¿Alimentar un altavoz de 2 vatios y 6 ohmios con una batería de 9V?

El siguiente esquema usa menos partes que el que se muestra en este enlace como Fig 5.5.3 .

Así que aquí está mi versión más simple:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Altavoz/correa de carga

Permítanme comenzar con el altavoz y arrancar, sin entrar en detalles aquí. Por lo general, puede ver$C_1$con un altavoz conectado a tierra. Pero también puede atar el altavoz al riel positivo. De cualquier manera,$C_1$terminará con un voltaje casi constante a través de él. Pero ese voltaje es más útil para usted si lo dirige hacia arriba, hacia el riel positivo. Así que eso es lo que hace este circuito.

El truco útil para hacer esta elección es que, dado que$Q_1$"parece" un seguidor de emisor aquí, hay un voltaje fijo a través de la unión BE de$Q_1$. Con$C_1$también tiene un voltaje relativamente fijo, esto significa que hay un voltaje casi fijo a través$R_3$. Y eso significa que$R_3$"parece" una fuente actual. Lo cual es perfecto para esta aplicación y ahorra piezas al mismo tiempo que proporciona una mejor manera de manejar la polarización para$Q_1$y$Q_2$.

Degeneración del emisor BJT

he añadido$R_1$y$R_2$de modo que proporcionen, a la salida máxima, caídas de voltaje de aproximadamente$100\:\textrm{mV}$. Esto ayuda un poco con las variaciones entre los parámetros del transistor.

Podrías eliminarlos, si quieres. Pero si tiene partes de esos valores (o tanto como un ohmio, más o menos), entonces sería bueno experimentar con y sin ellos para ver si puede notar la diferencia o no.

La razón principal por la que los quiero allí por ahora, además de lo que ya dije al respecto, es que los necesitará para ajustes de circuito posteriores. Entonces, por ahora, manténgalos y encuentre algo cercano a esos valores si es posible.

El$R_3$fuente actual

Si las cosas se ajustan correctamente (y eso está por venir), entonces debería haber aproximadamente$2.9-3.7\:\textrm{V}$al otro lado de$C_1$y por lo tanto sobre$2.2-3.0\:\textrm{V}$al otro lado de$R_3$. (La gran variación aquí se debe al hecho de que un$9\:\textrm{V}$la batería varía a lo largo de su vida útil algo así como$7-9\:\textrm{V}$.) Así que configuré esto en la fuente sobre$8-11\:\textrm{mA}$durante la vida útil de la batería. La razón por la que elegí ese rango es que espero que las corrientes base para$Q_1$y$Q_2$Estar alrededor$1\:\textrm{mA}$, más o menos, y me gustaría tener cerca de 10X esa cantidad disponible cerca de las bases para que las variaciones en las corrientes de base puedan tolerarse bien.

$Q_1$y$Q_2$Sesgo AB

Comience con el$R_5$y$R_6$par, sin ninguna señal de entrada. Reemplace temporalmente ambas resistencias con una sola resistencia y no incluya$C_2$, para comenzar. Solo concéntrese en la resistencia de una sola resistencia aquí. Ajusta el valor hasta que veas$\frac{1}{2}\:\textrm{V}$más de la mitad del voltaje de la batería en el punto que muestra la flecha roja. Entonces, si tiene una batería nueva, esto significa que desea golpear$5\:\textrm{V}$. Ajuste hasta que se acerque. Luego registre ese valor de resistencia.

Para completar la polarización, coloque un voltímetro a través$R_1$y planea hacer ajustes a$R_4$(flecha azul).

He organizado de manera ligeramente diferente la polarización de los dos BJT de salida,$Q_1$y$Q_2$, utilizando una resistencia en serie$R_4$aquí en lugar de la disposición utilizada en el enlace en la parte superior, arriba. La idea de$R_4$,$D_1$, y$D_2$es operar$Q_1$y$Q_2$para que ambos estén activos, pero no demasiado , cuando no se aplica ninguna señal de entrada. Recomendaría tratar de golpear sobre$5\:\textrm{mA}$sin señal aplicada.

