Tales From the Chip: LM1875 Ljudförstärkare: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Jag älskar mig några chipförstärkare - små paket med ren ljudkraft. Med bara några externa komponenter, en ren strömförsörjning och en rejäl kylfläns kan du få riktigt hi-fi-ljud som konkurrerar med komplexa, diskreta transistordesigner.

Jag gick in lite mer i detalj om fördelen med chipförstärkare i min LM386 -hyllning - det kan vara ett bra ställe att börja. Här kommer jag att dyka in i vad som gör LM1875 så bra och hur man bygger en enkel krets. Rida, Dobbin!

Steg 1: Säg hej till LM1875

LM1875 ("arton-sjuttiofem") är ett monster av ett chip i ett mycket anspråkslöst paket, och ett annat mycket älskat chip i DIY-ljudgemenskapen. Det officiella databladet (PDF) hävdar möjligheten att driva 20W till 8Ω belastningar med +-25V, och upp till 30W levereras med extra +-5V juice … och allt till mindre än 1% THD. Och sällsynt som det kan vara, kan jag bekräfta att skryt i databladet är på plats - dessa siffror kan nås ganska bekvämt i verkligheten (med lite hälsosam kylning).

Steg 2: Pinout

TO-220-paketet, med bara 5 stift, är enkelt att koppla ihop:

1 - Negativ ingång (-IN)

2 - Positiv ingång (+IN)

Standard op-amp-ingångar, med den positiva ingången som tar emot ljudsignalen och den negativa ingången bunden till marken.

3 - Negativ tillgång (-Vee)

5 - Positive Supply (Vcc)

Här matar du förstärkaren, helst med dubbelmatning. Den kan också drivas av en enda strömförsörjning genom att binda stift 3 till marken, men prestandan kan försämras.

4 - Utgång

Här äter du en söt, söt förstärkt signal.

Steg 3: Schematisk och BOM

Här är en enkel schema för en enda kanal - för stereo behöver du två av dessa.

R1 och R2 är förstärkningsmotstånden kopplade till förstärkarens inverteringsingång. Värdena på 22KΩ och 1KΩ räknas ut till en förstärkning på 23:

Förstärkning = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

För att ändra förstärkningen, byt bara ut R1 med ett annat motstånd i kohm -intervallet och anslut det till formeln.

CIC1 till CIC4 är avkopplingskondensatorerna för LM1875. Den mindre kondensatorn (100nF) filtrerar bort högfrekvent brus på kraftskenan, medan det större locket (220uF) ger en kraftkälla för att jämna ut dips i strömförsörjningen. I en produktionskrets bör dessa lock placeras så nära chipets ingångsstiften som möjligt. För mer information, kolla in denna förvånansvärt lättförståliga artikel av Analog Devices om korrekt avkopplingsteknik.

På samma sätt finns C1, C2, R2 och R3 där för att filtrera bort brus, medan R5 fungerar som ett neddragningsmotstånd, vilket tillåter en väg till marken om ingen signal är ansluten (brumreducering).

R6 och C3 bildar en RC -krets, ett filter som tar bort radiofrekvenser från att matas tillbaka in i kretsen och förhindrar att svängningar från högtalaren återgår till förstärkaren.

_

BOM:

IC: LM1875

R1: 22kΩ

R2: 1 kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1MΩ

R5: 22kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: 10uF elektrolytisk (eller helst polyester/polypropenfilm)

C2: 47uF elektrolytisk

C3: 220nF X7R / film

CIC1, CIC3: 220uF elektrolytisk

CIC2, CIC4: 100nF X7R / film

_

Du behöver ett sätt att mata in ljud - jag skördade ett 3,5 mm -uttag från en gammal enhet och gjorde en breakout som ansluts direkt till en brödbräda, eller så kan du hugga av huvudet från en gammal 3,5 mm ljudkabel, sätta några rubriker på ändarna och anslut den direkt.

Du behöver också de vanliga hopparna, ledningarna, en högtalare/dummy -belastning och en strömförsörjning - en anständig variabel bänk PSU som kan ge +/- 30V kommer att vara användbart.

Slutligen - en kylfläns! De flesta klass A/B -chipampor kräver betydande kylning, så skaffa en större kylfläns än du tror att du kommer att behöva och behåll den för prototypändamål.

Steg 4: Breadboard Build

Så här är min brödbräda …

… men FRISKRIVNING

Det här är inte den mest optimala layouten - helst ska komponenterna ligga mycket närmare varandra, och särskilt frikopplingskåporna är för långt från IC -stiften. Men jag sprider ut det för att göra det lättare att förstå på bilderna och för att få min besvärliga kylfläns att passa. Resultaten är fina under korta testperioder.

Jag satte båda power rail -remsorna på ena sidan av brödbrädan, så att jag kunde hålla plats runt IC: n för kylflänsen. Detta har den extra fördelen att göra de dedikerade positiva, negativa och markskenorna lättåtkomliga längs brädans botten.

Steg 5: Glöm inte kylflänsen

För att förbereda en kylfläns, placera den först på brädet och markera var hålet ska gå för att fästa den på IC. Borra sedan hålet och slipa hela kontaktytan med mycket fint papper tills ytan är slät och blank.

Applicera sedan en punkt termisk pasta på kontaktytan och placera isolerande glimmer ovanpå med några pincetter - försök att inte hantera glimmer med fingrarna.

Slutligen, använd en topphatt (eller "buske"), en mutter och en bult för att fästa flisen på kylflänsen. Det ska vara lagom tätt så att IC: n inte kan roteras runt bulten och inte stramare!

Slutligen dubbelkolla att fliken på chipet är isolerad från kylflänsen genom att göra ett kontinuitetstest med din multimeter - med en sond på kylflänsen och den andra på kylflänsen själv. Inget pip = bra jobbat!

Steg 6: Testa det

Kontrollera och dubbelkolla att alla dina anslutningar är fasta och se till att du skickar + och - spänning till rätt skenor. Ställ in strömförsörjningen på cirka +-10V, ställ dig tillbaka och slå på!

Om inget chockerande rökutbrott dyker upp har du förmodligen lyckats. Spela lite musik och lyssna på din testhögtalare. Om din bänks strömförsörjning har en inbyggd amperemeter kan du se hur mycket ström din förstärkare drar vid ett givet tillfälle - försök att höja volymen för att se den aktuella dragningen öka.

Vid låga spänningar kommer du sannolikt att stöta på klippning eller andra former av förvrängning förr än senare, och vid högre volymer kommer din musik att låta ganska hemsk. Höj sakta spänningen - LM1875 hanterar +-25V som en mästare, så om du har en anständig kylfläns borde det inte vara något att oroa sig för.

Utspänning

Jag körde uteffekten till en gigantisk dummy -belastning (ett 300W, 8Ω motstånd) och omfattade utgången. Med en 1 kHz sinusvåg vid 810 mV topp erbjöd LM1875 mig en respektabel, ren 20,15 V topp (14,32 V RMS) på utgången - bara lite över vår förstärkning.

Kraft

När det gäller ren kraft gör jag det …

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

… bara blyg för 26W! Inte illa alls.

Vid det här laget ville jag se om jag kunde nå det mytomspunna LM1875 30W -märket, men först behövde jag byta ut kylflänsen med något lite mer lugnande …

Steg 7: Kopparmonstret