100 वाट शक्ति एम्पलीफायर सर्किट का उपयोग करके मसिफ़ेट

पावर एम्पलीफायर ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स का हिस्सा है। इसे इनपुट सिग्नल दिए गए पावर f के परिमाण को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ध्वनि इलेक्ट्रॉनिक्स में, परिचालन एम्पलीफायर सिग्नल के वोल्टेज को बढ़ाता है, लेकिन वर्तमान प्रदान करने में असमर्थ है, जो एक लोड ड्राइव करने के लिए आवश्यक है। इस ट्यूटोरियल में, हम MOSFETs और ट्रांजिस्टर का उपयोग करके 100W RMS आउटपुट पावर एम्पलीफायर सर्किट का निर्माण करेंगे, जिसके साथ 4 Ohms प्रतिबाधा स्पीकर जुड़ा होगा।

एम्पलीफायरों के लिए निर्माण टोपोलॉजी

एक में एम्पलीफायर श्रृंखला प्रणाली, विद्युत प्रवर्धक लोड से पहले अंतिम या अंतिम चरण में प्रयोग किया जाता है। आमतौर पर, ध्वनि एम्पलीफायर प्रणाली ब्लॉक आरेख में दिखाए गए टोपोलॉजी के नीचे का उपयोग करती है

जैसा कि आप उपरोक्त ब्लॉक आरेख में देख सकते हैं, पावर एम्पलीफायर अंतिम चरण है जो सीधे लोड से जुड़ा है। आम तौर पर, पावर एम्पलीफायर से पहले, सिग्नल को एम्प एम्पलीफायरों और वोल्टेज को नियंत्रित करने वाले एम्पलीफायरों का उपयोग करके ठीक किया जाता है। इसके अलावा, कुछ मामलों में, जहां टोन नियंत्रण की आवश्यकता होती है, पावर एम्पलीफायर से पहले टोन नियंत्रण सर्किटरी को जोड़ा जाता है।

अपने भार को जानें

ऑडियो एम्पलीफायर प्रणाली के मामले में, एम्पलीफायर की भार और भार ड्राइविंग क्षमता निर्माण में एक महत्वपूर्ण पहलू है। एक शक्ति एम्पलीफायर के लिए प्रमुख लोड लाउड स्पीकर है । पावर एम्पलीफायर आउटपुट लोड प्रतिबाधा पर निर्भर करता है, इसलिए अनुचित लोड को जोड़ने से पावर एम्पलीफायर की दक्षता के साथ-साथ स्थिरता से समझौता हो सकता है।

लाउड स्पीकर एक बहुत बड़ा लोड है जो इंडक्टिव और रेसिस्टिव लोड के रूप में कार्य करता है। पावर एम्पलीफायर एसी आउटपुट देता है, इस कारण स्पीकर का प्रतिबाधा उचित बिजली हस्तांतरण के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।

प्रत्यावर्ती धारा के लिए प्रतिबाधा इलेक्ट्रॉनिक सर्किट या घटक का प्रभावी प्रतिरोध है, जो ओमिक प्रतिरोध और प्रतिक्रिया से संबंधित संयुक्त प्रभावों से उत्पन्न होता है।

में ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्सविभिन्न प्रकार के लाउडस्पीकर विभिन्न प्रतिबाधा में विभिन्न प्रतिबाधा के साथ उपलब्ध हैं। एक पाइप के अंदर पानी के प्रवाह के बीच संबंध का उपयोग करके स्पीकर प्रतिबाधा को सबसे अच्छा समझा जा सकता है। जरा लाउडस्पीकर को पानी के पाइप के रूप में सोचें, पाइप से बहता पानी एक वैकल्पिक ऑडियो सिग्नल है। अब, यदि पाइप व्यास में बड़ा हो गया, तो पानी आसानी से पाइप के माध्यम से बह जाएगा, पानी की मात्रा बड़ी होगी, और यदि हम व्यास को कम करते हैं, तो पाइप के माध्यम से कम पानी बहेगा, इसलिए पानी की मात्रा होगी कम है। व्यास ओमिक प्रतिरोध और प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित प्रभाव है। यदि पाइप व्यास में बड़ा हो जाता है, तो प्रतिबाधा कम होगी, इसलिए स्पीकर को अधिक वाट मिल सकता है और एम्पलीफायर अधिक बिजली हस्तांतरण परिदृश्य प्रदान करता है और यदि प्रतिबाधा अधिक हो जाती है, तो एम्पलीफायर स्पीकर को कम शक्ति प्रदान करेगा।

