Talaan ng mga Nilalaman:
2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-13 06:58
Kamusta po kayo!
Ang proyektong ito ay ang disenyo at pagpapatupad ng isang Low Power Audio amplifier gamit ang MOSFET's. Ang disenyo ay kasing simple ng maaari at ang mga sangkap ay madaling magagamit. Nagsusulat ako ng itinuturo na ito habang ako mismo ay nakaranas ng maraming kahirapan sa paghahanap ng ilang kapaki-pakinabang na materyal tungkol sa proyekto at isang madaling pamamaraan para sa pagpapatupad.
Inaasahan kong nasiyahan ka sa pagbabasa ng mga nakapagtuturo at positibo ako na makakatulong ito sa iyo.
Hakbang 1: Panimula
"Ang isang audio power amplifier (o power amp) ay isang elektronikong amplifier na nagpapalakas sa mga low-power, hindi naririnig na electronic audio signal tulad ng signal mula sa radio receiver o electric gitar pickup sa antas na sapat na malakas para sa pagmamaneho ng mga loudspeaker o headphone."
Kasama rito ang parehong mga amplifier na ginamit sa mga audio system ng bahay at mga amplifier ng instrumentong pangmusika tulad ng mga amplifier ng gitara.
Ang audio amplifier ay naimbento noong 1909 ni Lee De Forest nang maimbento niya ang triode vacuum tube (o "balbula" sa British English). Ang triode ay isang tatlong aparato ng terminal na may isang control grid na maaaring modulate ng daloy ng mga electron mula sa filament patungo sa plate. Ginamit ang triode vacuum amplifier upang gawin ang unang AM radio. Ang mga maagang amplifier ng lakas ng audio ay batay sa mga tubo ng vacuum. Samakatuwid, ginagamit ngayon-isang-araw na mga amplifier na batay sa transistor na mas magaan ang timbang, mas maaasahan at nangangailangan ng mas kaunting pagpapanatili kaysa sa mga amplifier ng tubo. Ang mga aplikasyon para sa mga audio amplifier ay may kasamang mga system ng audio sa bahay, konsyerto at pampalakas ng tunog ng teatro at mga sistema ng address ng publiko. Ang sound card sa isang personal na computer, bawat system ng stereo at bawat sistema ng home teatro ay naglalaman ng isa o maraming mga audio amplifier. Ang iba pang mga application ay may kasamang mga amplifier ng instrumento tulad ng mga amplifier ng gitara, propesyonal at amateur na mobile radio at portable na mga produktong consumer tulad ng mga laro at laruan ng mga bata. Ang amplifier na ipinakita dito ay gumagamit ng mga mosfet upang makamit ang nais na mga pagtutukoy ng isang audio amplifier. Ang yugto ng pakinabang at kuryente ay ginagamit sa disenyo upang makamit ang kinakailangang pakinabang at bandwidth.
Hakbang 2: Disenyo at Ilang Mahahalagang Yugto ng Amplifier
Ang mga pagtutukoy ng amplifier ay may kasamang:
Output ng lakas 0.5 W.
Bandwidth 100Hz-10KHz
MAKIN NG CIRCUIT: Ang unang layunin ay upang makamit ang isang malaki makakuha ng kuryente na sapat upang magbigay ng isang walang ingay na audio signal sa output sa pamamagitan ng mga speaker. Upang makamit ito ang mga sumusunod na yugto ay nagtatrabaho sa amplifier:
1. Gain Stage: Ang yugto ng makakuha ay gumagamit ng isang potensyal na divider bias na mosfet amplifier circuit. Ang potensyal na divider biased circuit ay ipinapakita sa pigura 1.
Pinapalaki lamang nito ang input signal at gumagawa ng pakinabang ayon sa equation (1).
Makuha = [(R1 || R2) / (rs + R1 || R2)] * (-gm) * (rd || RD || RL) (1)
Dito, ang R1 at R2 ang mga input resistance, ang rs ang mapagkukunan ng paglaban, ang RD ay ang paglaban sa pagitan ng bias ng boltahe at alisan ng tubig at ang RL ay ang resistensya sa pag-load.
gm ay transconductance na kung saan ay tinukoy bilang ang ratio ng pagbabago ng kasalukuyang alisan ng tubig sa pagbabago ng boltahe ng gate.
Ito ay ibinigay bilang
gm = Delta (ID) / delta (VGS) (2)
Upang makagawa ng nais na makakuha ng tatlong mga potensyal na divider biased circuit ay na-cascade sa serye at ang kabuuang pakinabang ay ang produkto ng mga nadagdag ng mga indibidwal na yugto.
