Tales From the Chip: LM1875 Lydforsterker: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Jeg elsker meg noen chip -forsterkere - små pakker med ren lydkraft. Med bare noen få eksterne komponenter, en ren strømforsyning og en heftig kjøleribbe kan du få virkelig hi-fi-lyd som konkurrerer med komplekse, diskrete transistordesign.

Jeg gikk inn litt mer detaljert om fordelen med chipforsterkere i min LM386 -hyllest - det kan være et godt sted å starte. Her vil jeg dykke ned i det som gjør LM1875 så flott og hvordan du bygger en enkel krets. Kjør, Dobbin!

Trinn 1: Si hei til LM1875

LM1875 ("atten-syttifem") er et monster av en chip i en veldig upretensiøs pakke, og en annen høyt elsket chip i DIY-lydsamfunnet. Det offisielle databladet (PDF) hevder muligheten til å drive 20W til 8Ω belastninger gitt +-25V, og opptil 30W levert med en ekstra +-5V juice … og alt på mindre enn 1% THD. Og sjelden som det kan være, kan jeg bekrefte at skryten i databladet er i orden - disse tallene kan nås ganske komfortabelt i virkeligheten (gitt litt sunn avkjøling).

Trinn 2: Pinout

TO-220-pakken, med bare 5 pinner, er lett å koble til:

1 - Negativ inngang (-IN)

2 - Positiv inngang (+IN)

Standard op-amp-innganger, med den positive inngangen som mottar lydsignalet og den negative inngangen knyttet til bakken.

3 - Negativ forsyning (-Vee)

5 - Positive Supply (Vcc)

Her mater du forsterkeren, ideelt sett med en dobbel forsyning. Den kan også drives av en enkelt forsyning ved å knytte pinne 3 til bakken, men ytelsen kan lide.

4 - Utgang

Her spiser du et søtt, søtt forsterket signal.

Trinn 3: Skjematisk og BOM

Her er en enkel skjematisk for en enkelt kanal - for stereo trenger du to av disse.

R1 og R2 er forsterkningsmotstandene festet til inverteringsinngangen til forsterkeren. Verdiene på 22KΩ og 1KΩ regner ut til en gevinst på 23:

Gevinst = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

For å endre forsterkningen, bytt bare R1 ut med en annen motstand i kohm -området og koble den til formelen.

CIC1 til CIC4 er avkoblingskondensatorene for LM1875. Den mindre kondensatoren (100nF) filtrerer ut høyfrekvent støy på kraftskinnen, mens den større hetten (220uF) gir en strømkilde for å jevne ut fall i strømforsyningen. I en produksjonskrets bør disse hettene plasseres så nær strøminngangspinnene på brikken som mulig. For mer informasjon, sjekk ut denne overraskende lettfattelige artikkelen av Analog Devices om riktige frakoblingsteknikker.

På samme måte er C1, C2, R2 og R3 der for å filtrere ut støy, mens R5 fungerer som en nedtrekksmotstand, slik at en vei til bakken tillates hvis det ikke er tilkoblet noe signal (brannreduksjon).

R6 og C3 danner en RC -krets, et filter som fjerner radiofrekvenser fra å mates tilbake til kretsen og forhindrer at svingninger fra høyttaleren kommer tilbake til forsterkeren.

_

BOM:

IC: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: 10uF elektrolytisk (eller fortrinnsvis polyester/polypropylenfilm)

C2: 47uF elektrolytisk

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolytisk

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Du trenger en måte å mate inn lyd på - jeg høstet en 3,5 mm -kontakt fra en gammel enhet og gjorde en breakout som plugges rett inn i et brødbrett, eller du kan kutte hodet av en gammel 3,5 mm lydkabel, stikke noen overskrifter på endene og koble den direkte.

Du trenger også de vanlige hopperne, ledningene, en høyttaler/dummy -belastning og en strømforsyning - en anstendig variabel benk -PSU som kan gi +/- 30V vil være nyttig.

Til slutt - en kjøleribbe! De fleste klasse A/B -chipampere krever betydelig kjøling, så få en større kjøleribbe enn du tror du trenger, og behold den for prototypeformål.

Trinn 4: Breadboard Build

Så her er brødbrettet mitt …

… men ANSVARSFRASKRIVELSE

Dette er ikke det mest optimale oppsettet - ideelt sett bør komponentene være mye nærmere hverandre, og spesielt frakoblingskapslene er for langt fra IC -pinnene. Imidlertid spredte jeg det ut for å gjøre det lettere å forstå på bildene, og for å få min vanskelige kjøleribbe til å passe. Resultatene er fine for korte testperioder.

Jeg satte begge strømskinnestrimlene på den ene siden av brødbrettet, slik at jeg kunne holde plass rundt IC -en for kjøleribben. Dette har den ekstra fordelen ved å gjøre de dedikerte positive, negative og bakkeskinnene lett tilgjengelige langs bunnen av brettet.

Trinn 5: Ikke glem kjøleribben

For å klargjøre en kjøleribbe, plasser den først på tavlen og merk hvor hullet skal gå for å feste den til IC. Bor deretter hullet, og slip hele kontaktflaten med veldig fint papir til overflaten er glatt og blank.

Påfør deretter en prikk med termisk pasta på kontaktflaten og plasser den isolerende glimmeren på toppen med noen pinsetter - prøv å ikke håndtere glimmeren med fingrene.

Til slutt bruker du en topphatt (eller "busk"), en mutter og en bolt for å feste brikken til kjøleribben. Det skal være akkurat stramt nok til at IC ikke kan roteres rundt bolten, og ikke strammere!

Til slutt, dobbeltsjekk at flippen på brikken er isolert fra kjøleribben ved å gjøre en kontinuitetstest med multimeteret ditt - med en sonde på kjøleribben og den andre på selve kjøleribben. Ingen pip = god jobb!

Trinn 6: Test den

Kontroller og dobbeltsjekk at alle tilkoblingene dine er solide, og sørg for at du sender + og - spenning til de riktige skinnene. Sett strømforsyningen til rundt +-10V, stå tilbake og slå på!

Hvis det ikke dukker opp noen sjokkerende røykutbrudd, har du sannsynligvis lyktes. Spill litt musikk og lytt til testhøyttaleren. Hvis strømforsyningen til benken din har et innebygd amperemeter, kan du se hvor mye strøm forsterkeren din trekker til enhver tid - prøv å skru opp volumet for å se gjeldende trekning øke.

Ved lave spenninger vil du sannsynligvis støte på klipping eller andre former for forvrengning før heller enn senere, og ved høyere volumer vil musikken din høres ganske forferdelig ut. Skru sakte på spenningen - LM1875 håndterer +-25V som en mester, så hvis du har en anstendig kjøleribbe, bør det ikke være noe å bekymre seg for.

Utgangsspenning

Jeg kjørte utgangen til en gigantisk dummy -belastning (en 300W, 8Ω motstand) og forsterket utgangen. Med en 1 kHz sinusbølge på 810 mV topp, tilbød LM1875 meg en respektabel, ren 20,15 V topp (14,32 V RMS) på utgangen - bare litt over gevinstinnstillingen.

Makt

Når det gjelder ren kraft, gjør jeg det …

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

… bare sjenert for 26W! Ikke verst.

På dette tidspunktet ønsket jeg å se om jeg kunne komme til det mytiske LM1875 30W -merket, men først måtte jeg bytte ut kjøleribben med noe litt mer betryggende …

Trinn 7: Kobbermonsteret