

Para amplificador estéreo TDA2030 (esquerda + direita) -

1. TDA2030 (2)
2. Alto-falantes (2)
3. Pré-embarque
4. Jack estéreo de 3,5 mm
5. Diodo 1N4007 (2 * 2)
6. Potenciômetro ou Trimpot 10K / 22K (2)
7. Botão do potenciômetro (opcional)
8. Resistor 10 (1 * 2), 100k (4 * 2), 3,7k (1 * 2)
9. Capacitor de cerâmica 100nF (2 * 2)
10. Capacitor eletrolítico 1uF (1 * 2), 100uF (1 * 2), 2uF (1 * 2), 22uF (1 * 2), 2200uF (1 * 2)
11. Fonte de alimentação: transformador ou adaptador DC 12V 2Amp (min)
12. Dissipador de calor (2)

Para subwoofer TDA2050 -

1. TDA2050 (1)
2. Subwoofer (1)
3. Pré-embarque
4. Potenciômetro ou Trimpot 10K / 22K (1)
5. Botão do potenciômetro (opcional)
6. Resistor 10 (1), 100k (4), 3,3k (1)
7. Capacitor de cerâmica 100nF (2)
8. Capacitor eletrolítico 1uF (1), 1000uF (2), 2uF (1 * 2), 22uF (1)
9. Fonte de alimentação: transformador ou adaptador DC 24V 2Amp (sugerido)
10. Dissipador de calor

Para filtro passa-baixo -

1. RC4558 (1)
2. Resistente: 100K (2), 560 (2), 22K (1)
3. Capacitor: 1uF (1), 104j (2)
4. Divida a fonte de alimentação 9V a 12V

Agora vamos começar com o amplificador TDA2030.

Etapa 3: Circuito Amplificador Estéreo

De acordo com a ficha técnica, o TDA2030 pode produzir 9 Watts em alto-falantes de 8 Ω com 0,5% de distorção em uma fonte de alimentação de 14 V.

Na verdade, você pode obter um circuito de aplicação básico para quase todos os CI na folha de dados. Na ficha técnica do TDA2030, existem dois circuitos, um com fonte de alimentação única e outro com fonte de alimentação dividida. Você pode escolher qualquer circuito de acordo com suas necessidades. Vou usar um único circuito de alimentação porque vou alimentá-lo com um adaptador de 12 DC. Para a fonte de alimentação dividida, você precisará de um transformador 12-0-12.

Primeiro, vamos simular o circuito. Então, pudemos ver como funcionou. O diagrama do circuito foi feito com Proteus.

Teste tudo e certifique-se de que seu circuito está funcionando antes de iniciar a soldagem.

Observação: os fios C2 e R7 não estão conectados. (Simulação Fig.)

Etapa 4: Modificando o circuito

Vamos descobrir os melhores valores para os componentes do circuito. Vou usar o esquema acima, que é o mesmo da folha de dados, mas com algumas modificações para definir o ganho, a largura de banda e ajudar a filtrar o ruído.

1. Ganho

O circuito na folha de dados tem um ganho de 33 e causará distorção. Um bom ganho para ouvir em casa é em torno de 27 a 30dB. Esta configuração não é alta o suficiente para causar distorção e fornecerá uma boa faixa de volume.

Ganho = 1 + R1 / R2if R1 = 100k então, R2 = 3,7k

2. A Rede Zobel

Uma rede Zobel ajuda a prevenir a oscilação que pode ocorrer a partir da indução parasitária dos fios das caixas acústicas. Ele também atua como um filtro para evitar que a interferência de rádio captada pelos fios do alto-falante chegue à entrada inversora através do loop de feedback. C6 e R8 formam uma rede Zobel na saída do amplificador.

C6 = 100nF e R8 = 10ohms, o que dá uma frequência de corte (fc) de:

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

159 kHz está acima do limite de 20 kHz da audição humana e bem abaixo das frequências de rádio, portanto, esses valores funcionarão bem. Se o amplificador oscilar, o R6 estará passando altas correntes para o solo, portanto, deve ter uma potência nominal de pelo menos 1 Watt.

3. Baixo

Capacitor C7 na fig. é usado para definir os graves dos alto-falantes, quanto mais alto o valor do capacitor, melhor a resposta de graves dos alto-falantes. Você também pode usar um capacitor variável para alterar os graves manualmente. (Este baixo não está relacionado ao subwoofer)

Dica: quando eu estava construindo este amplificador, duvido por que estamos usando esses capacitores e resistores extras, o que eles fazem e se os removemos. Você não pode ignorar essas perguntas se for um entusiasta da eletrônica. Vá até a página 10, seção 4.3 na folha de dados para ter uma ideia aproximada.

Mas eu recomendo altamente este tutorial incrível do Circuit Basics. Este artigo cobre todos os detalhes necessários em profundidade.

Observação: tomarei a figura acima como referência nas próximas etapas.

Etapa 5: conectando o jaque de 3,5 mm

Se você tiver um fio de áudio (com conector) ou fones de ouvido, o multímetro é a melhor opção para verificar a conectividade e descobrir a conectividade do G-L-R. Se você não tiver um fio de áudio, poderá usar conectores macho ou fêmea.

Conecte o conector de 3,5 mm ao telefone e os outros fios abertos ao amplificador. Amplificador da esquerda para a esquerda e amplificador da direita para a direita com áreas comuns.

Verifique as fotos em anexo para referência.

Etapa 6: Construindo o Amplificador

Comece a construir com apenas um canal de nosso amplificador estéreo. Construa cuidadosamente o circuito no perfboard, você pode ter a ajuda dos designs de PCB disponíveis na ficha técnica. Se você tiver dúvidas, primeiro pode usar uma placa de ensaio para verificar o circuito. Mas lembre-se de que montá-lo na placa de ensaio terá muitos fios abertos, o que pode causar muito ruído no alto-falante. Portanto, não pense que o circuito está errado quando você ouvir um zumbido ou zumbido.

Adicione um potenciômetro antes do capacitor C2 (Etapa 4 Fig.) Para controle de volume, também é muito eficaz para reduzir a distorção. Usei um trimpot para essa finalidade e configurei permanentemente o valor do trimpot de forma que não haja distorção no volume máximo do telefone.

Após verificar e testar o primeiro canal, repita o processo e clone exatamente o mesmo circuito no mesmo ou em outro perfboard. Agora que você tem dois amplificadores mono, conecte o fio do canal esquerdo a um amplificador e o fio do canal direito ao outro amplificador com aterramento comum a ambos. Use trimpot diferente para cada canal e defina o mesmo valor de trimpot para ambos os canais para que cada canal tenha o mesmo volume.

Você pode usar um potenciômetro (em vez do trimpot) se quiser alterar o volume do amplificador com frequência. Eu sugiro que você use um Potenciômetro Dual Taper para controlar manualmente o áudio esquerdo e direito ao mesmo tempo.

Fonte de alimentação: A fonte de alimentação que você vai usar deve ser o dobro da potência necessária, ou seja, para dois alto-falantes de 5W, deve haver uma fonte de alimentação de 20W para melhores resultados.

Aqui vou usar um adaptador DC 12V 2Amp (P = 24W) para ambos os canais.

NOTA: Verifique a Etapa 9: Redução de ruído, antes de finalizar o circuito no perfboard.

Etapa 7: Circuito Sub-Woofer