మోస్ఫెట్ ఉపయోగించి 100 వాట్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్

పవర్ యాంప్లిఫైయర్ ఆడియో ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క భాగం. ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ఇచ్చిన శక్తి యొక్క పరిమాణాన్ని పెంచడానికి ఇది రూపొందించబడింది. సౌండ్ ఎలక్ట్రానిక్స్లో, కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ సిగ్నల్ యొక్క వోల్టేజ్ను పెంచుతుంది, కాని కరెంటును అందించలేకపోతుంది, ఇది ఒక లోడ్ను నడపడానికి అవసరం. ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, MOSFET లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఉపయోగించి 4W ఓమ్స్ ఇంపెడెన్స్ స్పీకర్‌తో అనుసంధానించబడిన 100W RMS అవుట్పుట్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్‌ను నిర్మిస్తాము.

యాంప్లిఫైయర్ల కోసం నిర్మాణ టోపోలాజీ

ఒక యాంప్లిఫైయర్ చైన్ సిస్టమ్, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ లోడ్ ముందు లేదా తుది దశలో ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా, సౌండ్ యాంప్లిఫైయర్ సిస్టమ్ బ్లాక్ రేఖాచిత్రంలో చూపిన టోపోలాజీని క్రింద ఉపయోగిస్తుంది

పై బ్లాక్ రేఖాచిత్రంలో మీరు చూడగలిగినట్లుగా, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ అనేది లోడ్‌కు నేరుగా అనుసంధానించబడిన చివరి దశ. సాధారణంగా, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ ముందు, ప్రీ యాంప్లిఫైయర్లను ఉపయోగించి సిగ్నల్ సరిదిద్దబడుతుంది మరియు వోల్టేజ్ కంట్రోల్స్ యాంప్లిఫైయర్లను ఉపయోగిస్తుంది. అలాగే, కొన్ని సందర్భాల్లో, టోన్ నియంత్రణ అవసరమయ్యే చోట, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ ముందు టోన్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్రీ జోడించబడుతుంది.

మీ లోడ్ తెలుసుకోండి

ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ సిస్టమ్ విషయంలో, యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లోడ్ మరియు లోడ్ డ్రైవింగ్ సామర్థ్యం నిర్మాణంలో ముఖ్యమైన అంశం. ఒక శక్తి యాంప్లిఫైయర్ ప్రధాన లోడ్ లౌడ్ స్పీకర్. పవర్ యాంప్లిఫైయర్ అవుట్పుట్ లోడ్ ఇంపెడెన్స్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి సరికాని లోడ్ను కనెక్ట్ చేయడం పవర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని మరియు స్థిరత్వాన్ని రాజీ చేస్తుంది.

లౌడ్ స్పీకర్ అనేది భారీ లోడ్, ఇది ప్రేరక మరియు నిరోధక భారంగా పనిచేస్తుంది. పవర్ యాంప్లిఫైయర్ ఎసి అవుట్‌పుట్‌ను అందిస్తుంది, దీని కారణంగా స్పీకర్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ సరైన విద్యుత్ బదిలీకి కీలకమైన అంశం.

ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం కోసం ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ లేదా భాగం యొక్క ప్రభావవంతమైన నిరోధకత ఇంపెడెన్స్, ఇది ఓహ్మిక్ నిరోధకత మరియు ప్రతిచర్యకు సంబంధించిన మిశ్రమ ప్రభావాల నుండి ఉత్పన్నమవుతుంది.