बाजार में विभिन्न विकल्पों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के स्पीकर भी उपलब्ध हैं, आम तौर पर 4 ओम, 8 ओम, 16 ओम और 32 ओम के साथ, जिनमें से 4 और 8 ओम स्पीकर सस्ते दरों में व्यापक रूप से उपलब्ध हैं। इसके अलावा, हमें यह समझने की जरूरत है कि, 5 वाट, 6 वाट या 10 वाट या उससे अधिक के साथ एक एम्पलीफायर आरएमएस (रूट मीन स्क्वायर) वाट है, जिसे एम्पलीफायर द्वारा निरंतर ऑपरेशन में एक विशिष्ट भार तक पहुंचाया जाता है।

तो, हमें स्पीकर रेटिंग, एम्पलीफायर रेटिंग, स्पीकर दक्षता और प्रतिबाधा के बारे में सावधान रहने की आवश्यकता है।

सरल 100W ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट का निर्माण

पिछले ट्यूटोरियल में, हमने 10W पावर एम्पलीफायर, 25W पावर एम्पलीफायर और 50W पावर एम्पलीफायर बनाया। लेकिन इस ट्यूटोरियल में, हम MOSFETs का उपयोग करके 100 वाट RMS आउटपुट पावर एम्पलीफायर डिज़ाइन करेंगे ।

100 वाट एम्पलीफायर के निर्माण में, मल्टीपल ट्रांजिस्टर और MOSFETs का उपयोग किया जाता है। आइए महत्वपूर्ण MOSFETs और ट्रांजिस्टर के विनिर्देश और पिन आरेख देखें। एम्पलीफायर के प्रवर्धन चरण में, हमने उच्च वोल्टेज ट्रांजिस्टर MPSA43 का उपयोग किया । यह एक उच्च वोल्टेज एनपीएन ट्रांजिस्टर है जो एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है। MPSA43 NPN ट्रांजिस्टर से बाहर पिन है-

हमने दो पूरक मध्यम विद्युत ट्रांजिस्टर MJE350 और MJE340 का उपयोग किया । MJE350 TO-225 पैकेज में 500 mA PNP ट्रांजिस्टर है और समान NPN जोड़ी ट्रांजिस्टर MJE340 है। MJE340 में MJE350 के समान विनिर्देश है, लेकिन यह एक NPN मध्यम पावर ट्रांजिस्टर है।

दोनों के लिए पिनआउट आरेख नीचे दिए गए हैं-

अंतिम चरण में, दो पावर MOSFETs IRFP244 और IRFP9240 का उपयोग किया जाता है। इन दोनों का संयोजन 4 ओम लोड पर 100 वाट आरएमएस बिजली उत्पादन प्रदान करता है।

पावर एम्पलीफायर सर्किट के लिए आवश्यक घटक

1. वेरो बोर्ड (बिंदीदार या जुड़ा हुआ कोई भी इस्तेमाल किया जा सकता है)
2. सोल्डरिंग आयरन
3. सोल्डर तार
4. Nipper और वायर स्ट्रिपर टूल
5. तारों
6. आवश्यकताओं के अनुसार ऑडियो कनेक्टर्स
7. 5 मिमी मोटाई और 90 मिमी x 45 मिमी आयाम के साथ ठीक एल्यूमीनियम गर्मी सिंक।
8. 40V रेल से रेल बिजली की आपूर्ति + 40V GND -40V पावर ट्रैक आउटपुट के साथ
9. 4 ओम 100 वॉट स्पीकर
10. रेसिस्टर 1/4 ^th वाट (39R, 390R, 1k, 1.5k, 4.7k, 15k, 22k, 33k, 47k, 150k) - 1nos।
11. 330 आर रोकनेवाला 1/4 ^वें वाट - 3 पीसी
12. 10R रेसिस्टर 10 वाट
13. 0.33 आर - 7 वाट - 2 पीसी
14. 0.22R - 10 वाट
15. 100nF 100V संधारित्र - 2 पीसी
16. 47uF 100V कैपेसिटर
17. 470pF 100V
18. 470nF 63V
19. 10 पीएफ 100 वी
20. 1 एन 4002 डायोड
21. IRFP244
22. IRF9240
23. एमजेई 350
24. MJE340
25. BC546 - 2 पीसी
26. MPSA43 - 3 पीसी

