Tales From the Chip: LM1875 Lydforstærker: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Jeg elsker mig nogle chipforstærkere - små pakker med ren lydkraft. Med blot et par eksterne komponenter, en ren strømforsyning og en stor heatsink kan du få virkelig hi-fi-kvalitetslyd, der konkurrerer med komplekse, diskrete transistordesign.

Jeg gik lidt mere i detaljer om fordelen ved chipforstærkere i min LM386 -hyldest - det kan være et godt sted at starte. Her vil jeg dykke lige ind i, hvad der gør LM1875 så fantastisk, og hvordan man bygger et simpelt kredsløb. Kør, Dobbin!

Trin 1: Sig hej til LM1875

LM1875 ("atten-femoghalvfjerds") er et monster af en chip i en meget beskedent pakke og en anden meget elsket chip i DIY-lydfællesskabet. Det officielle datablad (PDF) hævder evnen til at drive 20W til 8Ω belastninger givet +-25V, og op til 30W leveret med en ekstra +-5V juice … og alt sammen på mindre end 1% THD. Og sjældent som det kan være, kan jeg bekræfte, at pralingen i databladet er i orden - disse tal kan nås ganske behageligt i virkeligheden (givet en sund afkøling).

Trin 2: Pinout

TO-220-pakken, med kun 5 ben, er let at opbygge:

1 - Negativ input (-IN)

2 - Positivt input (+IN)

Standard op-amp-indgange, hvor den positive indgang modtager lydsignalet og den negative indgang er bundet til jorden.

3 - Negativ levering (-Vee)

5 - Positive Supply (Vcc)

Her fodrer du forstærkeren, ideelt med en dobbelt forsyning. Det kan også drives af en enkelt forsyning ved at binde stift 3 til jorden, men ydelsen kan lide.

4 - Output

Her spiser du på et sødt, sødt forstærket signal.

Trin 3: Skematisk og stykliste

Her er en simpel skematisk for en enkelt kanal - til stereo skal du bruge to af disse.

R1 og R2 er forstærkningsmodstandene knyttet til forstærkerens inverterende indgang. Værdierne 22KΩ og 1KΩ udregnes til en forstærkning på 23:

Gain = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

For at ændre forstærkningen skal du blot skifte R1 ud med en anden modstand i kohm -området og tilslutte den til formlen.

CIC1 til CIC4 er afkoblingskondensatorerne for LM1875. Den mindre kondensator (100nF) filtrerer højfrekvent støj fra strømskinnen, mens den større hætte (220uF) giver en strømkilde til at udjævne fald i strømforsyningen. I et produktionskredsløb skal disse hætter placeres så tæt på chipets strømindgangsstifter som muligt. For mere information, tjek denne overraskende letforståelige artikel af Analog Devices om korrekte afkoblingsteknikker.

På samme måde er C1, C2, R2 og R3 der for at filtrere ud støj, mens R5 fungerer som en pull-down-modstand, der tillader en vej til jorden, hvis der ikke er tilsluttet noget signal (brummereduktion).

R6 og C3 danner et RC -kredsløb, et filter, der fjerner radiofrekvenser fra at komme tilbage til kredsløbet og forhindrer svingninger fra højttaleren i at vende tilbage til forstærkeren.

_

BOM:

IC: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

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

C2: 47uF elektrolytisk

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolytisk

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Du skal bruge en måde at indføre lyd i - jeg høstede et 3,5 mm stik fra en gammel enhed og lavede en breakout, der sættes direkte i et brødbræt, eller du kan hugge hovedet af et gammelt 3,5 mm lydkabel, stikke nogle overskrifter på enderne og tilslut det direkte.

Du skal også bruge de sædvanlige jumpere, ledninger, en højttaler/dummy -belastning og en strømforsyning - en anstændig variabel bænk -PSU, der kan levere +/- 30V, vil være nyttig.

Endelig - en kølelegeme! De fleste klasse A/B -chipampere kræver betydelig afkøling, så få en større køleplade, end du tror, du skal bruge, og behold den til prototypeformål.

Trin 4: Breadboard Build

Så her er mit brødbræt …

… men ANSVARSFRASKRIVELSE

Dette er ikke det mest optimale layout - ideelt set bør komponenterne være meget tættere på hinanden, og især afkoblingshætterne er for langt fra IC -benene. Jeg spredte det imidlertid ud for at gøre det lettere at forstå på billederne og for at få min akavede kølelegeme til at passe. Resultaterne er fine ved korte testperioder.

Jeg lagde begge power rail -strimler på den ene side af brødbrættet, så jeg kunne holde plads omkring IC'en til kølelegemet. Dette har den ekstra fordel at gøre de dedikerede positive, negative og jordskinner let tilgængelige langs bunden af brættet.

Trin 5: Glem ikke kølelegemet

For at forberede en kølelegeme skal du først stille den op på brættet og markere, hvor hullet skal gå for at fastgøre det til IC'en. Bor derefter hullet, og slip hele kontaktfladen med meget fint papir, indtil overfladen er glat og blank.

Påfør derefter en prik med termisk pasta på kontaktfladen og placer den isolerende glimmer ovenpå med en pincet - prøv ikke at håndtere glimmeren med fingrene.

Til sidst skal du bruge en tophat (eller "busk"), en møtrik og en bolt for at fastgøre chippen til kølelegemet. Det skal være lige stramt nok til, at IC'en ikke kan drejes rundt om bolten, og ikke strammere!

Endelig skal du dobbelttjekke, at fanen på chippen er isoleret fra kølelegemet ved at lave en kontinuitetstest med dit multimeter - med en sonde på kølelegemetappen og den anden på selve kølelegemet. Intet bip = godt stykke arbejde!

Trin 6: Test det

Kontroller og dobbelttjek, at alle dine forbindelser er solide, og sørg for at du sender + og - spænding ind i de korrekte skinner. Indstil strømforsyningen til omkring +-10V, stå tilbage og tænd!

Hvis der ikke opstår et chokerende røgudbrud, er det sandsynligvis lykkedes. Spil lidt musik, og lyt til din testhøjttaler. Hvis din bænkstrømforsyning har et indbygget ammeter, kan du se, hvor meget strøm din forstærker tegner på et givet tidspunkt - prøv at skrue op for at se, at den nuværende træk stiger.

Ved lave spændinger vil du sandsynligvis støde på klipning eller andre former for forvrængning før snarere end senere, og ved højere lydstyrker vil din musik lyde temmelig forfærdelig. Skru langsomt op for spændingen - LM1875 håndterer +-25V som en mester, så hvis du har en anstændig kølelegeme, burde der ikke være noget at bekymre sig om.

Udgangsspænding

Jeg kørte output til en gigantisk dummy -belastning (en 300W, 8Ω modstand) og omfattede output. Med en 1 kHz sinusbølge ved 810mV peak, tilbød LM1875 mig en respektabel, ren 20,15V peak (14,32V RMS) på output - bare lidt over vores gain -indstilling.

Strøm

Med hensyn til ren strøm gør jeg det …

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

… bare genert af 26W! Slet ikke dårligt.

På dette tidspunkt ville jeg se, om jeg kunne komme til det mytiske LM1875 30W -mærke, men først var jeg nødt til at skifte kølepladen ud med noget lidt mere betryggende …

Trin 7: Kobbermonsteret