లో ఆడియో ఎలక్ట్రానిక్స్, వివిధ రకాల లౌడ్‌స్పీకర్లు వేర్వేరు ఇంపెడెన్స్‌తో వేర్వేరు వాటేజ్‌లో లభిస్తాయి. పైప్ లోపల నీటి ప్రవాహానికి మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని ఉపయోగించి స్పీకర్ ఇంపెడెన్స్‌ను బాగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. లౌడ్‌స్పీకర్‌ను నీటి పైపుగా భావించండి, పైపు ద్వారా ప్రవహించే నీరు ప్రత్యామ్నాయ ఆడియో సిగ్నల్. ఇప్పుడు, పైపు వ్యాసంలో పెద్దదిగా మారితే, పైపు ద్వారా నీరు తేలికగా ప్రవహిస్తుంది, నీటి పరిమాణం పెద్దదిగా ఉంటుంది, మరియు మేము వ్యాసాన్ని తగ్గిస్తే, తక్కువ నీరు పైపు ద్వారా ప్రవహిస్తుంది, కాబట్టి నీటి పరిమాణం ఉంటుంది తక్కువ. వ్యాసం ఓహ్మిక్ నిరోధకత మరియు ప్రతిచర్య ద్వారా సృష్టించబడిన ప్రభావం. పైపు వ్యాసంలో పెద్దదైతే, ఇంపెడెన్స్ తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి స్పీకర్ ఎక్కువ వాటేజ్ పొందవచ్చు మరియు యాంప్లిఫైయర్ ఎక్కువ విద్యుత్ బదిలీ దృష్టాంతాన్ని అందిస్తుంది మరియు ఇంపెడెన్స్ ఎక్కువైతే యాంప్లిఫైయర్ స్పీకర్‌కు తక్కువ శక్తిని అందిస్తుంది.

మార్కెట్లో వేర్వేరు ఎంపికలు మరియు విభిన్న విభాగాలు అందుబాటులో ఉన్నాయి, సాధారణంగా 4 ఓంలు, 8 ఓంలు, 16 ఓంలు మరియు 32 ఓంలు ఉన్నాయి, వీటిలో 4 మరియు 8 ఓం స్పీకర్లు చౌక రేట్లలో విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి. అలాగే, 5 వాట్, 6 వాట్ లేదా 10 వాట్ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉన్న యాంప్లిఫైయర్ అనేది ఆర్ఎమ్ఎస్ (రూట్ మీన్ స్క్వేర్) వాటేజ్, ఇది యాంప్లిఫైయర్ చేత నిరంతర ఆపరేషన్లో ఒక నిర్దిష్ట లోడ్కు పంపిణీ చేయబడుతుంది.

కాబట్టి, స్పీకర్ రేటింగ్, యాంప్లిఫైయర్ రేటింగ్, స్పీకర్ సామర్థ్యం మరియు ఇంపెడెన్స్ గురించి మనం జాగ్రత్తగా ఉండాలి.

సింపుల్ 100W ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ నిర్మాణం

మునుపటి ట్యుటోరియల్లో, మేము 10W పవర్ యాంప్లిఫైయర్, 25W పవర్ యాంప్లిఫైయర్ మరియు 50W పవర్ యాంప్లిఫైయర్ తయారు చేసాము. కానీ ఈ ట్యుటోరియల్‌లో, మేము MOSFET లను ఉపయోగించి 100 వాట్ల RMS అవుట్పుట్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్‌ను రూపొందిస్తాము.

100 వాట్ యాంప్లిఫైయర్ నిర్మాణంలో, బహుళ ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు మోస్ఫెట్లను ఉపయోగిస్తారు. ముఖ్యమైన MOSFET లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌ల యొక్క స్పెసిఫికేషన్ మరియు పిన్ రేఖాచిత్రాన్ని చూద్దాం. యాంప్లిఫైయర్ యొక్క యాంప్లిఫికేషన్ దశలో, మేము హై వోల్టేజ్ ట్రాన్సిస్టర్ MPSA43 ను ఉపయోగించాము. ఇది అధిక వోల్టేజ్ ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్, ఇది యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది. బయటకు పిన్ MPSA43 NPN ట్రాన్సిస్టర్ is-

మేము రెండు పరిపూరకరమైన మీడియం పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌లను MJE350 మరియు MJE340 ఉపయోగించాము. TO-225 ప్యాకేజీలో MJE350 500 mA PNP ట్రాన్సిస్టర్ మరియు ఒకేలా NPN జత ట్రాన్సిస్టర్ MJE340. MJE340 MJE350 మాదిరిగానే ఉంటుంది, అయితే ఇది NPN మీడియం పవర్ ట్రాన్సిస్టర్.