Kabuuang Gain = A1 * A2 * A3 (3)
Kung saan, A1, A2 at A3 ang mga nakamit ng una, pangalawa at pangatlong yugto ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga yugto ay nakahiwalay sa bawat isa sa tulong ng magkakaugnay na mga capacitor na pagkabit ng RC.
2. Power Stage: Ang isang push pull amplifier ay isang amplifier na mayroong isang yugto ng output na maaaring maghimok ng isang kasalukuyang sa alinmang direksyon sa pamamagitan ng pag-load.
Ang yugto ng output ng isang tipikal na push pull amplifier ay binubuo ng dalawang magkaparehong BJTs o MOSFET na isang kasalukuyang sourcing sa pamamagitan ng pagkarga habang ang isa pa ay lumulubog ng kasalukuyang mula sa pagkarga. Ang mga push amplifier ay mas mataas kaysa sa solong natapos na mga amplifier (gumagamit ng isang solong transistor sa output para sa pagmamaneho ng karga) sa mga tuntunin ng pagbaluktot at pagganap. Ang isang solong natapos na amplifier, kung gaano kahusay na ito ay maaaring idisenyo ay tiyak na magpapakilala ng ilang pagbaluktot dahil sa hindi linearidad ng mga tampok na dinamikong paglipat nito.
Ang mga push amplifier ay karaniwang ginagamit sa mga sitwasyon kung saan ang mababang pagbaluktot, mataas na kahusayan at mataas na lakas na output ay kinakailangan.
Ang pangunahing pagpapatakbo ng isang push pull amplifier ay ang mga sumusunod:
"Ang signal na dapat palakasin ay unang nahahati sa dalawang magkaparehong signal 180 ° wala sa phase. Pangkalahatan ang paghati na ito ay ginagawa gamit ang isang input coupling transpormer. Ang input na pagkabit ng transpormer ay nakaayos na ang isang senyas na inilapat sa pag-input ng isang transistor at ang ang iba pang signal ay inilapat sa input ng iba pang transistor."
Ang mga kalamangan ng push pull amplifier ay mababang pagbaluktot, kawalan ng saturation ng magnetiko sa core ng pagkabit ng transpormer, at pagkansela ng mga ripples ng power supply na nagreresulta sa kawalan ng hum habang ang mga dehado ay ang pangangailangan ng dalawang magkaparehong transistors at ang kinakailangan ng napakalaki at magastos na pagkabit mga transformer. Ang isang yugto ng pagkuha ng kuryente ay na-cascaded bilang huling yugto ng audio amplifier circuit.
RESPONSE NG FREQUENCY NG CIRCUIT:
Ang kapasidad ay gumaganap ng isang nangingibabaw na papel sa paghubog ng oras at dalas ng tugon ng mga modernong electronic circuit. Ang isang malawak at malalim na pang-eksperimentong pagsisiyasat ay ginampanan ang papel na ginagampanan ng iba't ibang mga capacitor sa maliit na signal na MOSFET amplifier circuit.
Ang partikular na diin ay ibinigay sa pagtugon sa mga pangunahing isyu na kinasasangkutan ng mga capacitance sa MOSFET amplifiers, sa halip na baguhin ang disenyo. Tatlong magkakaibang pagpapahusay na n-channel MOSFETs (modelo ng 2N7000, na tinukoy pagkatapos nito bilang MOS-1, MOS-2 at MOS-3) na ginawa ng Motorola Inc. ay ginamit para sa eksperimento. Natuklasan ng pag-aaral ang ilang mahahalagang bagong tampok ng mga amplifier. Ipinapahiwatig nito na sa disenyo ng maliit na signal ng mga amplifier ng MOS, hindi ito dapat ganoon na lamang na ang pagkabit at pag-bypass ng mga capacitor ay kumikilos bilang maikling circuit at walang epekto sa mga input ng output at output volt. Sa katunayan, nag-aambag sila sa mga antas ng boltahe na nakikita sa parehong input at output port ng amplifier. Kapag napili nang matalino para sa mga pagpapatakbo ng pagkabit at bypass idinidikta nila ang aktwal na nakuha ng boltahe ng amplifier sa iba't ibang mga frequency ng input signal.
Ang mas mababang mga cut-off frequency ay pinamamahalaan ng mga halaga ng pagkabit at bypass capacitors samantalang ang itaas na cut-off ay isang resulta ng shunt capacitance. Ang shunt capacitance na ito ay ang stray capacitance na nasa pagitan ng mga junction ng transistor.
Ang capacitance ay ibinibigay ng formula.
C = (Lugar * Ebsilon) / distansya (4)
Ang halaga ng mga capacitor ay napili tulad ng output bandwidth ay nasa pagitan ng 100-10KHz at ang signal sa itaas at sa ibaba ng dalas na ito ay pinalambing.
