Amplificateur audio 10 watts utilisant op

Les amplificateurs sont l'épine dorsale de l'électronique analogique. Ils sont largement utilisés dans le domaine de l'industrie électronique. Les amplificateurs sont utilisés presque dans toutes les applications liées à l'audio.

L'amplificateur de puissance fait partie de l'électronique sonore. Il est conçu pour maximiser l'amplitude de la puissance d'un signal d'entrée donné. Dans l'électronique sonore, l'amplificateur opérationnel augmente la tension du signal, mais incapable de fournir le courant nécessaire pour entraîner une charge.

Dans ce tutoriel, nous allons construire un amplificateur de 10 W avec un haut-parleur d'impédance de 8 Ohms connecté. Nous utiliserons un amplificateur opérationnel et deux transistors de puissance supplémentaires pour fournir la sortie de 10 watts sur la charge de sortie

Topologie de construction pour amplificateurs

Dans un système à chaîne d' amplificateurs, l'amplificateur de puissance est utilisé au dernier ou dernier étage avant la charge. En règle générale, le système d'amplificateur de son utilise la topologie ci-dessous indiquée dans le diagramme

Comme vous pouvez le voir dans le schéma de principe ci-dessus, l'amplificateur de puissance est le dernier étage directement connecté à la charge. Généralement, avant l'amplificateur de puissance, le signal est corrigé à l'aide de préamplificateurs et d'amplificateurs de contrôle de tension. De plus, dans certains cas, où une commande de tonalité est nécessaire, le circuit de commande de tonalité est ajouté avant l'amplificateur de puissance.

Connaissez votre charge

Dans le cas d'un système d'amplificateur audio, la charge et la capacité de commande de charge de l'amplificateur sont un aspect important de la construction. La charge principale d'un amplificateur de puissance est le haut-parleur. La sortie de l'amplificateur de puissance dépend de l'impédance de la charge, donc la connexion d'une charge incorrecte peut compromettre l'efficacité de l'amplificateur de puissance ainsi que la stabilité.

Le haut-parleur est une charge énorme qui agit comme une charge inductive et résistive. L'amplificateur de puissance délivre une sortie CA, c'est pourquoi l'impédance du haut-parleur est un facteur critique pour un transfert de puissance correct.

L'impédance est la résistance effective d'un circuit électronique ou d'un composant pour courant alternatif, qui résulte des effets combinés liés à la résistance ohmique et à la réactance.

Dans l'électronique audio, différents types de haut-parleurs sont disponibles en différentes puissances avec différentes impédances. L'impédance des enceintes peut être mieux comprise en utilisant la relation entre le débit d'eau à l'intérieur d'un tuyau. Pensez simplement au haut-parleur comme à un tuyau d'eau, l'eau qui coule à travers le tuyau est le signal audio alterné. Maintenant, si le diamètre du tuyau devient plus grand, l'eau s'écoulera facilement à travers le tuyau, le volume d'eau sera plus grand, et si nous diminuons le diamètre, moins d'eau coulera dans le tuyau, donc le volume d'eau sera inférieur. Le diamètre est l'effet créé par la résistance ohmique et la réactance. Si le diamètre du tuyau augmente, l'impédance sera faible,ainsi le haut-parleur peut obtenir plus de puissance et l'amplificateur fournit plus de scénario de transfert de puissance et si l'impédance devient élevée, l'amplificateur fournira moins de puissance au haut-parleur.

Il existe différents choix ainsi que différents segments de haut-parleurs sont disponibles sur le marché, généralement avec 4 ohms, 8 ohms, 16 ohms et 32 ohms, parmi lesquels les haut-parleurs 4 et 8 ohms sont largement disponibles à des tarifs bon marché. En outre, nous devons comprendre qu'un amplificateur de 5 watts, 6 watts ou 10 watts ou même plus est la puissance RMS (Root Mean Square), fournie par l'amplificateur à une charge spécifique en fonctionnement continu.

Nous devons donc faire attention à la puissance nominale des enceintes, à la puissance nominale de l'amplificateur, à l'efficacité des enceintes et à l'impédance.