రెండింటికి పిన్అవుట్ రేఖాచిత్రాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి-

చివరి దశలో, రెండు పవర్ మోస్ఫెట్స్ ఐఆర్ఎఫ్పి 244 మరియు ఐఆర్ఎఫ్పి 9240 ఉపయోగించబడతాయి. ఈ రెండింటి కలయిక 4 ఓమ్స్ లోడ్‌లో 100 వాట్ ఆర్‌ఎంఎస్ శక్తి ఉత్పత్తిని అందిస్తుంది.

పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ కోసం అవసరమైన భాగాలు

1. వెరో బోర్డు (చుక్కల లేదా కనెక్ట్ చేయబడిన ఎవరైనా ఉపయోగించవచ్చు)
2. టంకం ఇనుము
3. టంకము తీగ
4. నిప్పర్ మరియు వైర్ స్ట్రిప్పర్ సాధనం
5. తీగలు
6. అవసరాలకు అనుగుణంగా ఆడియో కనెక్టర్లు
7. 5 మిమీ మందం మరియు 90 మిమీ x 45 మిమీ డైమెన్షన్ కలిగిన ఫైన్ అల్యూమినియం హీట్ సింక్.
8. + 40 వి జిఎన్‌డి -40 వి పవర్ ట్రాక్ అవుట్‌పుట్‌తో 40 వి రైల్ టు రైల్ విద్యుత్ సరఫరా
9. 4 ఓమ్స్ 100 వాట్ స్పీకర్
10. రెసిస్టర్ 1/4 ^వ వాట్ (39 ఆర్, 390 ఆర్, 1 కె, 1.5 కె, 4.7 కె, 15 కె, 22 కె, 33 కె, 47 కె, 150 కె) - 1 నోస్.
11. 330 ఆర్ రెసిస్టర్ 1/4 ^వ వాట్ - 3 పిసిలు
12. 10 ఆర్ రెసిస్టర్ 10 వాట్
13. 0.33 ఆర్ - 7 వాట్ - 2 పిసిలు
14. 0.22 ఆర్ - 10 వాట్
15. 100nF 100V కెపాసిటర్ - 2 PC లు
16. 47uF 100V కెపాసిటర్
17. 470 పిఎఫ్ 100 వి
18. 470 ఎన్ఎఫ్ 63 వి
19. 10 పిఎఫ్ 100 వి
20. 1n4002 డయోడ్
21. IRFP244
22. IRF9240
23. MJE350
24. MJE340
25. BC546 - 2 PC లు
26. MPSA43 - 3 PC లు

100W ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం మరియు వివరణ

ఈ 100 వాట్ల ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ యొక్క స్కీమాటిక్ కొన్ని దశలను కలిగి ఉంది. వద్ద మొదటి దశ సంవర్ధక ప్రారంభంలో, ఒక ఫిల్టర్ విభాగం బ్లాక్లను అవాంఛిత ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దాలు. ఈ వడపోత విభాగం R3, R4 మరియు C1, C2 ఉపయోగించి సృష్టించబడుతుంది.

సర్క్యూట్ యొక్క రెండవ దశలో, MPSA43 ట్రాన్సిస్టర్‌లు అయిన Q1 మరియు Q2, అవకలన యాంప్లిఫైయర్‌గా పనిచేస్తాయి మరియు సిగ్నల్‌ను మరింత విస్తరణ దశకు తింటాయి.

తరువాత, పవర్ యాంప్లిఫికేషన్ IRFP244N, మరియు IRF9240 అనే రెండు MOSFET లలో జరుగుతుంది. ఈ రెండు MOSFET లు సర్క్యూట్ యొక్క ముఖ్యమైన భాగం. ఈ రెండు MOSFET లు పుష్-పుల్ డ్రైవర్ (విస్తృతంగా ఉపయోగించే యాంప్లిఫికేషన్ టోపోలాజీ లేదా ఆర్కిటెక్చర్) గా పనిచేస్తున్నాయి. ఈ రెండు MOSFET ల Q5 మరియు Q7 ను నడపడానికి, ట్రాన్సిస్టర్లు MJE350 మరియు MJE340 ఉపయోగించబడతాయి. ఈ రెండు పవర్ ట్రాన్సిస్టర్లు MOSFET లను నడపడానికి తగినంత గేట్ కరెంట్‌ను అందిస్తాయి. R15 మరియు R14 మోస్ఫెట్ గేట్‌ను ఇన్‌రష్ కరెంట్ నుండి రక్షించడానికి ప్రస్తుత పరిమితి నిరోధకాలు. ఇన్రూష్ కరెంట్ డ్రైవ్ నుండి అవుట్పుట్ లోడ్ను రక్షించడానికి R12 మరియు R13 లకు ఇదే జరుగుతుంది. R18 అధిక వాటేజ్ రెసిస్టర్, ఇది కెపాసిటర్ 100nF తో క్లాంపింగ్ సర్క్యూట్‌గా పనిచేస్తుంది. R16 అదనపు ఓవర్‌కరెంట్ రక్షణను కూడా అందిస్తుంది.

