एकल आपूर्ति op-amp ऑडियो एम्पलीफायर


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मैं एक op-amp एम्पलीफायर बनाने की कोशिश कर रहा हूं जो एकल 5V आपूर्ति से काम करेगा, और 100VV + 100mV ऑडियो सिग्नल को 1V पीक-पीक या इसके आसपास बढ़ाने में सक्षम होगा। मैं इस लेख से इस सर्किट में आया हूं , जो काम कर सकता है, लेकिन वास्तविक मूल्यों की गणना करने में मुझे परेशानी हो रही है:

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

लेख से मैंने पढ़ा कि R1 और R2 दोनों 5V बिजली की आपूर्ति के लिए समान और लगभग 42kOhm होना चाहिए। R4 को R3 + (0.5 * R1) और इसके बारे में होना चाहिए ...

तो मैं लगभग 20kHz पर अधिकतम आवृत्ति के साथ अलग आवृत्ति संकेत के लिए आवश्यक संधारित्र, अवरोधक मानों की गणना करने और लगभग 5 के लाभ के बारे में वास्तव में कैसे जाऊंगा?

मेरी मदद करने के लिए धन्यवाद!

संपादित करें:

लेख में जमीन के प्रतीक द्वारा लेखक ने लिखा है: "* STAR GROUND"। क्या यह वास्तव में गलत है कि मैं सभी बिंदुओं को योजनाबद्ध रूप से एक बिंदु पर जोड़ देता हूं, या क्या मैं पूरे सर्किट में एक ग्राउंड प्लेन का उपयोग कर सकता हूं?


Op-amp आउटपुट पर लोड क्या है?
एंडी उर्फ

@Andyaka मुझे पूरा यकीन नहीं है, यह एक वास्तविक ऑडियो एम्पलीफायर से जुड़ा होगा। क्या कोई तरीका है जिससे मैं एम्पलीफायर के इनपुट बाधा को माप सकता हूं?
गोलाघाट

अगर यह एक ऑडियो amp के लिए जा रहा है तो यह ठीक हो जाएगा। बस यह सुनिश्चित करना चाहते थे कि आप स्पीकर या हेडफ़ोन नहीं चला रहे थे। ग्राउंडप्लेन की बजाय ऑडियो के लिए स्टार ग्राउंड संभवत: सर्वश्रेष्ठ हैं लेकिन दोनों का कॉम्बो (आपको पता है कि आप क्या कर रहे हैं) बेहतर है।
एंडी उर्फ

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@Andyaka वास्तव में इस विषय के बारे में ज्यादा पढ़ा नहीं है। मुझे लगता है कि मैं कुछ लेख पढ़ूंगा और स्टार ग्राउंडिंग के साथ जाऊंगा। धन्यवाद!
गोलाघाट

अच्छे जा रहे हो। आपने प्रभावी रूप से R1, R2, R3, C2 के जंक्शन पर एक "वर्चुअल अर्थ" बनाया है, जो एकल आपूर्ति रेल समस्या के आसपास है। यह हो सकता है सबसे अच्छा होगा कि बिंदु के बजाय बिजली की आपूर्ति भूमि पर सी 3 की "जमीन" अंत कनेक्ट करने के लिए, बिजली की आपूर्ति की जा रही में शोर को रोकने के लिए वहाँ इंजेक्शन।
उल्टा इंजीनियर

जवाबों:


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आपको लगता है कि वास्तव में इंटरनेट पर एक उचित सर्किट मिला है। मैंने सुना वहाँ कहीं बाहर था।

आपके द्वारा उद्धृत समीकरण अत्यधिक सख्त हैं। केवल आपको मान बताने के बजाय, यह स्पष्ट करना बेहतर है कि प्रत्येक भाग क्या करता है।

