Circuito amplificador de audio de 25 vatios con tda2040

Los amplificadores son la columna vertebral de la electrónica analógica. Se utilizan ampliamente en el campo de la industria electrónica. Los amplificadores se utilizan casi en todas las aplicaciones relacionadas con el audio.

El amplificador de potencia es parte de la electrónica de audio. Está diseñado para maximizar la magnitud de la potencia f dada la señal de entrada. En electrónica de sonido, el amplificador operacional aumenta el voltaje de la señal, pero no puede proporcionar la corriente necesaria para impulsar una carga. En este tutorial, construiremos un amplificador de 25 W utilizando un amplificador de potencia IC TDA2040 con un altavoz de impedancia de 4 ohmios conectado a él.

Topología de construcción para amplificadores

En un sistema de cadena de amplificadores, el amplificador de potencia se utiliza en la última o última etapa antes de la carga. Generalmente, el sistema de amplificador de sonido utiliza la siguiente topología que se muestra en el diagrama de bloques

Como puede ver en el diagrama de bloques anterior, el amplificador de potencia es la última etapa que está directamente conectada a la carga. Generalmente, antes del amplificador de potencia, la señal se corrige utilizando preamplificadores y amplificadores de control de voltaje. Además, en algunos casos, donde se necesita control de tono, el circuito de control de tono se agrega antes del amplificador de potencia.

Conoce tu carga

En el caso del sistema de amplificador de audio, la carga y la capacidad de conducción de carga del amplificador es un aspecto importante en la construcción. La carga principal de un amplificador de potencia es el altavoz. La salida del amplificador de potencia depende de la impedancia de la carga, por lo que conectar una carga inadecuada podría comprometer la eficiencia del amplificador de potencia y la estabilidad.

Loud Speaker es una carga enorme que actúa como carga inductiva y resistiva. El amplificador de potencia ofrece salida de CA, debido a esto, la impedancia del altavoz es un factor crítico para una transferencia de potencia adecuada.

La impedancia es la resistencia efectiva de un circuito o componente electrónico para corriente alterna, que surge de los efectos combinados relacionados con la resistencia óhmica y la reactancia.

En la electrónica de audio, hay diferentes tipos de altavoces disponibles en diferentes potencias con diferente impedancia. La impedancia de los altavoces se puede entender mejor utilizando la relación entre el flujo de agua dentro de una tubería. Piense en el altavoz como una tubería de agua, el agua que fluye a través de la tubería es la señal de audio alterna. Ahora, si la tubería aumenta de diámetro, el agua fluirá fácilmente a través de la tubería, el volumen de agua será mayor y si disminuimos el diámetro, menos agua fluirá por la tubería, por lo que el volumen de agua será inferior. El diámetro es el efecto creado por la resistencia óhmica y la reactancia. Si la tubería aumenta de diámetro, la impedancia será baja,para que el altavoz pueda obtener más potencia y el amplificador proporcione más escenario de transferencia de potencia y, si la impedancia aumenta, el amplificador proporcionará menos potencia al altavoz.

Hay diferentes opciones, así como diferentes segmentos de altavoces disponibles en el mercado, generalmente con 4 ohmios, 8 ohmios, 16 ohmios y 32 ohmios, de los cuales los altavoces de 4 y 8 ohmios están ampliamente disponibles a precios económicos. Además, debemos entender que, un amplificador con 5 vatios, 6 vatios o 10 vatios o incluso más es el vataje RMS (Root Mean Square), entregado por el amplificador a una carga específica en funcionamiento continuo.

Por lo tanto, debemos tener cuidado con la clasificación de los altavoces, la clasificación del amplificador, la eficiencia de los altavoces y la impedancia.

Construcción de un amplificador simple de 25 W

En nuestros tutoriales anteriores, creamos un amplificador de 10 vatios usando amplificador operacional y transistor de potencia. Pero para este tutorial, construiremos un amplificador de potencia de 25 W que impulsará un altavoz de impedancia de 4 ohmios. Usaremos IC amplificador de potencia específico para esto. Seleccionamos el amplificador de potencia TDA2040 IC.

En la imagen de arriba, se muestra TDA2040. Está disponible en la mayoría de las tiendas online genéricas, así como en eBay. El paquete se llama paquete ' Pentawatt ' con 5 pines de salida. El diagrama de distribución de pines es bastante simple y está disponible en la hoja de datos,

La lengüeta está conectada al pin 3 o al –Vs (fuente de alimentación negativa). Sin mencionar que el disipador de calor conectado con la pestaña también obtiene la misma conexión.