Mga numero:
Larawan.1 Potensyal na Divider Biased MOSFET circuit
Larawan.2 Circuit ng Power Amplifier gamit ang BJT
Larawan.3 Frequency Response ng MOSFET
Hakbang 3: Pagpapatupad ng Software at Hardware
Ang circuit ay dinisenyo at kunwa sa PROTEUS software tulad ng ipinakita sa pigura 4. Ang parehong circuit ay ipinatupad sa PCB at ang parehong mga sangkap ay ginamit.
Ang lahat ng mga resistors ay na-rate para sa 1 Watt at capacitors para sa 50 volt upang maiwasan ang pinsala.
Ang listahan ng mga ginamit na sangkap ay nakalista sa ibaba:
R1, R5, R9 = 1MΩ
R2, R6, R11 = 68Ω
R3, R7, R10 = 230KΩ
R4, R8, R12 = 1KΩ
R13, R14 = 10KΩ
C1, C2, C3, C4, C5 = 4.7µF
C6, C7 = 1.5µF
Q1, Q2, Q3 = 2N7000
Q4 = TIP122
Q5 = TIP127
Ang circuit ay binubuo lamang ng tatlong mga yugto ng pagkuha na konektado sa kaskad.
Ang mga yugto ng makakuha ay konektado sa pamamagitan ng pagkabit ng RC. Ang pagkabit ng RC ay ang pinakalawak na ginagamit na pamamaraan ng pagkabit sa mga multistage amplifier. Sa kasong ito ang Paglaban R ay ang risistor na konektado sa pinagmulang terminal at ang capacitor C ay konektado sa pagitan ng mga amplifier. Tinatawag din itong isang pagharang ng kapasitor, dahil hahadlangan nito ang boltahe ng DC. Ang input pagkatapos dumaan sa mga yugtong ito ay maabot ang yugto ng kuryente. Ang yugto ng kuryente ay gumagamit ng BJT transistors (isang npn at isang pnp). Ang Loudspeaker ay konektado sa output ng yugtong ito at nakakakuha kami ng isang pinalakas na audio signal. Ang signal na ibinigay sa circuit para sa simulation ay 10mV sin wave at ang output sa loudspeaker ay 2.72 V sin wave.
Mga Larawan:
Larawan.4 circuit ng PROTEUS
Larawan.5 Gain Stage
Larawan.6 Power Stage
Larawan.7 Output ng makakuha ng yugto 1 (Makita = 7)
Larawan.8 Output ng makakuha ng yugto 2 (Makita = 6.92)
Larawan.9 Output ng makakuha ng yugto 3 (Makita = 6.35)
Figure.10 Output ng tatlong mga yugto ng makakuha (Kabuuang Gain = 308)
Larawan.11 Output sa loudspeaker
Hakbang 4: LAYOUT ng PCB
Ang circuit na ipinakita sa Larawan 4 ay ipinatupad sa PCB.
Sa itaas ay ang ilang mga snippet ng disenyo ng software ng PCB
Mga Larawan:
Larawan.12 layout ng PCB
Figure.13 layout ng PCB (pdf)
Larawan.14 3D View (TOP VIEW)
Figure.15 3D View (BOTTOM VIEW)
Larawan 16 Hardware (BOTTOM VIEW) Ang nangungunang view na naroroon sa unang imahe
Hakbang 5: Konklusyon
Ang paggamit ng mataas na pakinabang at mataas na impedance ng pag-input ng mga maikling MOSFET na kapangyarihan ng channel, isang simpleng circuit ay naisip upang magbigay ng sapat na drive para sa mga amplifier hanggang sa 0.5 watt output.
Nag-aalok ito ng pagganap na nakakatugon sa mga pamantayan para sa mataas na kalidad na pagpaparami ng audio. Ang mga mahahalagang aplikasyon ay may kasamang mga sistema ng address ng publiko, mga teatro at konsyerto na mga sistema ng pagpapatibay ng tunog at mga domestic system tulad ng sistemang stereo o home-theatre.
Ang mga amplifier ng instrumento kabilang ang mga amplifier ng gitara at electric amplifier ng keyboard ay gumagamit din ng mga audio amplifier.
Hakbang 6: Espesyal na Salamat
Lalo kong pinasasalamatan ang mga kaibigan na tumulong sa akin sa pagkamit ng mga kinalabasan ng proyektong ito.
Inaasahan kong nasiyahan ka sa pagtuturo na ito. Para sa anumang tulong, magugustuhan ko kung magkomento ka.
Manatiling mapalad. See you:)
Tahir Ul Haq, EE DEPT, UET
Lahore, Pakistan