आर 1 और आर 2 1/2 आपूर्ति वोल्टेज बनाने के लिए एक वोल्टेज विभक्त है। यह डीसी पूर्वाग्रह होगा जो opamp पर काम करेगा। C2 लो पास उस वोल्टेज डिवाइडर के आउटपुट को फ़िल्टर करता है। यह 5 वी आपूर्ति पर ग्लिट्स, बिजली आपूर्ति लहर और अन्य शोर को स्क्वैश करने के लिए है ताकि वे आपके सिग्नल में समाप्त न हों। R3 की आवश्यकता केवल इसलिए है क्योंकि C2 है। यदि R3 नहीं थे, तो C2 आपके इनपुट सिग्नल को भी स्क्वैश करेगा, न कि केवल बिजली की आपूर्ति पर होने वाले शोर को। अंत में, R3 के दाहिने छोर को उच्च प्रतिबाधा के साथ एक साफ 1/2 आपूर्ति संकेत देने का इरादा है। उच्च प्रतिबाधा इसलिए है कि यह C1 के माध्यम से आने वाले आपके वांछित संकेत के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है।

C1 एक DC अवरोधक कैप है। यह डीसी स्तर पर IN से डीसी स्तर को दर्शाता है जो opamp पक्षपाती है।

R4 और R5 आउटपुट वोल्टेज से नकारात्मक इनपुट पर वापस आ जाते हैं। यह नकारात्मक प्रतिक्रिया पथ है, और समग्र सर्किट लाभ वोल्टेज विभक्त लाभ का उलटा है। आप 10 का लाभ चाहते हैं, इसलिए R4-R5 डिवाइडर का लाभ 1/10 होना चाहिए। सी 3 डीसी को ब्लॉक करता है ताकि डिवाइडर केवल आपके एसी सिग्नल पर काम करे, न कि डीसी बायस पॉइंट। डिवाइडर सभी डीसी को पास करेगा, इसलिए ओपैंप के + इनपुट से इसके आउटपुट तक डीसी लाभ 1 होगा।

C4 एक और DC अवरोधक कैप है, इस बार आउटपुट से opamp DC पूर्वाग्रह स्तर को डिकूपिंग करता है। दो डीसी ब्लॉकिंग कैप (C1, C4) के साथ, समग्र एम्पलीफायर AC पर काम करता है और जो भी DC बायसेज़ IN और OUT में हो सकता है, वह अप्रासंगिक है (C1 और C4 के वोल्टेज रेटिंग के भीतर)।

अब कुछ मूल्यों के लिए। MCP6022 एक CMOS इनपुट ओपैंप है, इसलिए इसमें बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा है। यहां तक ​​कि एक एमance अपने इनपुट प्रतिबाधा की तुलना में छोटा है। दूसरी बात पर विचार करने के लिए आवृत्तियों की सीमा है जो आप चाहते हैं कि यह एम्पलीफायर खत्म हो जाए। आपने कहा कि सिग्नल ऑडियो है, इसलिए हम 20 हर्ट्ज से नीचे या 20 किलोहर्ट्ज़ से ऊपर की किसी भी चीज़ को मान लेंगे। वास्तव में, अवांछित आवृत्तियों को स्क्वैश करना एक अच्छा विचार है।

आर 1 और आर 2 को केवल आपूर्ति वोल्टेज बनाने के लिए बराबर होना चाहिए। आप कोई विशेष आवश्यकता का उल्लेख नहीं करते हैं, जैसे बैटरी ऑपरेशन जहां वर्तमान को कम करना उच्च महत्व है। यह देखते हुए कि, मैं R1 और R2 10 k, प्रत्येक बनाऊंगा, हालाँकि यहाँ पर बहुत बड़ा है। अगर यह बैटरी संचालित होती, तो मैं शायद उन्हें 100 k and प्रत्येक बना देता और इसके बारे में बुरा महसूस नहीं करता। R1 और R2 10 kΩ के साथ, विभक्त का आउटपुट प्रतिबाधा 5 k 10 है। आप वास्तव में उस डिवाइडर के आउटपुट पर कोई प्रासंगिक संकेत नहीं चाहते हैं, तो आइए यह देखते हुए शुरू करें कि 20 हर्ट्ज तक फ़िल्टर करने के लिए किस समाई की आवश्यकता है। 1.6 µF। 2 wouldF का सामान्य मूल्य ठीक होगा। उच्च कार्य भी, सिवाय इसके कि यदि आप बहुत अधिक जाते हैं, तो स्टार्टअप का समय मानवीय पैमाने पर महत्वपूर्ण हो जाता है। उदाहरण के लिए, 10 wouldF अच्छी तरह से शोर को फ़िल्टर करने के लिए काम करेगा। इसमें 5 k a प्रतिबाधा के साथ 500 ms समय स्थिर है,

