KITUMBUKO CHA AUDIO YA MOSFET (Kelele ya Chini na Faida ya Juu): Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Halo jamani!

Mradi huu ni muundo na utekelezaji wa kipaza sauti cha Power Low kwa kutumia MOSFET's. Ubunifu ni rahisi kama inavyoweza kuwa na vifaa vinapatikana kwa urahisi. Ninaandika haya ya kufundisha kwani mimi mwenyewe nilipata shida sana katika nyumba ya wageni kupata nyenzo muhimu kuhusu mradi na njia rahisi ya utekelezaji.

Natumahi unafurahiya kusoma inayoweza kufundishwa na nina hakika itakusaidia.

Hatua ya 1: Utangulizi

"Kikuza nguvu cha sauti (au nguvu amp) ni kipaza sauti kielektroniki ambacho huimarisha nguvu ya chini, ishara za sauti za elektroniki ambazo hazisikiki kama vile ishara kutoka kwa mpokeaji wa redio au gari ya umeme ya gita kwa kiwango ambacho ni cha kutosha kuendesha spika au vichwa vya sauti."

Hii ni pamoja na amplifiers zote zinazotumiwa katika mifumo ya sauti ya nyumbani na vifaa vya muziki kama vile viboreshaji vya gita.

Kikuza sauti kilibuniwa mnamo 1909 na Lee De Forest wakati aligundua bomba la utupu la triode (au "valve" kwa Kiingereza cha Uingereza). Triode ilikuwa kifaa tatu cha terminal na gridi ya kudhibiti ambayo inaweza kurekebisha mtiririko wa elektroni kutoka kwenye filament hadi sahani. Kiboreshaji cha utupu cha triode kilitumiwa kutengeneza redio ya kwanza ya AM. Amplifiers za nguvu za sauti za mapema zilitegemea mirija ya utupu. Ingawa, amplifiers-msingi-wa-siku-msingi-msingi hutumiwa ambazo ni nyepesi kwa uzani, zinaaminika zaidi na zinahitaji matengenezo kidogo kuliko viboreshaji vya bomba. Maombi ya amplifiers za sauti ni pamoja na mifumo ya sauti ya nyumbani, tamasha na uimarishaji wa sauti ya maonyesho na mifumo ya anwani ya umma. Kadi ya sauti katika kompyuta ya kibinafsi, kila mfumo wa stereo na kila mfumo wa ukumbi wa michezo wa nyumbani una kifaa kimoja au kadhaa vya sauti. Matumizi mengine ni pamoja na viboreshaji vya vifaa kama vile viboreshaji vya gitaa, redio ya kitaalam na amateur ya rununu na bidhaa za watumiaji kama vile michezo na vitu vya kuchezea vya watoto. Kikuza sauti kilichowasilishwa hapa hutumia moskiti kufikia matakwa ya kipaza sauti. Hatua ya faida na nguvu imeajiriwa katika muundo ili kupata faida inayohitajika na kipimo data.

Hatua ya 2: Kubuni na Baadhi ya Hatua muhimu za Amplifier

Maelezo ya amplifier ni pamoja na:

Pato la nguvu 0.5 W.

Bandwidth 100Hz-10KHz

KUPATA KWA Mzunguko: Lengo la kwanza ni kupata faida kubwa ya nguvu ambayo inatosha kutoa kelele ya sauti ya sauti ya sauti kwenye pato kupitia spika. Ili kufikia hili hatua zifuatazo ziliajiriwa katika kipaza sauti:

1. Pata Hatua: Hatua ya faida hutumia mkusanyiko wa mkusanyiko wa upendeleo wa mseto. Mzunguko wa upendeleo wa mgawanyiko unaonyeshwa kwenye takwimu 1.

Inakuza tu ishara ya kuingiza na hutoa faida kulingana na equation (1).

Faida = [(R1 || R2) / (rs + R1 || R2)] * (-gm) * (rd || RD || RL) (1)

Hapa, R1 na R2 ni upinzani wa pembejeo, rs ni upinzani wa chanzo, RD ni upinzani kati ya voltage ya upendeleo na kukimbia na RL ni upinzani wa mzigo.

gm ni transconductance ambayo hufafanuliwa kama uwiano wa mabadiliko ya kukimbia kwa sasa na mabadiliko ya voltage ya lango.

Imepewa kama

gm = Delta (ID) / delta (VGS) (2)

Ili kuzalisha faida inayotarajiwa nyaya tatu za mgawanyiko zilizopangwa zilibadilishwa mfululizo na faida ya jumla ni bidhaa ya mafanikio ya hatua za mtu binafsi.