100 వాట్ల యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్‌ను పరీక్షిస్తోంది

సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ను తనిఖీ చేయడానికి మేము ప్రోటీయస్ అనుకరణ సాధనాలను ఉపయోగించాము; మేము వర్చువల్ ఓసిల్లోస్కోప్‌లో అవుట్‌పుట్‌ను కొలిచాము. మీరు క్రింద ఇచ్చిన పూర్తి ప్రదర్శన వీడియోను తనిఖీ చేయవచ్చు

మేము +/- 40V ఉపయోగించి సర్క్యూట్‌కు శక్తినిచ్చాము మరియు ఇన్‌పుట్ సైనూసోయిడల్ సిగ్నల్ అందించబడుతుంది. ఓసిల్లోస్కోప్ యొక్క ఛానల్ A (పసుపు) 4 ఓంల లోడ్కు వ్యతిరేకంగా అవుట్పుట్ అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ఛానల్ B (బ్లూ) అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంది.

వీడియోలో ఇన్పుట్ సిగ్నల్ మరియు విస్తరించిన అవుట్పుట్ మధ్య అవుట్పుట్ వ్యత్యాసాన్ని మనం చూడవచ్చు: -

అలాగే, మేము అవుట్పుట్ వాటేజ్ను తనిఖీ చేసాము, యాంప్లిఫైయర్ వాటేజ్ ముందు చర్చించినట్లుగా, బహుళ విషయాలపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది స్పీకర్ ఇంపెడెన్స్, స్పీకర్ సామర్థ్యం, ​​యాంప్లిఫైయర్ సామర్థ్యం, ​​నిర్మాణ టోపోలాజీలు, మొత్తం హార్మోనిక్ వక్రీకరణలు మొదలైన వాటిపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. యాంప్లిఫైయర్ వాటేజ్‌లో డిపెండెన్సీలను సృష్టించే అన్ని కారకాలను మేము పరిగణించలేము లేదా లెక్కించలేము. రియల్ లైఫ్ సర్క్యూట్ అనుకరణ కంటే భిన్నంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే అవుట్‌పుట్‌ను తనిఖీ చేసేటప్పుడు లేదా పరీక్షించేటప్పుడు అనేక అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.

యాంప్లిఫైయర్ వాటేజ్ లెక్కింపు

యాంప్లిఫైయర్ యొక్క వాటేజ్ను లెక్కించడానికి మేము ఒక సాధారణ సూత్రాన్ని ఉపయోగించాము-

యాంప్లిఫైయర్ వాటేజ్ = వి ² / ఆర్

మేము అవుట్పుట్ అంతటా AC మల్టీ మీటర్‌ను కనెక్ట్ చేసాము. మల్టీ మీటర్‌లో చూపిన ఎసి వోల్టేజ్ పీక్ టు పీక్ ఎసి వోల్టేజ్.

మేము 25-50Hz యొక్క చాలా తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ సైనూసోయిడల్ సిగ్నల్‌ను అందించాము. తక్కువ పౌన frequency పున్యంలో మాదిరిగా, యాంప్లిఫైయర్ లోడ్‌కు ఎక్కువ విద్యుత్తును అందిస్తుంది మరియు మల్టీమీటర్ AC వోల్టేజ్‌ను సరిగ్గా గుర్తించగలదు.

