Příběhy z čipu: Zesilovač zvuku LM1875: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Miluji některé čipové zesilovače - malé balíčky čistého zvukového výkonu. S pouhými několika externími součástmi, čistým napájecím zdrojem a velkým chladičem získáte skutečně kvalitní hi-fi zvuk, který soupeří se složitými, diskrétními tranzistory.

Šel jsem trochu podrobněji o výhodě čipových zesilovačů v mém hold LM386 - to by mohlo být dobré místo pro začátek. Zde se ponořím přímo do toho, v čem je LM1875 tak skvělý a jak vybudovat jednoduchý obvod. Jezdi, Dobbine!

Krok 1: Pozdravte LM1875

LM1875 („osmnáct sedmdesát pět“) je monstrum čipu ve velmi nenáročném balení a další velmi oblíbený čip v audio komunitě DIY. Oficiální datový list (PDF) tvrdí, že je možné napájet 20 W do 8Ω zátěže při +25 V a až 30 W s přídavkem +5 V šťávy… a to vše při méně než 1% THD. A jakkoli to může být vzácné, mohu potvrdit, že vychloubání v datasheetu je na místě - těchto čísel lze ve skutečnosti dosáhnout docela pohodlně (vzhledem k nějakému zdravému ochlazení).

Krok 2: Pinout

Balíček TO-220 s pouhými 5 piny je snadné zapojit:

1 - Negativní vstup (-IN)

2 - pozitivní vstup (+IN)

Standardní vstupy zesilovače s kladným vstupem přijímajícím zvukový signál a záporným vstupem spojeným se zemí.

3 - Záporná nabídka (-Vee)

5 - Pozitivní nabídka (Vcc)

Zde napájíte zesilovač, ideálně s duálním napájením. Může být také poháněn jediným napájením spojením kolíku 3 se zemí, ale výkon může utrpět.

4 - Výstup

Zde se najíte na nějakém sladkém, sladkém zesíleném signálu.

Krok 3: Schéma a kusovník

Zde je jednoduché schéma pro jeden kanál - pro stereo budete potřebovat dva z nich.

R1 a R2 jsou ziskové odpory připojené k invertujícímu vstupu zesilovače. Hodnoty 22KΩ a 1KΩ pracují se ziskem 23:

Zisk = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Chcete -li změnit zesílení, jednoduše vyměňte R1 za jiný odpor v rozsahu kohmů a zapojte jej do vzorce.

Oddělovací kondenzátory pro LM1875 jsou CIC1 až CIC4. Menší kondenzátor (100nF) filtruje vysokofrekvenční šum na napájecí liště, zatímco větší kryt (220uF) poskytuje zdroj energie pro vyhlazení poklesů napájení. Ve výrobním obvodu by tyto čepice měly být umístěny co nejblíže kolíkům napájecího vstupu čipu. Další informace najdete v tomto překvapivě snadno srozumitelném článku společnosti Analog Devices o správných technikách oddělení.

Podobně jsou zde C1, C2, R2 a R3 k filtrování šumu, zatímco R5 funguje jako stahovací odpor, což umožňuje cestu k zemi, pokud není připojen žádný signál (redukce šumu).

R6 a C3 tvoří RC obvod, filtr, který odstraňuje rádiové frekvence ze zpětného toku do obvodu a zabraňuje návratu oscilací z reproduktoru do zesilovače.

_

Kusovník:

IC: LM1875

R1: 22 kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1 kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22 kΩ

R6: 1Ω, 1W

Elektrolytický C1: 10uF (nebo nejlépe polyester/polypropylenový film)

C2: 47uF elektrolytický

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolytický

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Budete potřebovat způsob, jak přenést zvuk - sklidil jsem 3,5mm jack ze starého zařízení a udělal jsem si breakout, který se zapojí přímo do prkénka, nebo můžete odříznout hlavu ze starého 3,5mm audio kabelu, nalepit pár záhlaví konce a připojte jej přímo.

