Tales From the Chip : Amplificateur audio LM1875 : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

J'aime les amplis à puce - de minuscules paquets de pure puissance audio. Avec seulement quelques composants externes, une alimentation propre et un dissipateur thermique lourd, vous pouvez obtenir un son de qualité véritablement hi-fi qui rivalise avec les conceptions complexes et discrètes des transistors.

Je suis entré un peu plus dans les détails sur les avantages des amplis à puce dans mon hommage au LM386 - cela pourrait être un bon point de départ. Ici, je vais plonger directement dans ce qui rend le LM1875 si génial et comment construire un circuit simple. Chevauche, Dobbin !

Étape 1: Dites bonjour au LM1875

Le LM1875 ("dix-huit-soixante-quinze") est un monstre de puce dans un boîtier très modeste, et une autre puce très appréciée dans la communauté audio DIY. La fiche technique officielle (PDF) revendique la capacité de piloter 20W dans des charges de 8Ω avec +-25V, et jusqu'à 30W avec +-5V de jus supplémentaire… et le tout à moins de 1% THD. Et aussi rare que cela puisse être, je peux confirmer que la vantardise de la fiche technique est exacte - ces chiffres peuvent être atteints assez confortablement dans la réalité (avec un refroidissement sain).

Étape 2: brochage

Le boîtier TO-220, avec seulement 5 broches, est très simple à câbler:

1 - Entrée négative (-IN)

2 - Entrée positive (+IN)

Entrées op-amp standard, avec l'entrée positive recevant le signal audio et l'entrée négative liée à la terre.

3 - Alimentation négative (-Vee)

5 - Alimentation positive (Vcc)

Ici, vous alimentez l'amplificateur, idéalement avec une double alimentation. Il peut également être alimenté par une seule alimentation en attachant la broche 3 à la terre, mais les performances peuvent en souffrir.

4 - Sortie

Voici où vous dînez sur un signal amplifié doux et doux.

Étape 3: Schéma et nomenclature

Voici un schéma simple pour un seul canal - pour la stéréo, vous en aurez besoin de deux.

R1 et R2 sont les résistances de gain attachées à l'entrée inverseuse de l'amplificateur. Les valeurs de 22KΩ et 1KΩ correspondent à un gain de 23:

Gain = 1 + (R1 / R2)

= 1 + (22 / 1) = 23

Pour modifier le gain, remplacez simplement R1 par une autre résistance de la gamme kohm et branchez-la dans la formule.

CIC1 à CIC4 sont les condensateurs de découplage du LM1875. Le plus petit condensateur (100 nF) filtre le bruit haute fréquence sur le rail d'alimentation, tandis que le plus grand condensateur (220 uF) fournit une source d'alimentation pour atténuer les creux de l'alimentation. Dans un circuit de production, ces capuchons doivent être placés aussi près que possible des broches d'alimentation de la puce. Pour plus d'informations, consultez cet article étonnamment facile à comprendre d'Analog Devices sur les techniques de découplage appropriées.

De même, C1, C2, R2 et R3 sont là pour filtrer le bruit, tandis que R5 agit comme une résistance pull-down, permettant un chemin vers la terre si aucun signal n'est connecté (réduction du bourdonnement).

R6 et C3 forment un circuit RC, un filtre qui supprime les fréquences radio de retour dans le circuit et empêche les oscillations du haut-parleur de retourner à l'amplificateur.

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Nomenclature:

CI: LM1875

R1: 22 kΩ

R2: 1kΩ

R3: 1kΩ

R4: 1 MΩ

R5: 22 kΩ

R6: 1Ω, 1W

C1: 10 uF électrolytique (ou de préférence, film polyester/polypropylène)

C2: 47 uF électrolytique

C3: 220nF X7R/film

CIC1, CIC3: 220 uF électrolytique

CIC2, CIC4: 100nF X7R/film

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Vous aurez besoin d'un moyen d'alimenter l'audio - j'ai récupéré une prise jack 3,5 mm d'un vieil appareil et fait une évasion qui se branche directement sur une planche à pain, ou vous pouvez couper la tête d'un vieux câble audio 3,5 mm, coller quelques en-têtes les extrémités et connectez-le directement.

