Amplificador de audio de alta fidelidad DIY 2.1 Clase AB - Menos de $ 5: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¡Hola a todos! Hoy les voy a mostrar cómo construí un amplificador de audio para un sistema de 2.1 canales (izquierda-derecha y subwoofer). Después de casi 1 mes de investigación, diseño y pruebas, se me ocurrió este diseño.

En este instructivo, lo guiaré a través del proceso de diseño del amplificador. Primero, le mostraré cómo seleccionar el IC perfecto para su proyecto. Luego, le mostraré cómo encontrar los valores correctos para todos los componentes del circuito y cómo cambiar la ganancia y otros parámetros. Finalmente, al final, te contaré algunos consejos para eliminar cualquier tipo de ruido.

Después de pasar por todo el instructable, cualquiera puede diseñar su propio amplificador para diferentes aplicaciones. Intentaré que este instructivo sea lo más breve posible y fácil de entender para todos.

Está bien para la introducción. Empecemos

Paso 1: selección de IC para amplificador

Bien, cualquiera puede confundir entre las distintas opciones disponibles para los circuitos integrados de amplificadores de audio. Es una tarea difícil revisar varias hojas de datos. Entonces, aquí hay un resumen de mi análisis de algunos circuitos integrados famosos en la India.

Circuitos integrados de amplificador de audio superiores:

1. Hoja de datos de TDA7294

• Amplificador de audio DMOS de 100 V - 100 W con silencio
• Protección contra cortocircuitos
• Puede proporcionar 200 W en paralelo

2. Hoja de datos de LM3886

• Amplificador de potencia de audio de 68 W de alto rendimiento con silencio
• Amplio rango de suministro 20V - 94V
• Relación señal-ruido ≥ 92dB
• Mejor calidad de sonido

3. Hoja de datos de LA4440 / CD4440

• 2 canales integrados (duales) que permiten su uso en aplicaciones de amplificador estéreo y puente.
• Doble: 6 W × 2 (típico); Puente: 19 W (típ.)
• Número mínimo de piezas externas necesarias

4. Hoja de datos de TDA2050

• Amplificador de audio de alta fidelidad de 32 W
• Tensión de alimentación de amplio rango, hasta 50 V
• Barato y fácil de reemplazar

5. Hoja de datos de TDA2030

• Amplificador de audio de alta fidelidad de 14 W
• Tensión de alimentación de amplio rango, hasta 36 V
• Barato y fácil de reemplazar
• Se puede puentear para obtener más potencia

Al seleccionar un IC, considere sus expectativas del amplificador y el propósito de su proyecto. Si desea un amplificador de alta potencia con la mejor calidad de sonido de su clase, elija TDA7294 o LM3886. Pero, si solo desea manejar un altavoz de 5W, 10W o 20W, la 4ª y la 5ª opción son las mejores para usted. También puede considerar LA4440 si desea un circuito más simple (canal izquierdo y derecho en un solo IC).

Generalmente, debe elegir un amplificador que pueda entregar una potencia equivalente al doble de la potencia nominal del altavoz. Esto significa que un altavoz con una impedancia de 8 ohmios y una clasificación de 5 vatios requerirá un amplificador que pueda producir 10 vatios en una carga de 8 ohmios. Para un par de altavoces estéreo, el amplificador debe tener una potencia nominal de 10 vatios por canal a 8 ohmios.

Si desea obtener más información sobre los amplificadores, haga clic aquí.

Paso 2: Piezas y herramientas

Quiero conducir dos altavoces de 5 W para los canales izquierdo y derecho que extraje de un televisor CRT antiguo. Entonces, TDA2030 es lo mejor para mí, pero también puede elegir TDA2050 para construir canales izquierdo y derecho.

Instrumentos -

1. Multimetro
2. Estación de soldadura
3. Pistola de silicona
4. Alicates
5. Cortador
6. Tubo retractil

Para amplificador estéreo TDA2030 (izquierda + derecha) -

1. TDA2030 (2)
2. Altavoces (2)
3. Pre abordaje
4. Conector estéreo de 3,5 mm
5. Diodo 1N4007 (2 * 2)
6. Potenciómetro o Trimpot 10K / 22K (2)
7. Perilla del potenciómetro (opcional)
8. Resistencia 10 (1 * 2), 100k (4 * 2), 3.7k (1 * 2)
9. Condensador cerámico 100nF (2 * 2)
10. Condensador electrolítico 1uF (1 * 2), 100uF (1 * 2), 2uF (1 * 2), 22uF (1 * 2), 2200uF (1 * 2)
11. Fuente de alimentación: Transformador o adaptador DC 12V 2Amp (min)
12. Disipador de calor (2)

Para subwoofer TDA2050 -

1. TDA2050 (1)
2. Altavoz de subgraves (1)
3. Pre abordaje
4. Potenciómetro o Trimpot 10K / 22K (1)
5. Perilla del potenciómetro (opcional)
6. Resistencia 10 (1), 100k (4), 3.3k (1)
7. Condensador cerámico 100nF (2)
8. Condensador electrolítico 1uF (1), 1000uF (2), 2uF (1 * 2), 22uF (1)
9. Fuente de alimentación: Transformador o adaptador DC 24V 2Amp (sugerido)
10. Disipador de calor

Para filtro de paso bajo -

1. RC4558 (1)
2. Resistencia: 100K (2), 560 (2), 22K (1)
3. Condensador: 1uF (1), 104j (2)
4. Fuente de alimentación dividida 9V a 12V

Ahora comencemos con el amplificador TDA2030.

Paso 3: Circuito amplificador estéreo

Según la hoja de datos, el TDA2030 puede generar 9 vatios en altavoces de 8 Ω con una distorsión del 0,5% en una fuente de alimentación de 14 V.