Entonces, con el voltímetro en su lugar, ajuste el valor de$R_4$hasta que vea una caída de voltaje$R_1$que es predicho por$5\:\textrm{mA}\cdot R_1$(cualquiera que sea el valor de$R_1$en su caso podría ser). Si usó los valores que muestro, entonces esto sería alrededor$1.5-2.0\:\textrm{mV}$.

Si resulta que la corriente es aún más alta, incluso con$R_4$cortocircuitado, luego cortocircuitado$R_4$(quítelo y cortocircuite los nodos). Si eso todavía tiene el voltaje medido demasiado alto, entonces ponga$R_4$en paralelo con los dos diodos como se muestra en la Fig. 5.5.3 , comience tal vez con$1\:\textrm{k}\Omega$, y llevar el valor hacia abajo hasta que se alcance ese objetivo.

Ahora regrese y vuelva a verificar que el nodo en la flecha roja todavía esté donde dije que quería apuntar, arriba. Nuevamente, ajuste el valor de su resistencia temporal hasta que sea cierto. Luego registre ese valor, nuevamente (si es necesario).

Ahora, debe hacer arreglos para que la suma de$R_5$y$R_6$(flechas verdes) es aproximadamente este valor de resistencia temporal, pero debe dividir la diferencia entre ellos. Puedes resolver esa parte más tarde. Por ahora, solo divídalo por la mitad y vuelva a agregar$R_5$y$R_6$y$C_2$.

¿Hecho?

Bueno, eso es todo. Hasta que apliques una señal. Ahí es cuando te preocupas por cómo dividiste ese valor de resistencia temporal en$R_5$y$R_6$. Muestro una distribución desigual en el circuito porque, bueno, es probable que la mejor configuración sea desigual.

Poner un porcentaje más alto en$R_6$significará más retroalimentación negativa en AC, que puede ser necesaria. Pero dejaré la distribución exacta como una tarea para que experimentes. Mantén una porción significativa en cada uno de ellos, pero siéntete libre de jugar un poco.

Además, experimente con el circuito usando una batería algo agotada también. Asegúrate de que todo funcione razonablemente bien.

Y, por supuesto, pruebe la Fig. 5.5.3 . Si todo es igual para ti, probablemente sea mejor ir con ese. Solo quería darle una idea de cómo abordar un caso con aún menos partes.

La clasificación de 2 W para el altavoz es solo el máximo que puede manejar sin daño. Puedes ponerle mucha menos potencia sin ningún problema. Para una habitación de todos los días, unos pocos cientos de milivatios pueden sonar bastante fuertes, e incluso unas pocas decenas de milivatios pueden ser suficientes para escuchar.

Si el amplificador está alimentado por una sola fuente de 9 V, entonces 9 V es la amplitud de señal máxima desde los picos negativos hasta los picos positivos.

Si Vrms = 1 V, entonces

Vpico = 1,414 V (Vrms x raíz2)

Vp-p (V pico a pico) = 2,828 V

Para 2 Wrms (la potencia nominal continua del altavoz) de potencia de salida,

PAG = E ^ 2 / R

12 = E ^ 2

E = 3,46 Vrms

Por lo tanto, la oscilación de voltaje de salida de pico a pico de 2 W a 6 ohmios es de 9,8 V. Incluso con un circuito amplificador 100 % eficiente, una sola batería de 9 V no es suficiente para obtener la máxima potencia.

Aparte de eso, una sola etapa de emisor común va a tener mucha distorsión incluso a volúmenes bajos, y el transistor se calentará bastante. Está comenzando en un lugar razonable, pero el desempeño será tan pobre que se aprenderá poco. Hay millones de circuitos y kits para amplificadores de audio de baja potencia, muchos de ellos discretos. ¿Has pensado en empezar por ahí?