40 वाट ऑडियो एम्पलीफायर tda2040 और ट्रांजिस्टर जोड़ी का उपयोग कर

पावर एम्पलीफायर ध्वनि इलेक्ट्रॉनिक्स का हिस्सा है। इसे दिए गए इनपुट सिग्नल की शक्ति 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 TDA2040 पावर एम्पलीफायर आईसी और दो पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक 40W एम्पलीफायर का निर्माण करेंगे, जिसमें 4 ओह्म 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।

ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, विभिन्न प्रकार के लाउडस्पीकर विभिन्न प्रतिबाधा के साथ अलग-अलग वाट क्षमता में 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 अधिक वाट क्षमता प्राप्त कर सकता है और एम्पलीफायर अधिक पावर ट्रांसफर 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 40W एम्पलीफायर का निर्माण

हमारे पिछले ट्यूटोरियल में, हमने Op-amp और पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग करके 10 वाट एम्पलीफायर बनाया, TDA2040 का उपयोग करके 25 वाट एम्पलीफायर का भी निर्माण किया। लेकिन इस ट्यूटोरियल के लिए, हम एक 40W पावर एम्पलीफायर का निर्माण करेंगे, जो 4 ओम ड्राइव प्रतिबाधा स्पीकर को चलाएगा । हम उसी TDA2040 का उपयोग करेंगे जो 25 वाट पावर एम्पलीफायर में उपयोग किया जाता है, लेकिन 40 वाट बिजली उत्पादन प्राप्त करने के लिए हम अतिरिक्त बिजली ट्रांजिस्टर का उपयोग करेंगे।

उपरोक्त छवि में, TDA2040 दिखाया गया है। यह अधिकांश जेनेरिक ऑनलाइन दुकानों के साथ-साथ ईबे पर भी उपलब्ध है। पैकेज को 5 आउटपुट पिन के साथ ' पेंटावैट ' पैकेज कहा जाता है । पिनआउट आरेख बहुत सरल है और डेटाशीट में उपलब्ध है,

टैब 3 या -Vs (नकारात्मक आपूर्ति स्रोत) से जुड़ा हुआ है। उल्लेख नहीं करने के लिए, टैब के साथ जुड़े हीटसिंक को भी समान कनेक्शन मिलता है।

यदि हम डेटाशीट की जांच करते हैं, तो हम इस पावर एम्पलीफायर आईसी की विशेषताओं को भी देख सकते हैं

आईसी की विशेषताएं काफी अच्छी हैं। यह जमीन पर शॉर्ट सर्किट सुरक्षा प्रदान करता है। इसके अलावा, थर्मल सुरक्षा एक अधिभार की स्थिति के कारण अतिरिक्त सुरक्षा सुविधाएँ प्रदान करेगी। जैसा कि हम देख सकते हैं कि TDA2040 एक 4 Ohms लोड को 25Watt आउटपुट देने में सक्षम है अगर +/- 17V आउटपुट के साथ एक स्प्लिट पावर सप्लाई जुड़ा हुआ है। ऐसे मामले में, टीएचडी (कुल हार्मोनिक विरूपण) 0.5% होगा। उसी कॉन्फ़िगरेशन में, यदि हमें 30 वाट बिजली उत्पादन मिलता है, तो THD 10% हो जाएगा।

इसके अलावा, डेटशीट में एक और ग्राफ है जो आपूर्ति वोल्टेज और आउटपुट वाट क्षमता के बीच संबंध प्रदान करता है।

यदि हम ग्राफ देखते हैं, तो हम 26Vatt से अधिक उत्पादन शक्ति प्राप्त कर सकते हैं यदि हम 15V से अधिक आउटपुट के साथ एक विभाजन विद्युत आपूर्ति का उपयोग करते हैं।

इसलिए, जैसा कि हमने पहले ही देखा है कि TDA2040 के माध्यम से 25 वाट निरंतर उत्पादन प्राप्त करना संभव है। लेकिन हम 40 वॉट का पावर एम्पलीफायर बनाना चाहते हैं। तो, यह अतिरिक्त 15 वाट, हमें 4 ओम ओम लाउडस्पीकर पर अतिरिक्त प्रवर्धन और आउटपुट वाटेज प्रदान करने के लिए दो पावर ट्रांजिस्टर एनपीएन और पीएनपी को जोड़ने की आवश्यकता है ।

इस अतिरिक्त शक्ति प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए, हमने मिलान किए गए युग्म ट्रांजिस्टर BD712 और BD711 पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग किया। दोनों ट्रांजिस्टर TO-220C पैकेज में उपलब्ध हैं।

BD711 और BD712 का पिन आउट आरेख है

टीएचडी से समझौता किए बिना सही संचालन के लिए, हमें 40 वाट के आउटपुट को प्राप्त करने के लिए 36V बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। हालांकि इस सर्किट को 15V से 40VDC का उपयोग करके संचालित किया जा सकता है।

आवश्यक घटक

सर्किट बनाने के लिए हमें निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता है-

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. एल्यूमीनियम हीट सिंक KS-58
7. 36V एकल बिजली की आपूर्ति
8. 4 ओम 40 वॉट का स्पीकर
9. 4 पीसी 1.5 आर रोकनेवाला 1/2 वाट प्रतिरोध
10. 4pcs 100k रोकनेवाला 1/4 ^वें वाट
11. 12k रोकनेवाला
12. 2 वाट बिजली रेटिंग के साथ 1R रोकनेवाला
13. 470nF संधारित्र
14. 100uF संधारित्र
15. TDA2040
16. 1N4148 डायोड दो पीसी
17. 220nF संधारित्र
18. 2200uF संधारित्र
19. 4.7uF संधारित्र
20. BD711 और BD712 ट्रांजिस्टर जोड़ी।

सर्किट आरेख और स्पष्टीकरण

योजनाबद्ध 40 वाट ऑडियो एम्पलीफायर बहुत सरल है; TDA2040 सिग्नल को बढ़ा रहा है और 25 वाट आरएमएस वाट क्षमता प्रदान कर रहा है। अतिरिक्त शक्ति प्रवर्धन BD711 और BD712 ट्रांजिस्टर जोड़े का उपयोग करके किया जाता है । इनपुट संधारित्र 470nF DC अवरोधक संधारित्र है जो केवल AC सिग्नल को पारित करने की अनुमति देगा। एक प्रमुख बात है एकल आपूर्ति वोल्टेज। चूंकि एम्पलीफायर एकल आपूर्ति का उपयोग करके संचालित होता है, इसलिए इनपुट सिग्नल को कुछ वोल्ट से ऊपर उठाने की आवश्यकता होती है, ताकि एम्पलीफायर एक सकारात्मक और नकारात्मक दोनों शिखर में सिग्नल को बढ़ा सके। प्रतिरोधों R6, R9 और R7, R8 पावर ट्रांजिस्टर और पावर एम्पलीफायरों को एक पूर्वाग्रह वोल्टेज प्रदान कर रहे हैं। R10 और C5 लाउडस्पीकर के भारी प्रेरक भार से एम्पलीफायर की रक्षा करने के लिए स्नबर या आरसी क्लैंप सर्किट है।

40watt एम्पलीफायर सर्किट का परीक्षण

हमने सर्किट के आउटपुट की जांच करने 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 36VDC का उपयोग करके सर्किट को पावर कर रहे हैं और इनपुट साइनसॉइडल सिग्नल प्रदान किया गया है। आस्टसीलस्कप चैनल ए (येलो) पर 4 ओम लोड और चैनल बी (ब्लू) से जुड़े इनपुट सिग्नल के खिलाफ आउटपुट 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 बहुत कम-आवृत्ति वाले साइनसोइडल सिग्नल 200 हर्ट्ज 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 दिखाया + 12.5V एसी। तो, सूत्र के अनुसार, 4 ओम लोड पर पावर एम्पलीफायर का आउटपुट है

एम्पलीफायर वाट क्षमता = 12.5 ² /4 एम्पलीफायर वाट क्षमता = 39.06 (40W लगभग)

40w एम्पलीफायर का निर्माण करते समय याद रखने योग्य बातें

सर्किट का निर्माण करते समय, द पावर एम्पलीफायर TDA2040 को हीटसिंक के साथ ठीक से जोड़ने की आवश्यकता होती है। बड़ा हीटसिंक एक बेहतर परिणाम प्रदान करता है। साथ ही, बेहतर परिणाम के लिए ऑडियो ग्रेड रेटेड बॉक्स टाइप कैपेसिटर का उपयोग करना अच्छा है।

ऑडियो संबंधित एप्लिकेशन के लिए पीसीबी का उपयोग करना हमेशा एक अच्छा विकल्प होता है । पीसीबी के निर्माण का सबसे अच्छा तरीका आईसी निर्माता दिशानिर्देशों का संदर्भ है।

1. अवांछित शोर युग्मन को कम करने के लिए ऑडियो सिग्नल के निशान को जितना संभव हो उतना कम करें।
2. पावर ट्रांजिस्टर को उचित हीट सिंक के साथ जोड़ा जाना चाहिए। KS-58 श्रृंखला हीट सिंक का उपयोग किया जा सकता है।
3. एक भी बड़े हीटसिंक का उपयोग न करें और TDA2040, BD711 और BD712 को ठीक करें। अलग-अलग घटकों के लिए अलग-अलग हीट का उपयोग करें अन्यथा, शॉर्ट सर्किट की स्थिति होगी।
4. स्पीकर वॉटेज के बारे में सावधान रहें अन्यथा, स्पीकर खराब होने के साथ-साथ जल भी सकता है।
5. क्लैंप या स्नबर सर्किट को न निकालें, यह बिजली ट्रांजिस्टर और पावर एम्पलीफायर की सुरक्षा के लिए अत्यधिक आवश्यक है।
6. एम्पलीफायर में बड़े प्रवर्धित सिग्नल को लागू न करें, टीएचडी बढ़ेगा।