En realidad, puede obtener un circuito de aplicación básico para casi todos los circuitos integrados en la hoja de datos. En la hoja de datos del TDA2030, hay dos circuitos, uno con una sola fuente de alimentación y otro con una fuente de alimentación dividida. Puede elegir cualquier circuito según sus necesidades. Voy a usar un solo circuito de fuente de alimentación porque lo alimentaré con un adaptador de 12 CC. Para la fuente de alimentación dividida, necesitará un transformador 12-0-12.

Primero, simulemos el circuito. Entonces, pudimos ver cómo funcionaba. El diagrama del circuito se realizó con Proteus.

Pruebe todo y asegúrese de que su circuito funcione antes de comenzar a soldar.

Nota: los cables C2 y R7 no están conectados. (Fig. De simulación)

Paso 4: modificar el circuito

Averigüemos los mejores valores para los componentes del circuito. Usaré el esquema anterior, que es el mismo que el de la hoja de datos, pero con algunas modificaciones para establecer la ganancia, el ancho de banda y ayudar a filtrar el ruido.

1. Ganar

El circuito en la hoja de datos tiene una ganancia de 33 y causará distorsión. Una buena ganancia para escuchar en casa es de alrededor de 27 a 30 dB. Esta configuración no es lo suficientemente alta como para causar distorsión y le dará un buen rango de volumen.

Ganancia = 1 + R1 / R2 si R1 = 100k entonces, R2 = 3.7k

2. La red Zobel

Una red Zobel ayuda a prevenir la oscilación que puede ocurrir por la inducción parásita de los cables de los altavoces. También actúa como un filtro para evitar que las interferencias de radio captadas por los cables de los altavoces lleguen a la entrada inversora a través del bucle de retroalimentación. C6 y R8 forman una red Zobel en la salida del amplificador.

C6 = 100nF y R8 = 10ohms, lo que da una frecuencia de corte (fc) de:

fc = 1 / (2 * pi * R * C) fc = 159 KHz

159 kHz está por encima del límite de 20 kHz de la audición humana y muy por debajo de las frecuencias de radio, por lo que estos valores funcionarán bien. Si el amplificador oscila, R6 pasará altas corrientes al suelo, por lo que debería tener una potencia nominal de al menos 1 vatio.

3. Bajo

Condensador C7 en la fig. se utiliza para ajustar los graves de los altavoces, cuanto mayor sea el valor del condensador, mejor será la respuesta de graves de los altavoces. También puede utilizar un condensador variable para cambiar los graves manualmente. (Este bajo no está relacionado con el subwoofer)

Consejo: cuando estaba construyendo este amplificador, dudo por qué estamos usando esos condensadores y resistencias adicionales, qué hacen y qué pasa si los quitamos. No puede ignorar estas preguntas si es un entusiasta de la electrónica. Consulte la sección 4.3 de la página 10 de la hoja de datos para tener una idea aproximada.

Pero recomiendo este increíble tutorial de Circuit Basics. Este artículo cubre todos los detalles requeridos en profundidad.

Nota: Tomaré la figura anterior como referencia en los próximos pasos.

Paso 5: Conexión de un conector de 3,5 mm

Si tiene un cable de audio (con conector) o auriculares, entonces el multímetro es la mejor opción para verificar la conectividad y averiguar la conectividad G-L-R. Si no tiene un cable de conexión de audio, puede usar conectores macho o hembra.

Conecte el conector de 3,5 mm al teléfono y el otro lado de los cables abiertos al amplificador. Amplificador de lado izquierdo a izquierdo y amplificador de lado derecho a derecho con tierra común.

Consulte las fotos adjuntas como referencia.

Paso 6: construcción del amplificador

Empiece a construir con un solo canal de nuestro amplificador estéreo. Construya con cuidado el circuito en perfboard, puede tomar la ayuda de los diseños de PCB disponibles en la hoja de datos. Si tienes dudas, primero puedes usar una protoboard para comprobar el circuito. Pero recuerde que ensamblarlo en la placa tendrá muchos cables abiertos que pueden generar mucho ruido en el altavoz. Por lo tanto, no crea que el circuito está mal cuando tenga un zumbido o un zumbido.

Agregue un potenciómetro antes del capacitor C2 (Paso 4, Fig.) Para controlar el volumen, también es muy efectivo para reducir la distorsión. Utilicé un potenciómetro para este propósito y establecí permanentemente el valor del potenciómetro de modo que no haya distorsión al volumen máximo del teléfono.

Después de verificar y probar el primer canal, repita el proceso y clone exactamente el mismo circuito en la misma placa de perforación o en otra. Ahora tiene dos amplificadores mono, conecte el cable del canal izquierdo a un amplificador y el cable del canal derecho al otro amplificador con tierra común para ambos. Utilice un potenciómetro de ajuste diferente para cada canal y establezca el mismo valor de potenciómetro de ajuste para ambos canales para que cada canal tenga el mismo volumen.

Puede usar un potenciómetro (en lugar de trimpot) si desea cambiar el volumen del amplificador con frecuencia. Le sugiero que utilice un potenciómetro cónico dual para controlar manualmente el audio izquierdo y derecho al mismo tiempo.

Fuente de alimentación: la fuente de alimentación que va a utilizar debe ser el doble de la potencia requerida, es decir, para dos altavoces de 5 W, debe haber una fuente de alimentación de 20 W para obtener los mejores resultados.

Aquí voy a usar un adaptador DC 12V 2Amp (P = 24W) para ambos canales.

NOTA: Verifique el Paso 9: Reducción de ruido, antes de finalizar el circuito en perfboard.

Paso 7: circuito de subwoofer