100W ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट आरेख और स्पष्टीकरण

इस 100 वाट ऑडियो एम्पलीफायर के लिए योजनाबद्ध में कुछ चरण हैं। पहले चरण के प्रवर्धन की शुरुआत में, एक फिल्टर खंड अवांछित आवृत्ति शोर को रोकता है। यह फ़िल्टर अनुभाग R3, R4 और C1, C2 का उपयोग करके बनाया गया है।

सर्किट के दूसरे चरण पर, Q1 और Q2, जो MPSA43 ट्रांजिस्टर हैं, अंतर एम्पलीफायर के रूप में काम करते हैं और आगे के प्रवर्धन चरण को सिग्नल खिलाते हैं।

इसके बाद, पावर एम्प्लीफिकेशन दो MOSFETs, IRFP244N और IRF9240 में किया जाता है। ये दो MOSFETs सर्किट का महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। ये दो MOSFETs एक पुश-पुल ड्रायवर (व्यापक रूप से प्रयुक्त प्रवर्धन टोपोलॉजी या आर्किटेक्चर) के रूप में कार्य कर रहे हैं। इन दो MOSFETs Q5 और Q7 को चलाने के लिए, ट्रांजिस्टर MJE350 और MJE340 का उपयोग किया जाता है । ये दो पावर ट्रांजिस्टर MOSFETs को चलाने के लिए पर्याप्त गेट करंट प्रदान करते हैं। R15 और R14 MOSFET गेट को क्रश करंट से बचाने के लिए मौजूदा लिमिटर रेसिस्टर्स हैं । Rr और R13 के लिए यही बात आउटपुट लोड कोrush करेंट ड्राइव से बचाने के लिए होती है। R18 एक उच्च वाट क्षमता अवरोधक है जो कैपेसिटर 100nF के साथ क्लैंपिंग सर्किट के रूप में कार्य करता है। आर 16 अतिरिक्त अधिभार संरक्षण भी प्रदान करता है।

100 वाट एम्पलीफायर सर्किट का परीक्षण

हमने सर्किट के आउटपुट की जांच के लिए प्रोटीस सिमुलेशन उपकरण का उपयोग किया; हमने आभासी आस्टसीलस्कप में आउटपुट को मापा। आप नीचे दिए गए पूर्ण प्रदर्शन वीडियो की जांच कर सकते हैं

हम +/- 40V का उपयोग करके सर्किट को पावर कर रहे हैं और इनपुट साइनसॉइडल सिग्नल प्रदान किया गया है। आस्टसीलस्कप का चैनल ए (पीला) 4 ओम लोड के खिलाफ आउटपुट में जुड़ा हुआ है और इनपुट सिग्नल चैनल बी (ब्लू) में जुड़ा हुआ है।

हम इनपुट सिग्नल और वीडियो में प्रवर्धित आउटपुट के बीच आउटपुट अंतर देख सकते हैं: -

साथ ही, हमने आउटपुट वाट क्षमता की जाँच की, एम्पलीफायर वाट क्षमता कई चीजों पर अत्यधिक निर्भर है, जैसा कि पहले चर्चा की गई थी। यह स्पीकर प्रतिबाधा, स्पीकर दक्षता, एम्पलीफायर दक्षता, निर्माण टोपोलॉजी, कुल हार्मोनिक विकृतियों आदि पर अत्यधिक निर्भर है। हम उन सभी संभावित कारकों पर विचार या गणना नहीं कर सके, जो एम्पलीफायर वाट क्षमता में निर्भरताएं पैदा करते हैं। वास्तविक जीवन सर्किट सिमुलेशन से अलग है क्योंकि आउटपुट की जांच या परीक्षण करते समय कई कारकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है।

