Однопотужний операційний підсилювач Аудіопідсилювач
Я намагаюся створити підсилювач операційного підсилювача, який би працював від одного джерела живлення 5 В і мав змогу посилити звуковий сигнал від -100 мВ до + 100 мВ приблизно на піку піку близько 1 В. Я зіткнувся з цією схемою з цієї статті, яка, здається, працює, але у мене виникають проблеми з обчисленням фактичних значень:
Зі статті я прочитав, що R1 і R2 повинні бути однаковими і складати близько 42 кОм для потужності 5 В. R4 має бути R3 + (0,5 * R1) і все .
Отже, як я міг розрахувати конденсатор, значення опору, необхідні для сигналу змінної частоти з максимальною частотою близько 20 кГц та коефіцієнтом посилення близько 5?
Дякую за допомогу!
РЕДАГУВАТИ:
У статті автор пише грунтовим символом: "* ЗІРКОВИЙ ГРУНТ". Чи дійсно важливо об'єднати всі транзи заземлення на діаграмі в одну точку, або я можу використовувати площину заземлення по всій схемі?
Ви, здавалося, знайшли розумну схему в Інтернеті. Я чув, що десь було.
Рівняння, які ви цитуєте, занадто суворі. Замість того, щоб просто розповідати вам значення, краще пояснити, що робить кожна частина.
R1 і R2 - це дільник напруги, який становить половину напруги живлення. Це буде зміщення постійного струму, на якому буде працювати підсилювач. Фільтр низьких частот С2 фільтрує вихід цього дільника напруги. Це призначено для придушення несправностей, пульсацій живлення та інших шумів на джерелі живлення 5 В, щоб вони не потрапили у ваш сигнал. R3 потрібен лише тому, що там є C2. Якби R3 не було, C2 також би розчавив ваш вхідний сигнал, а не лише шум від джерела живлення. Зрештою, правий кінець R3 призначений для подачі чистого сигналу 1/2 потужності з високим імпедансом. Високий опір такий, що він не заважає бажаному сигналу, що проходить через С1.
C1 - кришка блокування постійного струму. Він відмежовує рівень постійного струму на IN від рівня постійного струму, до якого зміщений операційний підсилювач.
R4 і R5 утворюють дільник напруги між виходом і негативним входом. Це шлях негативного зворотного зв'язку, а загальний коефіцієнт підсилення в ланцюзі є оберненим до коефіцієнта посилення дільника напруги. Вам потрібен коефіцієнт посилення 10, тому дільник R4-R5 повинен мати коефіцієнт посилення 1/10. C3 блокує постійний струм, тому дільник працюватиме лише на ваш сигнал змінного струму, а не на точку зміщення постійного струму. Дільник передаватиме всі постійні струми, тому коефіцієнт посилення постійного струму від входу + підсилювача операційного підсилювача на його вихід буде 1.
C4 - ще одна кришка блокування постійного струму, на цей раз відокремлюючи рівень зміщення постійного струму підсилювача від виходу. З двома блокуючими ковпачками постійного струму (C1, C4) загальний підсилювач працює на змінному струмі, і незалежно від того, які зміщення постійного струму на IN і OUT, не мають значення (в номінальній напрузі C1 і C4).
Тепер щодо деяких значень. MCP6022 - це вхідний підсилювач CMOS, тому він має дуже високий вхідний опір. Навіть MΩ малий у порівнянні з його вхідним опором. Інше, що слід врахувати, це діапазон частот, в якому цей підсилювач повинен працювати. Ви сказали, що сигнал є звуковим, тому ми припустимо, що все нижче 20 Гц або вище 20 кГц - це сигнал, який вас не цікавить. Насправді непогано перезаписати небажані частоти.
R1 і R2 повинні бути рівними лише для того, щоб становити половину напруги живлення. Ви не згадуєте ніяких особливих вимог, таких як робота від акумулятора, де мінімізація струму має велике значення. Враховуючи це, я б зробив R1 і R2 по 10 кОм кожен, хоча тут багато широти. Якби це працювало від акумулятора, я б, напевно, зробив їх по 100 кОм кожен, і я б не почувався погано з цього приводу. Для R1 і R2 10 кОм вихідний опір дільника становить 5 кОм. Ви насправді не хочете відповідного сигналу на виході цього дільника, тому давайте почнемо з того, що побачимо, скільки ємності потрібно для фільтрації до 20 Гц. 1,6 мкФ. Загальне значення 2 мкФ було б чудовим. Більш високий також працює, за винятком того, що якщо ви занадто високі, час завантаження стає значним у людському масштабі. Наприклад, 10 мкФ буде працювати для хорошого фільтрування шуму. Він має постійну часу 500 мс з імпедансом 5 кОм,
R3 повинен бути більшим, ніж вихід R1-R2, який становить 5 кОм. Я б обрав принаймні кілька 100 кОм. Вхідний опір операційного підсилювача високий, тому дозволяє використовувати 1 МОм.
C1 з R3 утворюють фільтр високих частот, який повинен пропускати щонайменше 20 Гц. Імпеданс, який спостерігається у правому кінці R3, становить трохи більше 1 МОм. 20 Гц з 1 МОм потрібно 8 нФ, отже, 10 нФ. Тут ви не хочете використовувати керамічний ковпачок, тому нижчі значення дуже корисні. Наприклад, тут було б непогано ковпачку з лавсану, і 10 нФ знаходиться в межах доступного діапазону.
Знову ж таки, загальний імпеданс дільника R4-R5 не має великого значення, тому дозволяє довільно встановити R4 на 100 кОм і обчислити інші значення звідти. R5 має бути R4/9 для загального коефіцієнта підсилення 10, тому 11 кОм працює. C3 і R5 утворюють фільтр, який повинен знижуватися до 20 Гц або менше. С3 повинен бути 720 нФ або більше, тобто 1 мкФ.
Зверніть увагу на проблему з цією топологією. З боку частоти C3 діє з R5, але рівень постійного струму, при якому C3 врешті-решт стабілізується, фільтрується через R4 + R5 і C3. Це фільтр 1,4 Гц, а це означає, що після стабілізації цієї схеми буде потрібно кілька секунд, щоб стабілізуватися.
С4 формує фільтр високих частот з будь-яким імпедансом, який буде підключений до OUT. Оскільки ви можете не знати, що хочете зробити його досить великим. Давайте виберемо 10 мкФ, оскільки він легко доступний. Це злітає при 20 Гц при 8 кОм. Таким чином, цей підсилювач працюватиме, як зазначено, доки OUT не навантажений менше 8 кОм.