مداری که در این بخش معرفی می شود یکی از ساده ترین مدارات آمپلی فایر می باشد که از قدرت و کیفیت مناسبی نیز برخوردار است. این آمپلی فایر که با بلندگوی 8 اهمی 18 وات قدرت دارد ، می تواند بدون نیاز به پری آمپلی فایر هم به خوبی کار کند.از کاربردهای اساسی این تقویت کننده ، تقویت صدای دستگاههای کوچک پخش صدا مانند CD , MP3 player ها می باشد. برای مشاهده سایر توضیحات و لیست قطعات ادامه مطلب را مطالعه نمایید. ...
برای گرفتن 18 وات خروجی از این مدار تنها 150 میلی ولت در وردی نیاز دارید. فرکانس کاری این مدار بین 30 هرتز تا 20 کیلو هرتز می باشد. که محدوده شنوایی را به طور کامل پوشش خواهد داد.
چند نکته مهم :
این مدار را می توانید به طور مستقیم به خروجی دستگاههای صوتی از قبیل پخش سی دی ، نوار کاست و رادیو متصل نمایید.
دقت کنید که ولتاژ تغذیه از 23 ولت بیشتر نشود.
ترانزیستورهای Q3 , Q4 به حرارت گیر ( Heat sink ) مناسب نیاز دارند.
دیود D1 باید با ترانزیستور Q1 ارتباط حرارتی داشته باشد.
قرار دادن R8 در مدار اختیاری است. در صورتی که آن را در مدار قرار قرار دادید مدار را توسط این مقاومت متغیر به گونه ای تنظیم کنید که در زمان نداشتن سیگنال ورودی جریانی بین 20 تا 30 میلی آمپر مصرف کند.
دقت کنید که خط زمین مناسب بر روی برد ، تاثیر فراوانی در کیفیت مدار و حذف صدای هوم دارد همچنین خط زمین مدار وردی و خروجی را حتماً جداگانه به خط زمین منبع تغذیه متصل کنید.
شما می توانید برای تغذیه مدار از منبع تغذیه پیشنهادی زیر استفاده کنید.
لیست قطعات آمپلی فایر :
P1_____________22K Log.Potentiometer (Dual-gang for stereo)
R1______________1K 1/4W Resistor
R2______________4K7 1/4W Resistor
R3____________100R 1/4W Resistor
R4______________4K7 1/4W Resistor
R5_____________82K 1/4W Resistor
R6_____________10R 1/2W Resistor
R7_______________R22 4W Resistor (wirewound)
R8______________1K 1/2W Trimmer Cermet (optional)
C1____________470nF 63V Polyester Capacitor
C2,C5_________100µF 3V Tantalum bead Capacitors
C3,C4_________470µF 25V Electrolytic Capacitors
C6____________100nF 63V Polyester Capacitor
D1___________1N4148 75V 150mA Diode
IC1________TLE2141C Low noise,high voltage,high slew-rate Op-amp
Q1____________BC182 50V 100mA NPN Transistor
Q2____________BC212 50V 100mA PNP Transistor
Q3___________TIP42A 60V 6A PNP Transistor
Q4___________TIP41A 60V 6A NPN Transistor
J1______________RCA audio input socket
لیست قطعات منبع تغذیه :
C7,C8________4700µF 25V Electrolytic Capacitors
D2_____________100V 4A Diode bridge D3_____________5mm. Red LED
T1_____________220V Primary, 15 + 15V Secondary 50VA Mains transformer
PL1____________Male Mains plug
SW1____________SPST Mains switch
اینم لیست قطعات:
8Ω4ΩVoltage Gain27dB27dBPower (Continuous)153W (240W)240W (470W)Peak Power - 10 ms185W (250W)344W (512W)Peak Power - 5 ms185W (272W)370W (540W)Input Voltage1.3V (2.0V) RMS1.3V (2.0V) RMSNoise *-63dBV (ref. 1V)-63dBV (ref. 1V)S/N Ratio *92dB92dBDistortion0.4%0.4%Distortion (@ 4W)0.04% (1 Khz)0.04% (1 Khz)Distortion (@ 4W)0.07% (10 kHz)0.07% (10 kHz)Slew Rate> 3V/us> 3V/us
تغذیه Op-Amp تقویت کننده های عملیاتی OP-AMP
تقویت کننده های عملیاتی به اختصار آپ امپ نامیده می شو ند.و به صورت مدار مجتمع در دسترس می باشند.این تقویت کننده ها از پایداری بالایی برخوردارند.، و با اتصال ترکیب مناسبی از عناصر خارجی مثل مقاومت،خازن،دیود و غیره به آنها،می توان انواع عملیات خطی و غیر خطی را انجام داد.
از ویژگیهای اختصاصی تقویت کننده های عملیا تی ورودی تفاضلی و بهره بسیار زیاد است.