एम्पलीफायर वाटेज गणना

एम्पलीफायर की वाट क्षमता की गणना करने के लिए हमने एक सरल सूत्र का उपयोग किया-

एम्पलीफायर वाट क्षमता = वी ² / आर

हमने आउटपुट में एक एसी मल्टी-मीटर कनेक्ट किया। मल्टी-मीटर में दिखाया गया एसी वोल्टेज पीक टू पीक वोल्टेज है।

हमने 25-50 हर्ट्ज के बहुत कम आवृत्ति वाले साइनसुयडल संकेत प्रदान किए। कम आवृत्ति के रूप में, एम्पलीफायर लोड को अधिक वर्तमान प्रदान करेगा और मल्टीमीटर एसी वोल्टेज का ठीक से पता लगाने में सक्षम होगा।

मल्टीमीटर ने + 20.9 वी एसी दिखाया। तो, सूत्र के अनुसार, 4 ओम लोड पर पावर एम्पलीफायर का आउटपुट है

एम्पलीफायर वाट क्षमता = 20.9 ² /4 एम्पलीफायर वाट क्षमता = 109.20 (100W की तुलना में अधिक लगभग)

100w ऑडियो एम्पलीफायर के निर्माण के दौरान याद रखने योग्य बातें

1. सर्किट का निर्माण करते समय, MOSFETs को पावर एम्पलीफायर चरण में हीटसिंक के साथ ठीक से जोड़ने की आवश्यकता होती है। बड़ा हीटसिंक एक बेहतर परिणाम प्रदान करता है। पावर ट्रांजिस्टर Q5 और Q7 को छोटे U आकार के एल्यूमीनियम हीट सिंक के साथ ठीक से सिंक करने की आवश्यकता है।
2. बेहतर परिणाम के लिए ऑडियो ग्रेड रेटेड बॉक्स टाइप कैपेसिटर का उपयोग करना अच्छा है।
3. ऑडियो संबंधित एप्लिकेशन के लिए पीसीबी का उपयोग करना हमेशा एक अच्छा विकल्प होता है।
4. अंतर एम्पलीफायर के निशान कम करें, और इनपुट ट्रेस के जितना संभव हो उतना करीब।
5. शोर सिग्नल लाइनों को ऑडियो सिग्नल लाइनों से अलग रखें।
6. निशान मोटाई के बारे में सावधान रहें। चूंकि यह 100 वॉट का डिज़ाइन है, इसलिए एक बड़ा करंट पाथ आवश्यक होता है, इसलिए ट्रेस चौड़ाई को अधिकतम करें। बेहतर वर्तमान प्रवाह के लिए अधिकतम व्यास के साथ डबल पक्षीय लेआउट में 70-माइक्रोन तांबा बोर्ड का उपयोग करना बेहतर है।
7. सर्किट में ग्राउंड प्लेन बनाने की जरूरत है। ग्राउंड रिटर्न पथ को यथासंभव छोटा रखें।

बेहतर परिणाम प्राप्त करें

100 वाट के इस डिजाइन में बेहतर आउटपुट के लिए कुछ सुधार किए जा सकते हैं।

1. सकारात्मक और नकारात्मक शक्ति ट्रैक में कम से कम 100V रेटिंग के साथ 4700uF डिकम्प्लिंग कैपेसिटर जोड़ें।
2. बेहतर स्थिरता के लिए 1% रेटेड एमएफआर प्रतिरोधों का उपयोग करें।
3. UF4007 के साथ 1N4002 डायोड बदलें।
4. ROS को 1k पोटेंशियोमीटर के साथ बदलकर बिजली MOSFETs में मौन धारा को नियंत्रित करें।
5. आउटपुट में फ़्यूज़ जोड़ें, यह स्पीकर ओवरड्राइव या आउटपुट शॉर्ट-सर्किट स्थिति पर सर्किट की रक्षा करेगा।

इसके अलावा, अन्य ऑडियो एम्पलीफायरों सर्किट की जाँच करें:

• TDA2040 का उपयोग करते हुए 40 वाट ऑडियो एम्पलीफायर
• 25 वाट ऑडियो एम्पलीफायर सर्किट
• 10 वाट ऑडियो एम्पलीफायर Op-Amp का उपयोग कर
• MOSFETs का उपयोग करते हुए 50 वाट पावर एम्पलीफायर सर्किट