14_11.pdf

Płytki wielofunkcyjne

Aplikacje układów

LM3914/5/6

część 5

W drugim numerze Elektroniki dla

Wszystkich przedstawiliśmy płytkę

drukowaną PW−02, na której można

zmontować jeden z wielu

interesujących układów. Wspólną

cechą wszystkich urządzeń

montowanych na tej płytce jest

obecność kostki sterującej z rodziny

LM3914, 3915 lub 3916 oraz linijki

świetlnej zbudowanej z dziesięciu

diod LED.

Wzmacniacz mocy − megafon

· bardzo prosta konstrukcja przy dobrych parametrach

· znikomy pobór prądu w spoczynku

· współpracuje z głośnikami 4...16 W

Układy budowane na płytkach wielo−

funkcyjnych mają walor poznawczy, po−

kazują bowiem rozmaite sposoby wyko−

rzystania tego samego układu scalo−

nego, a oprócz tego niewątpliwie są przy−

datne w praktyce. Dotychczas opisaliśmy

monitor stanu akumulatora samochodo−

wego i wskaźnik wysterowania audio, mie−

rnik natężenia dźwięku oraz termometr

elektroniczny. Dziś prezentujemy wzma−

cniacz mocy z przedwzmacniaczem.

Przedstawiony dalej układ przewidziany

jest do sterowania głośnikiem tubowym

− całość jest przenośnym megafonem.

Urządzenie ma oznaczenie AVT−411.

Ponieważ płytka PW−02 przeznaczona

jest do zmontowania wielu różnych ukła−

dów, więc przewidziano na niej miejsce

dla licznych elementów, z których tylko

niektóre są montowane w danym przy−

padku. Fotografie, rysunki i schematy

w artykule przedstawiają tylko te podze−

społy, które mają być zamontowane.

Z tego powodu numeracja użytych

elementów nie jest ciągła, ale za to

montaż jest wręcz dziecinnie prosty.

Przed zapoznaniem się z treścią artykułu

warto powrócić do materiału w EdW 2/96,

gdzie podano opis płytki i zwięzłe omówie−

nie podstawowych właściwości kostek

LM3914...3916. Podane tam wiadomoś−

ci mogą się okazać niezbędne do zrozu−

mienia działania przedstawionego dziś

układu.

Wzmacniacz mocy − megafon

rysunku 1. Sygnał z mikrofonu

elektretowego jest wzmacniany we

wzmacniaczu wstępnym z kostką U1A.

Wzmocnienie tego stopnia jest regulo−

wane za pomocą dołączonego potencjo−

metru. Choć potencjometr nie umożliwia

całkowitego wyciszenia mikrofonu,

w praktyce nie jest to żadną przeszkodą

podczas użytkowania megafonu.

Drugim stopniem wzmocnienia jest

układ U1B i dwa tranzystory mocy.

Ponieważ taki prosty układ wzmacnia−

cza pobiera znikomo mały prąd i często

jest stosowany w amatorskiej praktyce,

zostanie omówiony bardziej szczegóło−

wo.

W przeciwieństwie do układu podsłu−

chiwacza szeptów, opisanego w EdW 7/

96, wzmacniacz końcowy ma stałe

wzmocnienie, wyznaczone stosunkiem

rezystancji R15 i R10. Tym razem nie za−

stosowano rezystora R25. W stopniu

rysunku 1

wyjściowym podsłuchiwacza szeptów,

gdzie moc wyjściowa była bardzo mała,

rezystor taki mógł i powinien być zasto−

sowany. Natomiast we wzmacniaczu

większej mocy rezystor taki przynosiłby

więcej szkody niż pożytku. W układzie

megafonu, który powinien jak najosz−

czędniej zużywać prąd, wprowadzenie

rezystora R25 powodowałoby marnowa−

nie prądu i zmniejszenie maksymalnej

mocy wyjściowej. Należy bowiem pa−

miętać, że wzmacniacze operacyjne ma−

ją ograniczoną wydajność prądową. Na

rysunku 2

rysunku 2 pokazano fragment schematu

wewnętrznego wzmacniacza mocy

TL082. Jak widać, wydajność prądowa

wyjścia tej kostki jest ograniczona przez

wewnętrzne rezystory o znacznej opor−

ności (64 W i 128 W ).