De plus, vous aurez besoin des cavaliers habituels, des fils, d'un haut-parleur/charge fictive et d'une alimentation - une alimentation de banc variable décente pouvant fournir +/- 30V sera utile.

Enfin - un radiateur ! La plupart des chipamps de classe A/B nécessitent un refroidissement important, alors procurez-vous un dissipateur thermique plus gros que ce dont vous pensez avoir besoin et conservez-le à des fins de prototypage.

Étape 4: Construction de la planche à pain

Voici donc ma planche à pain…

…mais AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ

Ce n'est pas la disposition la plus optimale - idéalement, les composants devraient être beaucoup plus proches les uns des autres et les capuchons de découplage en particulier sont trop éloignés des broches IC. Cependant, je l'ai étalé pour le rendre plus facile à comprendre sur les photos et pour adapter mon dissipateur thermique maladroit. Les résultats sont bons pour de courtes périodes de test.

J'ai mis les deux bandes de rail d'alimentation d'un côté de la planche à pain, afin que je puisse garder de l'espace autour du circuit intégré pour le dissipateur thermique. Cela a l'avantage supplémentaire de rendre les rails dédiés positifs, négatifs et de masse facilement accessibles le long du bas de la carte.

Étape 5: N'oubliez pas le radiateur

Pour préparer un dissipateur thermique, alignez-le d'abord sur la carte et marquez l'endroit où le trou doit aller pour le fixer au CI. Percez ensuite le trou, et poncez toute la surface de contact avec du papier très fin jusqu'à ce que la surface soit lisse et brillante.

Ensuite, appliquez un point de pâte thermique sur la surface de contact et positionnez le mica isolant dessus avec une pince à épiler - essayez de ne pas manipuler le mica avec les doigts.

Enfin, utilisez un chapeau haut de forme (ou "bush"), un écrou et un boulon pour fixer la puce au dissipateur thermique. Il doit être juste assez serré pour que le CI ne puisse pas tourner autour du boulon, et pas plus !

Enfin, vérifiez que la languette de la puce est isolée du dissipateur thermique en effectuant un test de continuité avec votre multimètre - avec une sonde sur la languette du dissipateur thermique et l'autre sur le dissipateur thermique lui-même. Pas de bip = bon travail !

Étape 6: Testez-le

Vérifiez et revérifiez que toutes vos connexions sont solides et assurez-vous que vous envoyez les tensions + et - dans les bons rails. Réglez l'alimentation sur +-10V environ, reculez et allumez !

Si aucune éruption de fumée choquante n'apparaît, vous avez probablement réussi. Jouez de la musique et écoutez votre enceinte de test. Si votre alimentation de banc a un ampèremètre intégré, vous pouvez voir combien de courant votre amplificateur consomme à un moment donné - essayez d'augmenter le volume pour voir la consommation de courant augmenter.

À basse tension, vous serez probablement confronté à un écrêtage ou à d'autres formes de distorsion le plus tôt possible, et à des volumes plus élevés, votre musique sonnera assez horriblement. Augmentez lentement la tension - le LM1875 gère +-25V comme un champion, donc si vous avez un dissipateur thermique décent, il ne devrait pas y avoir de quoi s'inquiéter.

Tension de sortie

J'ai exécuté la sortie dans une gigantesque charge fictive (une résistance de 300 W, 8 Ω) et j'ai mesuré la sortie. Avec une onde sinusoïdale de 1 kHz à un pic de 810 mV, le LM1875 m'a offert un pic respectable et propre de 20,15 V (14,32 V RMS) sur la sortie - juste un peu au-dessus de notre réglage de gain.

Puissance

En termes d'énergie propre, je fais ça…

Puissance RMS = Vrms^2 / R= 14.32^2 / 8= 25.63W

… juste un peu moins de 26W ! Pas mal du tout.

À ce stade, je voulais voir si je pouvais arriver à cette marque mythique LM1875 30W, mais j'avais d'abord besoin d'échanger le dissipateur thermique avec quelque chose d'un peu plus rassurant…

Étape 7: Le monstre de cuivre