Circuit amplificateur audio de 25 watts utilisant le tda2040

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 audio. Il est conçu pour maximiser l'amplitude de la puissance f donnée du signal d'entrée. 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 didacticiel, nous allons construire un amplificateur de 25 W à l'aide d'un circuit intégré d'amplificateur de puissance TDA2040 avec un haut-parleur d'impédance de 4 Ohms connecté.

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.

Construction d'un amplificateur simple de 25 W

Dans nos tutoriels précédents, nous avons créé un amplificateur de 10 watts en utilisant un ampli-op et un transistor de puissance. Mais pour ce tutoriel, nous allons construire un amplificateur de puissance de 25W qui pilotera un haut-parleur d'impédance de 4 Ohms. Nous utiliserons pour cela un circuit intégré d'amplification de puissance spécifique. Nous avons sélectionné le CI d' amplificateur de puissance TDA2040.

Dans l'image ci-dessus, TDA2040 est affiché. Il est disponible dans la plupart des boutiques en ligne génériques ainsi que sur eBay. Le paquet s'appelle le paquet « Pentawatt » avec 5 broches de sortie. Le schéma de brochage est assez simple et disponible dans la fiche technique,

L'onglet est connecté à la broche 3 ou à –Vs (source d'alimentation négative). Sans oublier que le radiateur connecté à l'onglet obtient également la même connexion.

Si nous vérifions la fiche technique, nous pouvons également voir les caractéristiques de cet amplificateur de puissance IC

Les fonctionnalités du CI sont assez bonnes. Il fournit une protection contre les courts-circuits à la terre. De plus, la protection thermique offrira des fonctions de sécurité supplémentaires en raison d'une condition de surcharge. Comme nous pouvons le voir, le TDA2040 est capable de fournir une sortie de 25 watts à une charge de 4 ohms si une alimentation séparée avec une sortie +/- 17V est connectée. Dans ce cas, le THD (Distorsion Harmonique Totale) sera de 0,5%. Dans la même configuration, si nous obtenons une puissance de sortie de 30 watts, le THD deviendra 10%.

En outre, il existe un autre graphique dans la fiche technique qui fournit la relation entre la tension d'alimentation et la puissance de sortie.

Si nous voyons le graphique, nous pouvons obtenir une puissance de sortie supérieure à 26 watts si nous utilisons une alimentation séparée avec une sortie supérieure à 15 V. Alors, faisons fonctionner l'amplificateur de puissance avec un haut-parleur d'impédance de 4 ohms à 25 watts sans compromettre le THD.

Composants requis

Pour construire le circuit, 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 17V avec voie d'alimentation + 17V GND -17V
Haut-parleur 4 Ohms 25 Watt
Résistance 4.7R 1/2 Watt
Résistance 680R 1/4 ^ème Watt
Résistance 22k
Résistance 10k
Condensateur 100nF /.1uF 4pcs
Condensateur 22uF
TDA2040

Schéma et explication du circuit de l'amplificateur audio 25 watts

Le schéma d' un amplificateur audio de 25 watts est assez simple; Le TDA2040 amplifie le signal et fournit une puissance de 25 watts RMS au haut-parleur de 4 ohms. C4 et C5 utilisés comme condensateur de filtre de découplage. C1 et R1 agissent comme un filtre. R2, R3 et C2 fournissent la rétroaction nécessaire à l'amplificateur de puissance. R4 et C3 sont le circuit d'amortissement pour bloquer la rétroaction de la charge inductive (haut-parleur).

Test du circuit d'amplificateur de 25 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 +/- 17V et le signal sinusoïdal d'entrée est fourni. L'oscilloscope est connecté sur la sortie contre une charge de 4 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: -

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 + 10,1V AC. Ainsi, selon la formule, la sortie de l'amplificateur de puissance à une charge de 4 Ohms est

Amplificateur Puissance = 10,1 ^deux / 4 Amplificateur Puissance = 25,50 (25W environ)

Choses à retenir lors de la construction d'un amplificateur de 25 W

Lors de la construction du circuit, l'amplificateur de puissance TDA2040 doit être correctement connecté au dissipateur thermique. Un dissipateur thermique plus grand offre un meilleur résultat. En outre, il est bon d'utiliser des condensateurs de type boîte de qualité audio pour un meilleur résultat.

C'est toujours un bon choix d'utiliser des PCB pour les applications liées à l'audio. La meilleure façon de construire le PCB est de se référer aux directives du fabricant de circuits intégrés. Une conception de PCB de référence est fournie dans la fiche technique du TDA2040.

Dans l'image ci-dessus, un exemple de circuit avec la disposition du PCB est montré. Il est préférable de s'en tenir à la mise en page de référence, et c'est dans un rapport 1: 1. Cela diminuera le couplage de bruit en sortie.

Essayez également d'utiliser un haut-parleur 4 Ohms plus efficace avec une puissance appropriée pour piloter avec cet amplificateur de puissance.