Jeśli w roli R25 zastosowany byłby

rezystor o małej wartości (na przykład

rzędu kilku omów), to przepływający

przez niego prąd wyjściowy wzmacnia−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/97

Schemat ideowy układu pokazany

jest na rysunku 1

rysunku 2

Płytki wielofunkcyjne

Rys. 1. Schemat ideowy

układu.

cza operacyjnego wywołałby na nim spa−

dek napięcia mniejszy niż 600mV, czyli

wcale nie otworzyłby żadnego z tranzys−

torów T2, T3. Przy nieco większej war−

tości R25 (rzędu dziesiątek omów), tran−

zystory byłyby częściowo otwierane, ale

i tak nie zostałyby całkowicie wystero−

wane, bo część prądu sterującego nieja−

ko marnowałaby się, płynąc przez rezys−

tor R25. Usunięcie tego rezystora umoż−

liwia osiągnięcie znacznej mocy wzmac−

niacza, bowiem cały prąd wyjściowy

wzmacniacza operacyjnego staje się prą−

dem bazy jednego z tranzystorów T2,

T3. Wzmocnienie prądowe tych tranzys−

torów z zasady jest większe niż 50, więc

można uzysakć prądy wyjściowe

wzmacniacza rzędu 1A, co pozwala wy−

korzystać głośniki o rezystancji 4 W lub

większej.

Co prawda usunięcie rezystora R25

nieco zwiększa zawartość zniekształceń,

ale i tak nie jest ich więcej niż 1%. Do

większości zastosowań to całkowicie

wystarcza.

Warto zwrócić uwagę, że tranzystory

T2 i T3 pracują w klasie C, czyli w spo−

czynku nie przewodzą i nie pobierają prą−

du. W sumie pobór prądu w spoczynku

jest praktycznie równy prądowi pobiera−

nemu przez układ scalony − wynosi on

około 3mA.

Moc wyjściowa wzmacniacza zależy

zarówno od prądu wyjściowego, jak i na−

pięcia zasilającego. Przy napięciu zasila−

nia 12V i zastosowaniu głośnika 4−omo−

wego można uzyskać moc wyjściową do

2,5...3W. Z głośnikiem 8−omowym udaje

się uzyskać moc do 1,2...1,5W.

Co istotne, przy głośniku 8−omowym

i zasilaniu do 12V, nie trzeba do tranzys−

torów T2 i T3 stosować radiatorów − wy−

starczy chłodzenie naturalne.

Wydawałoby się, że moc wyjściowa

rzędu 1...2W jest, jak na współczesne

wzmacniacze mocy, bardzo mała.

O głośności megafonu decyduje jed−

nak nie tyle moc wyjściowa, co skutecz−

ność użytego głośnika. Wiadomo, że

głośniki tubowe mają sprawność prze−

twarzania dużo większą, niż popularne

głośniki dynamiczne. Różnica skutecz−

ności jest naprawdę duża − wzmacniacz

1,5−watowy z głośnikiem tubowym daje

mniej więcej taką głośność dźwięku, jak

wzmacniacz 10−watowy ze zwykłym

głośnikiem dynamicznym. Co prawda ja−

kość dźwięku z głośnika tubowego jest

znacznie gorsza (głośniki tubowe słabo

przenoszą niskie tony), jednak do wielu

mniej wymagających zastosowań jakość

jest więcej niż wystarczająca.

Jak widać układ jest bardzo prosty,

pobiera znikomy prąd spoczynkowy.

Uzyskane parametry są zupełnie dobre,

a to dzięki zastosowaniu układu scalone−

go TL082. Kostka ta jest dość szybka, co

pozwala utrzymać zawartość zniekształ−

ceń na niskim poziomie. W układzie

można zastosować układ TL072, który

ma nieco mniejsze szumy. Zastosowa−

nie układu NE5532 pozwala jeszcze bar−

dziej zmniejszyć zniekształcenia i nieco

zwiększyć moc wyjściową − prąd spo−

czynkowy jest jednak wtedy znacznie

większy niż z układami TL082 i TL072.

Z kolei wymiana kostki na TL062 czy

TLC272 pozwala uzyskać układ super−

oszczędny − prąd spoczynkowy jest wte−

dy mniejszy niż 1mA. Niestety, rośną

przy tym zniekształcenia i zmniejsza się

moc wyjściowa.