Faida ya Jumla = A1 * A2 * A3 (3)

Ambapo, A1, A2 na A3 ni faida ya hatua ya kwanza, ya pili na ya tatu mtawaliwa.

Hatua hizo zimetengwa kutoka kwa kila mmoja kwa msaada wa viunga vilivyounganishwa ambavyo ni RC ikiunganisha.

2. Hatua ya Nguvu: Amplifier ya kuvuta kushinikiza ni amplifier ambayo ina hatua ya pato ambayo inaweza kuendesha sasa kwa mwelekeo wowote kupitia mzigo.

Hatua ya pato la kipaza sauti cha kawaida cha kushinikiza kina BJTs mbili zinazofanana au MOSFETs moja ya kutafuta sasa kupitia mzigo wakati ile nyingine ikizama sasa kutoka kwa mzigo. Push amplifiers ni bora zaidi ya amplifiers moja iliyoisha (kutumia transistor moja kwenye pato la kuendesha mzigo) kwa upotovu na utendaji. Amplifier moja iliyomalizika, jinsi inavyoweza kutengenezwa hakika itaanzisha upotovu kwa sababu ya kutokuwa na usawa wa sifa zake za nguvu za kuhamisha.

Amplifiers ya kuvuta kushinikiza hutumiwa kawaida katika hali ambapo upotoshaji mdogo, ufanisi mkubwa na nguvu kubwa ya pato inahitajika.

Uendeshaji wa kimsingi wa amplifier ya kuvuta ni kama ifuatavyo:

"Ishara inayopaswa kuimarishwa imegawanywa kwanza kuwa ishara mbili zinazofanana 180 ° nje ya awamu. Kwa ujumla mgawanyiko huu unafanywa kwa kutumia kiboreshaji cha uunganishaji wa pembejeo. Transifoma ya kuambatanisha pembejeo imepangwa sana kwamba ishara moja inatumika kwa pembejeo la transistor moja na ishara nyingine hutumiwa kwa pembejeo ya transistor nyingine."

Faida za amplifier ya kuvuta ni kuvuruga chini, kutokuwepo kwa kueneza kwa sumaku katika msingi wa kuambatanisha transformer, na kufutwa kwa viboko vya umeme ambavyo husababisha kutokuwepo kwa hum wakati hasara ni hitaji la transistors mbili zinazofanana na mahitaji ya unganisho mkubwa na wa gharama kubwa. transfoma. Hatua ya kupata nguvu ilibadilishwa kama hatua ya mwisho ya mzunguko wa sauti ya sauti.

MAJIBU YA MARA KWA MARA YA MZUNGUKO:

Uwezo una jukumu kubwa katika kuunda wakati na majibu ya mzunguko wa nyaya za kisasa za elektroniki. Uchunguzi wa kina na wa kina wa majaribio umefanywa jukumu la capacitors anuwai katika duru ndogo ya ishara ya mzunguko wa MOSFET.

Mkazo haswa umepewa kushughulikia maswala ya kimsingi yanayohusu uwezo katika viboreshaji vya MOSFET, badala ya kubadilisha muundo. Uboreshaji tatu tofauti wa n-channel MOSFETs (2N7000 modeli, inayojulikana baadaye kama MOS-1, MOS-2 na MOS-3) iliyotengenezwa na Motorola Inc imetumika kwa jaribio. Utafiti unafunua vitu kadhaa muhimu vya amplifiers. Inaonyesha kuwa katika muundo wa viboreshaji vya ishara ndogo, haipaswi kuzingatiwa kuwa kuunganishwa na kupitisha capacitors kama mzunguko mfupi na haina athari kwa pembejeo za pembejeo na pato. Kwa kweli, wanachangia viwango vya voltage vinavyoonekana kwenye pembejeo na bandari ya pato ya kipaza sauti. Walipochaguliwa kwa busara kwa kuunganisha na kupitisha shughuli wanaamuru faida halisi ya kipaza sauti katika masafa anuwai ya ishara ya kuingiza.

Masafa ya chini ya kukatwa yanatawaliwa na maadili ya kuunganisha na kupitisha capacitors wakati kukatwa kwa juu ni matokeo ya uwezo wa shunt. Uwezo huu wa shunt ni uwezo uliopotea uliopo kati ya makutano ya transistor.

Uwezo hutolewa na fomula.

C = (Eneo * Ebsilon) / umbali (4)

Thamani ya capacitors huchaguliwa kama kwamba bandwidth ya pato iko kati ya 100-10KHz na ishara hapo juu na chini ya mzunguko huu imepunguzwa.

