opを使用した10ワットのオーディオアンプ

アンプはアナログエレクトロニクスのバックボーンです。それらは、エレクトロニクス産業の分野で広く使用されています。アンプは、ほとんどすべてのオーディオ関連アプリケーションで使用されています。

パワーアンプはサウンドエレクトロニクスの一部です。これは、与えられた入力信号のパワーの大きさを最大化するように設計されています。サウンドエレクトロニクスでは、オペアンプは信号の電圧を上げますが、負荷を駆動するために必要な電流を供給することができません。

このチュートリアルでは、8オームのインピーダンススピーカーが接続された10Wアンプを構築します。オペアンプと2つの追加のパワートランジスタを使用して、出力負荷全体に10ワットの出力を供給します。

アンプの構造トポロジー

増幅器チェーンシステム、電力増幅器は、負荷前の最後又は最終段階で使用されます。一般的に、サウンドアンプシステムはブロック図に示されている以下のトポロジーを使用します

上のブロック図でわかるように、パワーアンプは負荷に直接接続されている最後のステージです。一般的に、パワーアンプの前に、信号はプリアンプと電圧制御アンプを使用して補正されます。また、トーンコントロールが必要な場合は、パワーアンプの前にトーンコントロール回路を追加します。

あなたの負荷を知る

オーディオアンプシステムの場合、アンプの負荷と負荷駆動能力は構造上の重要な側面です。パワーアンプの主な負荷はラウドスピーカーです。パワーアンプの出力は負荷インピーダンスに依存するため、不適切な負荷を接続すると、パワーアンプの効率と安定性が損なわれる可能性があります。

ラウドスピーカーは、誘導性および抵抗性の負荷として機能する巨大な負荷です。パワーアンプはAC出力を提供します。このため、スピーカーのインピーダンスは適切な電力伝達にとって重要な要素です。

インピーダンスは、交流に対する電子回路またはコンポーネントの実効抵抗であり、オーム抵抗とリアクタンスに関連する複合効果から生じます。

オーディオエレクトロニクスでは、さまざまなタイプのスピーカーがさまざまなワット数でさまざまなインピーダンスで利用できます。スピーカーのインピーダンスは、パイプ内の水の流れの関係を使用して最もよく理解できます。スピーカーを水道管と考えてください。パイプを流れる水は交流オーディオ信号です。さて、パイプの直径が大きくなると、水がパイプを流れやすくなり、水の量が多くなります。直径を小さくすると、パイプを流れる水が少なくなるため、水の量は次のようになります。下。直径は、オーム抵抗とリアクタンスによって作成される効果です。パイプの直径が大きくなると、インピーダンスが低くなりますが、そのため、スピーカーはより多くのワット数を得ることができ、アンプはより多くの電力伝達シナリオを提供し、インピーダンスが高くなると、アンプはスピーカーに提供する電力が少なくなります。

さまざまな選択肢があり、スピーカーのさまざまなセグメントが市場で入手可能です。一般に、4オーム、8オーム、16オーム、および32オームで、そのうち4オームと8オームのスピーカーが安価で広く入手できます。また、5ワット、6ワット、または10ワット以上のアンプは、連続動作で特定の負荷にアンプから供給されるRMS（二乗平均平方根）ワット数であることを理解する必要があります。

したがって、スピーカーの定格、アンプの定格、スピーカーの効率、およびインピーダンスに注意する必要があります。

必要なコンポーネント

10ワットのアンプ回路を構築するには、次のコンポーネントが必要です-

Veroボード（点線または接続されている人なら誰でも使用できます）
はんだごて
はんだワイヤー
ニッパーとワイヤーストリッパーツール
ワイヤー
アルミヒートシンク
+ 12V GND-12V電源トラックを備えた12Vレールツーレール電源
8オーム10ワットスピーカー
2個4.7K抵抗1/4^番目のワット
2個200R抵抗1/2^番目のワット
1個の47k抵抗
10pFコンデンサ1個
3.2k抵抗
.82uFコンデンサ
TIP127トランジスタ
TIP122トランジスタ
8ピンICベースのLF351IC

10ワットオーディオアンプの回路図と説明

10ワットアンプの回路図は非常にシンプルで、LF351は信号電圧を増幅し、2つのパワートランジスタが必要なパワー増幅を提供します。電力は電源から直接取り出され、2つのトランジスタを介して8オームのラウドスピーカーに供給されます。正弦波変化の極性として、TIP127は、正のピークとに電力増幅を提供TIP 122負のピーク信号に対して電力増幅を提供します。

この回路では、TIP122とTIP127が2つの主要なコンポーネントです。これらの2つのトランジスタは、100Vのコレクタ-エミッタ持続電圧@ 100mAの同一のペアです。どちらのICも、通常、高いDC電流ゲイン-hFE = 2500を提供します。

上の画像では、TO-220Bパッケージが示されていますが、両方のトランジスタがこのパッケージで利用できます。このパッケージは、完全な熱伝達に不可欠であり、ヒートシンクに取り付けるのに役立ちます。これらのトランジスタは、200R抵抗を使用してバイアスされています。増幅された出力は、TIP122とTIP127のコレクタジャンクションから取得されます。

10ワットのアンプ回路のテスト

プロテウスシミュレーションツールを使用して、回路の出力を確認しました。仮想オシロスコープで出力を測定しました。以下に示す完全なデモビデオを確認できます

+ / -12Vを使用して回路に電力を供給しており、入力正弦波信号が提供されます。オシロスコープは、チャネルA（黄色）の8オームの負荷に対して出力の両端に接続され、入力信号はチャネルB（青色）の両端に接続されます。

以下のビデオで、入力信号と増幅された出力の出力差を確認できます。

また、出力ワット数を確認しました。前述のように、アンプのワット数は複数のものに大きく依存します。これは、スピーカーのインピーダンス、スピーカーの効率、アンプの効率、構造トポロジー、全高調波歪みなどに大きく依存します。アンプのワット数に依存する可能性のあるすべての要因を考慮または計算することはできませんでした。出力をチェックまたはテストする際に多くの要因を考慮する必要があるため、実際の回路はシミュレーションとは異なります。

アンプのワット数の計算

簡単な式を使用して、アンプのワット数を計算しました-

アンプのワット数= V ² / R

ACマルチメータを出力に接続しました。マルチメータに表示されるAC電圧は、ピークツーピークのAC電圧です。25〜50Hzの非常に低周波の正弦波信号を提供しました。低周波数の場合と同様に、アンプはより多くの電流を負荷に供給し、マルチメータはAC電圧を適切に検出できるようになります。

マルチメータは+ 8.90VACを示しました。したがって、式によると、8オームの負荷でのパワーアンプの出力は次のようになります。

増幅器ワット数= 8.90 ² /8 増幅器ワット数= 9.90125（約10W）

10wアンプを構築する際に覚えておくべきこと

パワートランジスタはヒートシンクに正しく接続する必要があります。ヒートシンクが大きいほど、より良い結果が得られます。また、
より良い結果を得るには、オーディオグレード定格のボックスタイプのコンデンサを使用することをお勧めします。
プリアンプ、パワートランジスタのコレクタ接合部、および最終出力トレースをできるだけ短くするようにしてください。これにより、出力のノイズ結合が減少します。また、
このパワーアンプで駆動するには、8オームの高効率スピーカーを使用してみてください。

この10wアンプシステムについては、以下のデモビデオを確認してください