Els amplificadors d'àudio dissenyats per funcionar amb una font de 5 V des d'una presa USB, com ara des d'un ordinador USB, s'anomenen amplificadors USB.

En aquest article aprendrem a construir un circuit amplificador simple de 3 watts que es pot alimentar directament des d’un port USB de 5 V per ordinador per conduir un altaveu de 3 watts de 8 ohms. Podeu construir un parell de circuits d’aquest tipus i utilitzar-los per crear una sortida estèreo en un parell de parlants de 8 Ohm.

Tingueu en compte que TDA2822 IC ja està obsolet optant per tant per un circuit que utilitza aquest IC per al projecte discutit pot ser que no sigui una bona idea. No obstant això, el disseny actual es basa en l'IC LM4871, que està disponible en abundància. Aprenem les principals característiques i funcionament d'aquest IC.

Principals característiques

El CI funciona sense implicar cap tipus d'acoblament condensadors , o condensadors d'arrencada, o condensadors snubber
Presenta una estabilitat extrema gràcies a Unity Gain.
Ve amb paquets WSON, VSSOP, SOIC o PDIP
Permet establir una xarxa de control de guany extern

Especificacions importants:

L'IC LM4871D està dissenyat per manejar altaveus de 3 ohms o 4 ohms a 3 watts
Totes les versions restants de la sèrie s’especifiquen per manejar 1,5 watts amb altaveus de 8 Ohm.
Els circuits integrats tenen un corrent d’aturada internament establert en 0,6uA normalment
El rang de tensió de treball oscil·la entre 2,0 V i 5,5 V, perfectament adequat per treballar amb alimentació USB de PC.
La distorsió harmònica total màxima amb una càrrega dels altaveus de 8 Ohm a 1 kHz és al voltant del 0,5%

Especificacions i paquet de pinout

La imatge següent mostra els detalls detallats de l'IC, els models de paquets i els dissenys disponibles:

Funcionament del circuit d'amplificador USB de 5V

Circuit amplificador USB de 3V de 5V per a PC

Llista de peces

Totes les resistències de 1/4 watt o 1/8 watt, 1% MFR o SMD

20 K = 2 ens
40 K = 2 ens
100 K = 3 ens (including RPU)

Condensadors

0,39 uF ceràmica = 1 núm
1uF / 16V tantalum = 2 ens

Semiconductor

IC LM4871 = 1 núm

Com es pot veure a l'esquema anterior, el LM4871 inclou un parell de amplificadors operatius internament, proporcionant a l'usuari l'opció de configurar l'amplificador a través d'algunes maneres especificades.

El guany del primer amplificador es pot gestionar externament, mentre que el segon amplificador s'ha connectat internament amb un guany d'unitat inversor.

El guany del bucle tancat del primer amplificador es pot determinar seleccionant adequadament els valors de la relació Rf / Ri, mentre que el mateix s’ha fixat internament per al segon amplificador a través d’un parell de resistències de 40K.

Podem veure que la sortida de l’amplificador # 1 està configurada per ser l’entrada de l’amplificador # 2, cosa que permet als dos amplificadors generar senyals amb valors idèntics, tot i que poden estar desfasats a 180 graus.

Això fa que el guany diferencial de l’IC sigui AVD = 2 * (Rf / Ri).

Normalment, per a qualsevol amplificador es pot implementar un 'mode pont' configurat conduint la càrrega connectada de manera diferencial a través d'un parell de sortides Vo1 i Vo2.

Un amplificador configurat en mode pont tindrà un principi de funcionament diferent en contrast amb els amplificadors de punta simple tradicionals que tenen un extrem de la càrrega connectat amb la línia de terra.

Un circuit de mode pont funciona amb una millor eficiència en comparació amb un amplificador de punta única, ja que la càrrega o l'altaveu es commuta de manera push-pull, permetent un oscil·lació de doble voltatge per a cada pols de freqüència alternativa.

Això permet que l'altaveu produeixi 4 vegades més potència que una versió finalitzada en circumstàncies o especificacions idèntiques.

La capacitat d’aconseguir aquesta potència augmentada permet que l’amplificador funcioni sense etapa limitadora actual i, per tant, sense retalls indesitjables.

Un avantatge addicional de la sortida pont diferencial és l’absència de corrent continu a l’altaveu connectat. Això passa ja que VO1 i VO1 estan esbiaixats a nivells de voltatge idèntics, és a dir, VDD / 2 en aquest cas. Això permet que l'amplificador funcioni sense un condensador d'acoblament de sortida, que d'una altra manera esdevé obligatori en amplificadors de punta única.

Descripció del funcionament i les especificacions dels components

Ri és la resistència d'entrada d'inversió que s'utilitza per establir el guany del bucle tancat juntament amb Rf. A més, aquesta resistència també implementa una funció de filtre de pas alt amb Ci a fC = 1 / (2π RiCi).

Allà forma el condensador d’acoblament d’entrada posicionat per bloquejar CC i permetre la freqüència d’àudio CA a través dels pins d’entrada. Aquest condensador també permet un filtre de pas alt junt amb Ri a fC = 1 / (2π RiCi).

“com fer un jammer ”

Rf es converteix en la resistència de retroalimentació que fixa el guany del bucle tancat amb l'ajut de Ri.

Cs actua com un condensador de derivació de subministrament i proporciona un filtratge ondulat per a la font d'alimentació.

Cb es col·loca com a condensador de pin de derivació i aquest condensador imposa el filtratge per a la meitat de subministrament

Valoracions màximes absolutes

A continuació s’explica la valoració màxima tolerable d’aquest circuit:

La tensió màxima d’alimentació és de 6V, la tensió de treball típica és de 5V
Els nivells mínims i màxims de temperatura tolerables són -65 i 150 graus centígrads respectivament.
El senyal de música d’entrada des de l’USB podria estar entre -0,3 V i 5,3 V
La màxima dissipació d'energia està limitada internament, de manera que no cal que us preocupeu per aquest problema.