Takwimu:

Kielelezo.1 Mzunguko wa uwezekano wa upendeleo wa MOSFET

Kielelezo.2 Mzunguko wa Amplifier Power kutumia BJT

Kielelezo.3 Jibu la Mzunguko wa MOSFET

Hatua ya 3: Utekelezaji wa Programu na Vifaa

Mzunguko ulibuniwa na kuigwa kwenye programu ya PROTEUS kama inavyoonekana kwenye takwimu 4. Mzunguko huo huo ulitekelezwa kwenye PCB na vifaa vile vile vilitumika.

Vipinga vyote vimepimwa kwa 1 Watt na capacitors kwa volt 50 ili kuepuka uharibifu.

Orodha ya vifaa vilivyotumika zimeorodheshwa hapa chini:

R1, R5, R9 = 1MΩ

R2, R6, R11 = 68Ω

R3, R7, R10 = 230KΩ

R4, R8, R12 = 1KΩ

R13, R14 = 10KΩ

C1, C2, C3, C4, C5 = 4.7µF

C6, C7 = 1.5µF

Q1, Q2, Q3 = 2N7000

Q4 = TIP122

Q5 = TIP127

Mzunguko huo una hatua tatu za faida zilizounganishwa kwenye kuteleza.

Hatua za faida zimeunganishwa kupitia unganisho la RC. Kuunganisha RC ndio njia inayotumiwa zaidi ya kuunganisha katika viboreshaji vingi. Katika kesi hii Upinzani R ni kontena lililounganishwa kwenye kituo cha chanzo na capacitor C imeunganishwa kati ya viboreshaji. Pia inaitwa kuzuia capacitor, kwani itazuia voltage ya DC. Uingizaji baada ya kupita kupitia hatua hizi hufikia hatua ya umeme. Hatua ya nguvu hutumia transistors za BJT (npn moja na pnp moja). Kikuza sauti kimeunganishwa kwenye pato la hatua hii na tunapata ishara ya sauti iliyokuzwa. Ishara iliyopewa mzunguko kwa masimulizi ni wimbi la dhambi la 10mV na pato kwenye kipaza sauti ni 2.72 V wimbi la dhambi.

Vielelezo:

Kielelezo.4 Mzunguko wa PROTEUS

Kielelezo.5 Faida

Kielelezo.6 Hatua ya Nguvu

Kielelezo.7 Pato la hatua ya faida 1 (Faida = 7)

Kielelezo.8 Pato la hatua ya faida 2 (Faida = 6.92)

Kielelezo.9 Pato la hatua ya faida 3 (Faida = 6.35)

Kielelezo.10 Pato la hatua tatu za faida (Jumla ya Faida = 308)

Kielelezo.11 Pato kwenye spika

Hatua ya 4: PCB LAYOUT

Mzunguko ulioonyeshwa kwenye Mchoro 4 ulitekelezwa kwenye PCB.

Hapo juu kuna vijisehemu vya muundo wa programu ya PCB

Vielelezo:

Kielelezo.1 Mpangilio wa PCB

Kielelezo 13 Mpangilio wa PCB (pdf)

Kielelezo 14 Mwonekano wa 3D (MAONI YA JUU)

Kielelezo 15 Mwonekano wa 3D (MTAZAMO WA CHINI)

Kielelezo 16 Hardware (BOTTOM VIEW) Mwonekano wa juu tayari uko kwenye picha ya kwanza

Hatua ya 5: Hitimisho

Kutumia faida kubwa na upeo mkubwa wa pembejeo ya MOSFETs za njia fupi, mzunguko rahisi umebuniwa kutoa gari la kutosha kwa viboreshaji hadi pato la watts 0.5.

Inatoa utendaji ambao unakidhi vigezo vya uzalishaji bora wa sauti. Maombi muhimu ni pamoja na mifumo ya anwani ya umma, mifumo ya maonyesho na tamasha ya kuimarisha sauti na mifumo ya ndani kama vile stereo au mfumo wa ukumbi wa nyumbani.

Amplifiers za vifaa pamoja na amplifiers za gita na viboreshaji vya kibodi za umeme pia hutumia viboreshaji vya sauti.

Hatua ya 6: Shukrani za pekee

Ninawashukuru sana marafiki ambao walinisaidia kufikia matokeo ya mradi huu.

Natumai ulifurahiya hii inayoweza kufundishwa. Kwa msaada wowote, ningependa ukitoa maoni.

Ubarikiwe. Baadaye:)

Tahir Ul Haq, EE AENDA, UET

Lahore, Pakistan