మల్టీమీటర్ + 20.9 వి ఎసి చూపించింది. కాబట్టి, ఫార్ములా ప్రకారం, 4 ఓంస్ లోడ్ వద్ద పవర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్పుట్

యాంప్లిఫైయర్ వాట్టేజి = 20.9 ² /4 యాంప్లిఫైయర్ వాట్టేజి = 109.20 (100W కంటే సుమారు)

100w ఆడియో యాంప్లిఫైయర్‌ను నిర్మిస్తున్నప్పుడు గుర్తుంచుకోవలసిన విషయాలు

1. సర్క్యూట్‌ను నిర్మించేటప్పుడు, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ దశలో హీట్‌సింక్‌తో సరిగ్గా కనెక్ట్ కావడానికి MOSFET లు అవసరం. పెద్ద హీట్‌సింక్ మంచి ఫలితాన్ని అందిస్తుంది. పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ క్యూ 5 మరియు క్యూ 7 చిన్న U ఆకారం అల్యూమినియం హీట్‌సింక్‌లతో వేడిని సరిగ్గా మునిగిపోవాలి.
2. మంచి ఫలితం కోసం ఆడియో గ్రేడ్ రేటెడ్ బాక్స్ రకం కెపాసిటర్లను ఉపయోగించడం మంచిది.
3. ఆడియో సంబంధిత అనువర్తనం కోసం పిసిబిని ఉపయోగించడం ఎల్లప్పుడూ మంచి ఎంపిక.
4. అవకలన యాంప్లిఫైయర్ యొక్క జాడలను చిన్నదిగా చేసి, ఇన్‌పుట్ ట్రేస్‌కు సాధ్యమైనంత దగ్గరగా చేయండి.
5. ఆడియో సిగ్నల్ లైన్లను ధ్వనించే విద్యుత్ లైన్ల నుండి వేరు చేయండి.
6. జాడల మందం గురించి జాగ్రత్తగా ఉండండి. ఇది 100 వాట్ల రూపకల్పన కాబట్టి, పెద్ద ప్రస్తుత మార్గం అవసరం, కాబట్టి ట్రేస్ వెడల్పును పెంచండి. మెరుగైన ప్రస్తుత ప్రవాహం కోసం గరిష్ట వియాస్‌తో డబుల్ సైడెడ్ లేఅవుట్‌లో 70-మైక్రాన్ రాగి బోర్డును ఉపయోగించడం మంచిది.
7. సర్క్యూట్ అంతటా గ్రౌండ్ ప్లేన్ సృష్టించాలి. గ్రౌండ్ రిటర్న్ మార్గాన్ని వీలైనంత తక్కువగా ఉంచండి.

మంచి ఫలితాలను సాధించండి

ఈ 100 వాట్ల రూపకల్పనలో, మెరుగైన ఉత్పత్తి కోసం కొన్ని మెరుగుదలలు చేయవచ్చు.

1. పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ పవర్ ట్రాక్‌లో కనీసం 100 వి రేటింగ్‌తో 4700 యుఎఫ్ డికౌప్లింగ్ కెపాసిటర్‌ను జోడించండి.
2. మెరుగైన స్థిరత్వం కోసం 1% రేట్ చేసిన MFR రెసిస్టర్‌లను ఉపయోగించండి.
3. 1N4002 డయోడ్‌ను UF4007 తో మార్చండి.
4. శక్తి MOSFET లలో అంతటా ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి 111 పొటెన్షియోమీటర్‌తో R11 ని మార్చండి.
5. అవుట్పుట్ అంతటా ఫ్యూజ్ను జోడించండి, ఇది స్పీకర్ ఓవర్‌డ్రైవ్ లేదా అవుట్పుట్ షార్ట్-సర్క్యూట్ స్థితిలో సర్క్యూట్‌ను రక్షిస్తుంది.

అలాగే, ఇతర ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్లను తనిఖీ చేయండి:

• TDA2040 ఉపయోగించి 40 వాట్ ఆడియో యాంప్లిఫైయర్
• 25 వాట్ ఆడియో యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్
• Op-Amp ఉపయోగించి 10 వాట్ ఆడియో యాంప్లిఫైయర్
• MOSFET లను ఉపయోగించి 50 వాట్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్