Budete také potřebovat obvyklé propojky, vodiče, reproduktor/atrapu zátěže a napájecí zdroj - bude užitečný slušný variabilní napájecí zdroj, který může poskytovat +/- 30V.

Konečně - chladič! Většina čipových zesilovačů třídy A/B vyžaduje výrazné chlazení, takže si pořiďte větší chladič, než si myslíte, že budete potřebovat, a ponechte si ho pro účely prototypování.

Krok 4: Breadboard Build

Takže tady je moje prkénko…

… ale ODMÍTNUTÍ

Toto není nejoptimálnější rozložení - v ideálním případě by komponenty měly být mnohem blíže u sebe a zejména oddělovací čepičky jsou příliš daleko od pinů IC. Nicméně jsem to rozložil, aby to bylo na fotkách srozumitelnější, a aby se můj nešikovný chladič hodil. Výsledky jsou v pořádku po krátkou dobu testování.

Položil jsem oba pásy napájecí lišty na jednu stranu prkénka, abych mohl ponechat prostor kolem integrovaného obvodu pro chladič. To má další výhodu v tom, že vyhrazené kladné, záporné a uzemňovací lišty jsou snadno dostupné podél spodní části desky.

Krok 5: Nezapomeňte na chladič

Chcete -li připravit chladič, nejprve jej postavte na desku a označte, kam by měl otvor směřovat, aby byl zajištěn k integrovanému obvodu. Poté vyvrtejte otvor a celou kontaktní plochu obrouste velmi jemným papírem, dokud nebude povrch hladký a lesklý.

Dále naneste na kontaktní povrch tečku tepelné pasty a pomocí pinzety umístěte izolační slídu nahoru - snažte se slídu nemanipulovat prsty.

Nakonec použijte cylindr (nebo „pouzdro“), matici a šroub, který čip připevní k chladiči. Mělo by být dostatečně těsné, aby se integrovaný obvod nemohl otáčet kolem šroubu, a už vůbec ne těsněji!

Nakonec dvakrát zkontrolujte, zda je výčnělek čipu izolován od chladiče provedením testu spojitosti s vaším multimetrem - jednou sondou na úchytce chladiče a druhou na samotném chladiči. Žádné pípnutí = dobrá práce!

Krok 6: Otestujte to

Zkontrolujte a znovu zkontrolujte, zda jsou všechna vaše připojení pevná, a ujistěte se, že posíláte + a - napětí na správné kolejnice. Nastavte napájení přibližně na +-10 V, ustupte a zapněte!

Pokud se neobjeví žádný šokující výbuch kouře, pravděpodobně jste uspěli. Pusťte si hudbu a poslouchejte testovacího reproduktoru. Pokud má váš stolní napájecí zdroj vestavěný ampérmetr, můžete vidět, kolik proudu váš zesilovač v daném okamžiku odebírá - zkuste zvýšit hlasitost, aby se aktuální odběr zvýšil.

Při nízkém napětí pravděpodobně dříve nebo později narazíte na oříznutí nebo jiné formy zkreslení a při vyšších hlasitostech bude vaše hudba znít dost hrozně. Pomalu zvyšte napětí - LM1875 zvládá +-25V jako šampión, takže pokud máte slušný chladič, nemělo by se čeho obávat.

Výstupní napětí

Spustil jsem výstup do gigantické atrapy zátěže (odpor 300 W, 8Ω) a nastavil rozsah. S 1kHz sinusovou vlnou na špičce 810 mV mi LM1875 nabídl na výstupu úctyhodný a čistý vrchol 20,15 V (14,32 V RMS) - jen něco málo přes naše nastavení zisku.

Napájení

Pokud jde o čistou energii, dělám to…

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

… Jen se stydí za 26W! To vůbec není špatné.

V tu chvíli jsem chtěl zjistit, jestli se dostanu k té bájné 30W značce LM1875, ale nejdřív jsem potřeboval vyměnit chladič za něco trochu uklidňujícího…

Krok 7: Měděné monstrum