Si revisamos la hoja de datos, también podemos ver las características de este amplificador de potencia IC

Las características del IC son bastante buenas. Proporciona protección contra cortocircuitos a tierra. Además, la protección térmica proporcionará características de seguridad adicionales debido a una condición de sobrecarga. Como podemos ver, el TDA2040 es capaz de proporcionar una salida de 25 vatios a una carga de 4 ohmios si se conecta una fuente de alimentación dividida con una salida de +/- 17 V. En tal caso, la THD (distorsión armónica total) será del 0,5%. En la misma configuración, si obtenemos una potencia de salida de 30 Watt, la THD se convertirá en 10%.

Además, hay otro gráfico en la hoja de datos que proporciona la relación entre el voltaje de suministro y la potencia de salida.

Si vemos el gráfico, podemos lograr una potencia de salida de más de 26W si usamos una fuente de alimentación dividida con una salida de más de 15V. Entonces, hagamos que el amplificador de potencia funcione con un altavoz de impedancia de 4 ohmios a 25 vatios sin comprometer la THD.

Componentes requeridos

Para construir el circuito necesitamos los siguientes componentes:

1. Tablero Vero (con puntos o conectado se puede usar cualquiera)
2. Soldador
3. Alambre de soldar
4. Herramienta de pinza y pelacables
5. Alambres
6. Disipador de calor de aluminio
7. Fuente de alimentación de carril a carril de 17 V con carril de alimentación de + 17 V GND-17 V
8. Altavoz de 4 ohmios y 25 vatios
9. Resistencia 4.7R 1/2 Watt
10. 680R Resistencia 1/4 ^º vatios
11. Resistencia 22k
12. Resistencia de 10k
13. Condensador 100nF /.1uF 4 piezas
14. Condensador 22uF
15. TDA2040

Diagrama y explicación del circuito del amplificador de audio de 25 vatios

El esquema del amplificador de audio de 25 vatios es bastante simple; El TDA2040 amplifica la señal y proporciona una potencia de 25 vatios RMS al altavoz de 4 ohmios. C4 y C5 se utilizan como condensador de filtro de desacoplamiento. C1 y R1 actúan como un filtro. R2, R3 y C2 están proporcionando la retroalimentación necesaria al amplificador de potencia. R4 y C3 son el circuito amortiguador para sujetar la retroalimentación de la carga inductiva (altavoz).

Prueba del circuito del amplificador de 25 vatios

Usamos herramientas de simulación de proteus para verificar la salida del circuito; medimos la salida en el osciloscopio virtual. Puede consultar el video de demostración completo que se muestra a continuación

Estamos alimentando el circuito usando +/- 17V y se proporciona la señal sinusoidal de entrada. El osciloscopio está conectado a través de la salida contra una carga de 4 ohmios en el canal A (amarillo) y la señal de entrada está conectada a través del canal B (azul).

Podemos ver la diferencia de salida entre la señal de entrada y la salida amplificada en el video: -

Además, verificamos la potencia de salida, la potencia del amplificador depende en gran medida de varias cosas, como se discutió anteriormente. Depende en gran medida de la impedancia de los altavoces, la eficiencia de los altavoces, la eficiencia del amplificador, las topologías de construcción, las distorsiones armónicas totales, etc. No pudimos considerar ni calcular todos los posibles factores que crean dependencias en la potencia del amplificador. El circuito de la vida real es diferente a la simulación porque se deben considerar muchos factores al verificar o probar la salida.

Cálculo de potencia del amplificador

Usamos una fórmula simple para calcular la potencia del amplificador:

Potencia del amplificador = V ² / R

Conectamos un multímetro de CA a través de la salida. El voltaje de CA que se muestra en el multímetro es un voltaje de CA de pico a pico.

Proporcionamos una señal sinusoidal de muy baja frecuencia de unos 25-50Hz. Al igual que en baja frecuencia, el amplificador entregará más corriente a la carga y el multímetro podrá detectar el voltaje de CA correctamente.

El multímetro mostró + 10.1V AC. Entonces, según la fórmula, la salida del amplificador de potencia a una carga de 4 ohmios es

Amplificador de Potencia = 10,1 ² /4 Amplificador de Potencia = 25,50 (25W aproximadamente)

Cosas para recordar al construir un amplificador de 25w

Al construir el circuito, el amplificador de potencia TDA2040 debe conectarse correctamente con el disipador de calor. Un disipador de calor más grande proporciona un mejor resultado. Además, es bueno utilizar condensadores tipo caja con clasificación de grado de audio para obtener un mejor resultado.

Siempre es una buena opción utilizar PCB para aplicaciones relacionadas con audio. La mejor manera de construir la PCB es consultando las pautas del fabricante de circuitos integrados. Hay un diseño de PCB de referencia proporcionado en la hoja de datos de TDA2040.

En la imagen de arriba, se muestra un circuito de muestra con el diseño de PCB. Es mejor seguir con el diseño de referencia, y está en una proporción de 1: 1. Disminuirá el acoplamiento de ruido en la salida.

Además, intente usar un altavoz de 4 ohmios de mayor eficiencia con la potencia adecuada para conducir con este amplificador de potencia.