Z kostką NE5532, przy napięciu zasi−

lania równym 24V i głośniku 8 W można

się spodziewać mocy wyjściowej rzędu

6...8W przy niewielkich zniekształce−

niach (można wtedy zastosować R25

o rezystancji 75...100 W ). Taki układ mo−

że być użyty do zastąpienia uszkodzone−

go wzmacniacza mocy w starych odbior−

nikach radiowych i telewizyjnych.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce

uniwersalnej PU−01. Rysunek 4

Rys. 2. Fragment schematu

wewnętrznego układu TL082.

Rys. 3. Wpływ rezystora R25.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/97

Rysunek 4 pokazu−

je rozmieszczenie wszystkich użytych

elementów. Jak widać, część płytki, od−

dzieloną linią przerywaną można odciąć,

co zmniejszy wymiary wzmacniacza.

Montaż elementów jest klasyczny,

kolejność montowania nie jest krytycz−

na.

Na początku warto wlutować dwie za−

znaczone zwory T−U, oraz Y−Y.

Szczególną uwagę należy zwrócić na

biegunowość kondensatorów elektroli−

Rysunek 4

Płytki wielofunkcyjne

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R7: 1k W

R2, R10: 4,7k W

R4, R5, R12, R13: 100k W

R15: 47k W

R25: nie stosować (patrz tekst)

R8+R9: potencjometr obrotowy

47...100k W B z wyłącznikiem

Kondensatory

C1, C13−14: 220µF/25V

C2: 100nF ceramiczny

C3: 47µF/25V

C18, C4: 220nF

C5: 22µF/16V

C8: 470nF

C16: 220µF/16V

Półprzewodniki

T2: BD281

T3: BD282

U1: TL082 lub TL072

Różne

Rys. 4. Płytka drukowana.

Różne

M1: mikrofon elektretowy

SP1: głośnik 8 W *

płytka wielofunkcyjna PW−01

tycznych, w szczególności C5, którego

biegunowość nie jest oznaczona na płyt−

ce − trzeba skorzystać z rysunku 4 w ar−

tykule.

Oprócz konden−

satora filtrującego

C1, w układzie prze−

widziano dodatko−

wy kondensator,

oznaczony na sche−

matach C13−14. Po−

winien on być wlu−

towany w otwory

kondensatorów

C13 i C14.

Potencjometr

powinien być wlu−

towany w zazna−

czone otwory na re−

zystory R8 i R9.

Zmontowany układ należy uruchomić

i sprawdzić w jego naturalnych warun−

kach pracy. Jeśli docelowo będzie to

megafon zasilany z baterii, być może ko−

neczne stanie się dodanie dużego kon−

densatora filtrującego, o pojemności rzę−

du 1000...4700µF. Jest on potrzebny do

prawidłowej pracy wzmacniacza, gdy

używane byłyby tanie, popularne baterie

zasilające. Uchroni on przed samowzbu−

dzeniem układu, gdy baterie są zuży−

te i gdy wzrasta ich oporność we−

wnętrzna. Taki dodatkowy kondensa−

tor nie jest potrzebny przy zasilaniu

z akumulatora oraz z zasilacza siecio−

wego.

Przy pracy w charakterze megafonu

może się okazać, że całkowite wzmoc−

nienie jest za duże i układ wzbudza się

już przy ustawieniu potencjometru już

w połowie drogi suwaka. W takim przy−

padku należy zmniejszyć wzmocnienie

przez zwiększenie wartości R7.

W roli głośnika można wykorzystać

tuby produkowa−

ne przez Tonsil.

Znacznie tańszym

rozwiązaniem jest

wykorzystanie

głośników tubo−

wych, stosowa−

nych w syrenach

do alarmów sa−

mochodowych.

Jeśli układ

miałby zastąpić

stary wzmacniacz

Opisany układ charakteryzuje

się wyjątkową prostotą

i dobrymi parametrami, dzięki

czemu znakomicie nadaje się

do wielu mniej wymagających

zastosowań.

Każdy elektronik powinien

praktycznie wypróbować

działanie i brzmienie

opisanego wzmacniacza.

* Uwaga! Głośnik nie wchodzi

w skład kitu AVT−411 i można go

zamówić oddzielnie.

w sprzęcie audio, należy zamiast poten−

cjometru R8+9 wlutować rezystor stały.

Jego wartość wyznaczy wielkość

wzmocnienia i może być dobrana w za−

kresie 100 W ...100k W .

Piotr Górecki

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/97

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: