Tales From the Chip: LM1875 Audio Amplifier: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Saya menyukai beberapa chip amp - paket kecil dari kekuatan audio murni. Hanya dengan beberapa komponen eksternal, catu daya yang bersih, dan heatsink yang besar, Anda bisa mendapatkan suara berkualitas hi-fi yang menyaingi desain transistor yang kompleks dan terpisah.

Saya membahas sedikit lebih detail tentang manfaat chip amp di upeti LM386 saya - itu mungkin tempat yang baik untuk memulai. Di sini, saya akan menyelami apa yang membuat LM1875 begitu hebat dan bagaimana membuat rangkaian sederhana. Naik, Dobbin!

Langkah 1: Ucapkan Halo ke LM1875

LM1875 ("delapan belas-tujuh puluh lima") adalah monster chip dalam paket yang sangat sederhana, dan chip lain yang sangat disukai di komunitas audio DIY. Lembar data resmi (PDF) mengklaim kemampuan untuk menggerakkan 20W menjadi 8Ω beban yang diberikan +-25V, dan hingga 30W yang disuplai dengan jus ekstra +-5V… dan semuanya dengan THD kurang dari 1%. Dan meskipun jarang, saya dapat memastikan bahwa membual di lembar data tepat - angka-angka itu dapat dicapai dengan cukup nyaman dalam kenyataan (mengingat pendinginan yang sehat).

Langkah 2: Pinout

Paket TO-220, dengan hanya 5 pin, sangat mudah dipasang:

1 - Masukan Negatif (-IN)

2 - Masukan Positif (+IN)

Input op-amp standar, dengan input positif menerima sinyal audio dan input negatif terikat ke ground.

3 - Pasokan Negatif (-Vee)

5 - Pasokan Positif (Vcc)

Di sini Anda memberi makan amplifier, idealnya dengan suplai ganda. Ini juga dapat digerakkan oleh satu suplai dengan mengikat pin 3 ke ground, namun kinerjanya mungkin menurun.

4 - Keluaran

Di sinilah Anda makan dengan sinyal manis yang diperkuat.

Langkah 3: Skema dan BOM

Berikut adalah skema sederhana untuk satu saluran - untuk stereo Anda memerlukan dua di antaranya.

R1 dan R2 adalah resistor gain yang terpasang pada input pembalik penguat. Nilai 22KΩ dan 1KΩ menghasilkan keuntungan 23:

Keuntungan = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Untuk mengubah penguatan, cukup tukar R1 dengan resistor lain dalam rentang kohm dan masukkan ke dalam rumus.

CIC1 ke CIC4 adalah kapasitor decoupling untuk LM1875. Kapasitor yang lebih kecil (100nF) menyaring kebisingan frekuensi tinggi pada rel daya, sedangkan tutup yang lebih besar (220uF) menyediakan sumber daya untuk menghaluskan penurunan catu daya. Di sirkuit produksi, tutup ini harus ditempatkan sedekat mungkin dengan pin input daya chip. Untuk informasi lebih lanjut, lihat artikel yang sangat mudah dipahami ini oleh Perangkat Analog tentang teknik decoupling yang tepat.

Demikian juga C1, C2, R2 dan R3 ada untuk menyaring kebisingan, sementara R5 bertindak sebagai resistor pull-down, memungkinkan jalur ke ground jika tidak ada sinyal yang terhubung (pengurangan hum).

R6 dan C3 membentuk sirkuit RC, filter yang menghilangkan frekuensi radio dari umpan balik ke sirkuit dan mencegah osilasi dari speaker kembali ke amplifier.

_

BOM:

IC: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: elektrolit 10uF (atau lebih disukai, film poliester/polipropilena)

C2: 47uF elektrolitik

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolitik

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Anda memerlukan cara untuk memasukkan audio - Saya memanen jack 3,5 mm dari perangkat lama dan membuat breakout yang dihubungkan langsung ke papan tempat memotong roti, atau Anda dapat memotong kepala kabel audio 3,5 mm lama, menempelkan beberapa header ujungnya dan hubungkan secara langsung.

Juga, Anda akan memerlukan jumper biasa, kabel, speaker/dummy load, dan catu daya - PSU bangku variabel yang layak yang dapat menyediakan +/- 30V akan berguna.

Akhirnya - heatsink! Kebanyakan chipamp kelas A/B memerlukan pendinginan yang signifikan, jadi dapatkan heatsink yang lebih besar dari yang Anda kira akan Anda perlukan dan simpan di sekitar untuk tujuan pembuatan prototipe.

Langkah 4: Pembuatan Papan Tempat memotong roti

Jadi inilah papan tempat memotong roti saya …

…tapi PENOLAKAN

Ini bukan tata letak yang paling optimal - idealnya, komponen harus lebih dekat satu sama lain, dan tutup decoupling khususnya terlalu jauh dari pin IC. Namun, saya menyebarkannya untuk membuatnya lebih mudah dipahami dalam foto, dan untuk membuat heatsink saya yang canggung pas. Hasilnya baik-baik saja untuk periode pengujian yang singkat.

Saya meletakkan kedua strip power rail di satu sisi papan tempat memotong roti, jadi saya bisa menjaga ruang di sekitar IC untuk heatsink. Ini memiliki manfaat tambahan untuk membuat rel positif, negatif, dan ground khusus mudah diakses di sepanjang bagian bawah papan.

Langkah 5: Jangan Lupakan Heatsink

Untuk menyiapkan heatsink, pertama-tama letakkan di papan dan tandai di mana lubang harus dipasang untuk mengamankannya ke IC. Kemudian bor lubang, dan amplas seluruh permukaan kontak dengan kertas yang sangat halus sampai permukaannya halus dan mengkilap.

Selanjutnya, oleskan titik pasta termal ke permukaan kontak dan posisikan mika isolasi di atas dengan beberapa pinset - cobalah untuk tidak memegang mika dengan jari Anda.

Terakhir, gunakan top-hat (atau "bush"), mur dan baut untuk mengamankan chip ke heatsink. Seharusnya cukup kencang sehingga IC tidak dapat diputar di sekitar baut, dan tidak lebih kencang!

Terakhir, periksa kembali apakah tab chip diisolasi dari heatsink dengan melakukan uji kontinuitas dengan multimeter Anda - dengan satu probe pada tab heatsink dan yang lainnya pada heatsink itu sendiri. Tidak ada bunyi bip = kerja bagus!

Langkah 6: Uji

Periksa dan periksa kembali apakah semua koneksi Anda solid, dan pastikan Anda mengirim tegangan + dan - ke rel yang benar. Atur catu daya ke sekitar +-10V, mundur dan nyalakan!

Jika tidak ada letusan asap yang mengejutkan, Anda mungkin berhasil. Putar musik dan dengarkan speaker uji Anda. Jika catu daya bangku Anda memiliki ammeter built-in, Anda dapat melihat berapa banyak arus yang ditarik amplifier Anda pada saat tertentu - coba naikkan volume untuk melihat penarikan saat ini meningkat.

Pada tegangan rendah, Anda mungkin akan mengalami kliping atau bentuk distorsi lain lebih cepat daripada nanti, dan pada volume yang lebih tinggi musik Anda akan terdengar cukup buruk. Naikkan voltase secara perlahan - LM1875 menangani +-25V seperti jagoan, jadi jika Anda memiliki heatsink yang layak, tidak ada yang perlu dikhawatirkan.

Tegangan Keluaran

Saya menjalankan output menjadi beban dummy raksasa (resistor 300W, 8Ω) dan mengukur output. Dengan gelombang sinus 1kHz pada puncak 810mV, LM1875 menawarkan kepada saya puncak 20,15V bersih yang terhormat (14,32V RMS) pada output - hanya sedikit di atas pengaturan gain kami.

Kekuasaan

Dalam hal kekuatan bersih, saya membuatnya …

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

… hanya malu 26W! Tidak buruk sama sekali.

Pada titik ini, saya ingin melihat apakah saya bisa mencapai tanda LM1875 30W yang mistis itu, tetapi pertama-tama saya perlu mengganti heatsink dengan sesuatu yang sedikit lebih meyakinkan…

Langkah 7: Monster Tembaga