Composants requis

Pour construire le circuit amplificateur de 10 watts, nous avons besoin des composants suivants:

Tableau Vero (tout le monde en pointillé ou connecté peut être utilisé)
Fer à souder
Fil de soudure
Pince à dénuder et outil à dénuder
Fils
Dissipateur thermique en aluminium
Alimentation rail à rail 12V avec voie d'alimentation + 12V GND -12V
Haut-parleur 8 Ohms 10 Watt
Résistance 2pcs 4.7k 1/4 ^ème Watt
Résistance 2pcs 200R 1/2 ^ème Watt
Résistance 1pc 47k
Condensateur 10pF 1pc
Résistance 3.2k
Condensateur.82uF
Transistor TIP127
Transistor TIP122
IC LF351 avec base IC à 8 broches

Schéma et explication du circuit de l'amplificateur audio 10 watts

Le schéma de l'amplificateur de 10 watts est assez simple, le LF351 amplifie la tension du signal et deux transistors de puissance fournissent l'amplification de puissance nécessaire. L'alimentation est directement tirée de l'alimentation et fournie au haut-parleur 8 Ohms via deux transistors. Lorsque l'onde sinusoïdale change la polarité, TIP127 fournit l'amplification de puissance sur le pic positif et TIP 122 fournit l'amplification de puissance sur les signaux de pic négatifs.

Dans ce circuit, TIP122 et TIP 127 sont deux composants majeurs. Ces deux transistors sont des paires identiques avec une tension de maintien collecteur-émetteur de 100 V à 100 mA. Les deux circuits intégrés fournissent un gain de courant continu élevé - hFE = 2500 généralement.

Dans l'image ci-dessus, le package TO-220B est montré, les deux transistors sont disponibles dans ce package. Cet ensemble est essentiel pour un transfert thermique parfait et utile pour s'adapter à un dissipateur thermique. Ces transistors sont polarisés à l'aide des résistances 200R. La sortie amplifiée provient de la jonction de collecteur de TIP122 et TIP127.

Test du circuit d'amplificateur de 10 watts

Nous avons utilisé des outils de simulation proteus pour vérifier la sortie du circuit; nous avons mesuré la sortie dans l'oscilloscope virtuel. Vous pouvez consulter la vidéo de démonstration complète ci-dessous

Nous alimentons le circuit en utilisant + / - 12V et le signal sinusoïdal d'entrée est fourni. L'oscilloscope est connecté sur la sortie contre une charge de 8 ohms sur le canal A (jaune) et le signal d'entrée est connecté sur le canal B (bleu).

Nous pouvons voir la différence de sortie entre le signal d'entrée et la sortie amplifiée dans la vidéo ci-dessous.

En outre, nous avons vérifié la puissance de sortie, la puissance de l'amplificateur dépend fortement de plusieurs choses, comme indiqué précédemment. Cela dépend fortement de l'impédance du haut-parleur, de l'efficacité du haut-parleur, de l'efficacité de l'amplificateur, des topologies de construction, des distorsions harmoniques totales, etc. Le circuit réel est différent de la simulation car de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la vérification ou du test de la sortie.

Calcul de la puissance de l'amplificateur

Nous avons utilisé une formule simple pour calculer la puissance de l'amplificateur -

Puissance de l'amplificateur = V ² / R

Nous avons connecté un multimètre AC sur la sortie. La tension alternative indiquée dans le multimètre est la tension alternative crête à crête. Nous avons fourni un signal sinusoïdal à très basse fréquence de quelques 25 à 50 Hz. Comme en basse fréquence, l'amplificateur fournira plus de courant à la charge et le multimètre pourra détecter correctement la tension alternative.

Le multimètre a montré + 8,90V AC. Ainsi, selon la formule, la sortie de l'amplificateur de puissance à une charge de 8 Ohms est

Amplificateur Puissance = 8,90 ² /8 Amplificateur Puissance = 9,90125 (10W environ)

Choses à retenir lors de la construction d'un amplificateur 10w

Les transistors de puissance doivent être correctement connectés au dissipateur thermique. Un dissipateur thermique plus grand offre un meilleur résultat. Également,
Il est bon d'utiliser des condensateurs de type boîte de qualité audio pour un meilleur résultat.
Essayez de rendre le préamplificateur, la jonction du collecteur du transistor de puissance et la trace de sortie finale aussi courts que possible. Cela diminuera le couplage de bruit en sortie. Également,
Essayez d'utiliser un haut-parleur à efficacité supérieure de 8 Ohms pour piloter avec cet amplificateur de puissance.

Consultez la vidéo de démonstration ci-dessous pour ce système d' amplificateur 10w