این المان الکترونیکی اختلاف میان ولتاژهای ورودی در پای های مثبت و منفی را در خروجی با تقویت بسیار با لایی آشکار می سازد.حتی اگر این اختلاف ولتاژ کوچک نیز باشد.،آنرا به سطح قابل قبولی از ولتاژ در خروجی تبدیل می کند.به شکل مداری این المان در زیر توجه کنید.
این المان همواره دارای دو پایه مثبت و منفی در ورودی،این دو پایه ورودی مستلزم یک پایه در خروجی هستند.
پایه ورودی مثبت را در اصطلاح لاتین noninverting و پایه منفی را inverting می گویند.
نحوه عملکرد op_amp
این المان بسته به وضعیت پایه های ورودی و خروجی دارای شرایط و عملکرد متفاوتی خواهد شد که در زیر به توضیح راجب این وضعیت ها می پردازیم.
اگر inverting > noninverting باشد.خروجی به سمت منفی VSS اشباع می شود.منظور از منفی VSS مقدار منفی ولتاژ تغذیه آیسی است. مثلا اگر ولتاژ ورودی 5 ولت باشد و ورودی پایه منفی دارای ولتاژی بزرگتر از ورودی پایه مثبت باشد.خروجی به سمت منفی 5 ولت به اشباع می رود.
اگر inverting < noninverting باشد.خروجی به سمت مثبت VSS اشباع می شود.مثلا اگر تغذیه آیسی 5 ولت باشد.و ورودی پایه مثبت دارای ولتاژی بزرگتر از پایه منفی باشد.خروجی به سمت مثبت 5 ولت به اشباع می رود.به شکل توجه کنید این شکل گویای همه مطالب است.همانطور که مشاهده می کنید.،هر جا که اختلاف ولتاژ ورودی مثبت باشد.خروجی به اشباع مثبت VSS می رود.و همچنین هر جا که اختلاف ولتاژ ورودی منف با شد خروجی به منفی VSS می رود.
منظور از اختلاف ولتاژ ،اختلاف بین ورودی مثبت از منفی است.
بدون قرار دادن فیدبک از خروجی به ورودی، ماکزیمم اشباع در خروجی با کمترین اختلاف ولتاژ در پایه های مثبت و منفی ورودی بوجود می آید.در این حالت مدار شما بسیار نویز پذیر است.
در حالت ایده آل منظور حالت غیر عملی است.،در این حالت op-amp ها دارای مقاومت ورودی بی نهایت تقویت سیگنال ورودی در خروجی به صورت بی نهایت و مقاومت خروجی صفر هستند.
در حالت واقعی گین یا تقویت بین ولتاژ های مثبت و منفی ورودی محدود می شود.
بین پایه های ورودی و خروجی آپ امپ جریانی وجود ندارد.و این تنها ولتاژ ورودی است که خروجی را کنترل می کند.
استفاده از فیدبک در آپ امپ
با استفاده از فیدبک می توانید میزان تقویت ولتاژ های ورودی در خروجی را تعیین کنید.فیدبک می تواند.،از خروجی به هر یک از پایه های مثبت و منفی صورت گیرد.در آپ امپ اغلب فیدبک از خروجی به پایه منفی صورت می گیرد این نوع فیدبک را فیدبک منفی یا negative feedback می نامند.
با استفاده از فرمول زیر می توانید. میزان تقویت یا گین(gain) را در این نوع از فیدبک به راحتی محاسبه کنید.
در فرمول فوق Rf همان مقاومت فیدبک است.که در شکل زیر با نام R2 و از خروجی به پایه منفی ورودی زده شده است.منظور از Rin نیز مقاومت ورودی است.،که در شکل زیر با نام R1 می باشد.
بنابر فرمول فوق اگر Rf برابر صفر باشد دیگر تقو یتی وجود ندارد.،و GAIN برابر یک می شود.در این حالت ولتاژ خروجی برابر ولتاژ ورودی است.در این وضعیت آپ امپ تنها به صورت یک بافر مجزا کننده یا ISOLATE کننده جریان ورودی از خروجی عمل می کند.شکل زیر نشان می دهد چگونه خروجی بدون استفاده از مقاومت به پایه منفی ورودی فیدبک زده شده است.
آپ امپ در حالت مقایسه گری یا Comparator
در این حالت کوچکترین اختلاف بین ولتاژ های ورودی تقویت شده و در خروجی نمایان می شود.
در این وضعیت خروجی زمانی high یا سوییچ می شود.که مقدار ولتاژ در پایه inverting یا منفی به سطح ولتاژ در پایه noninverting یا مثبت برسد.این ولتاژ در شکل زیر برابر vref است.
از این نوع مدار جهت مقایسه ولتاژ های ورودی به خصوص در سنسورها استفاده می شود.
در این مدار به جای مقاومت R2 می توانید از پتانسیومتر جهت تعیین ولتاژ Vref و تنظیم آن به صورت دلخواه استفاده کنید.