R3, R1-R2 के आउटपुट से बड़ा होना चाहिए, जो 5 k than है। मैं कम से कम कुछ 100 kΩ चुनूँगा। ऑपैंप का इनपुट प्रतिबाधा अधिक है, इसलिए 1 M of का उपयोग करने देता है।

R3 के साथ C1 एक उच्च पास फिल्टर बनाता है जिसे कम से कम 20 हर्ट्ज पास करने की आवश्यकता होती है। R3 के दाहिने छोर में देखा जाने वाला प्रतिबाधा 1 M looking से थोड़ा अधिक है। 1 MΩ के साथ 20 हर्ट्ज को 8 nF की आवश्यकता होती है, इसलिए 10 nF है। यह एक ऐसा स्थान है जिसे आप सिरेमिक कैप का उपयोग नहीं करना चाहते हैं, इसलिए निम्न मान काफी उपयोगी हैं। एक माईलर कैप, उदाहरण के लिए, यहाँ अच्छा होगा और 10 nF उपलब्ध सीमा के भीतर है।

फिर से, R4-R5 डिवाइडर का समग्र प्रतिबाधा ज्यादा मायने नहीं रखता है, जिससे मनमाने ढंग से R4 को 100 k the पर सेट किया जा सकता है और वहां से अन्य मानों को बाहर निकाला जा सकता है। R5 को 10 के समग्र एम्पलीफायर लाभ के लिए R4 / 9 होना चाहिए, इसलिए 11 k out बाहर काम करता है। C3 और R5 एक फ़िल्टर बनाते हैं जिसे 20 हर्ट्ज या उससे नीचे रोल करना होता है। C3 720 nF या अधिक होना चाहिए, इसलिए 1 nF।

इस टोपोलॉजी के साथ एक मुद्दे पर ध्यान दें। फ़्रिक्वेंसी-वार, C3 R5 के साथ काम कर रहा है, लेकिन DC स्तर जो C3 को अंततः स्थिर करेगा, R4 + R5 और C3 द्वारा फ़िल्टर किया जाता है। यह 1.4 हर्ट्ज पर एक फिल्टर है, जिसका अर्थ है कि यह सर्किट बिजली लागू होने के बाद स्थिर होने में कुछ सेकंड लेगा।

C4 एक उच्च पास फिल्टर बनाता है, जो भी प्रतिबाधा OUT से जुड़ा होगा। चूंकि आप नहीं जानते होंगे, आप इसे बड़े पैमाने पर बनाना चाहते हैं। चलो 10 pickF चुनें क्योंकि यह आसानी से उपलब्ध है। यह 8 k 20 के साथ 20 हर्ट्ज पर बंद हो जाता है। इसलिए यह amp के रूप में निर्दिष्ट करेगा जब तक कि OUT 8 kΩ से कम के साथ लोड न हो।


वाह, मैंने आपकी प्रतिक्रिया पढ़ने से बहुत कुछ सीखा है, धन्यवाद! लेकिन मेरे पास अभी भी कुछ प्रश्न हैं: R3 को R1-R2 से बड़ा क्यों होना चाहिए? और क्यों एक सिरेमिक संधारित्र इनपुट डिकॉप्लिंग के रूप में उपयोग करने के लिए ठीक नहीं है?
गोलाघाट

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"आपको लगता है कि वास्तव में इंटरनेट पर एक उचित सर्किट मिला है।" :) अच्छा था।
मोनिका

@ गोला: एक अवरोधक विभक्त सही नहीं है। यह कैसे लोड किया जाता है इसके आधार पर आउटपुट बदल जाएगा। R1 और R2 के समानांतर संयोजन की तुलना में R3 को बड़ा करके, लोडिंग प्रभाव को कम से कम किया जाता है। ध्यान दें कि यह वास्तव में वांछित 20 हर्ट्ज से 20 kHz रेंज की आवृत्ति प्रतिक्रिया फ्लैट रखने के लिए है। C1 के कारण, विभक्त को DC से लोड नहीं किया जा सकता है।
ओलिन लेथ्रोप

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यदि आप एकध्रुवीय आउटपुट चाहते थे (मान लीजिए, ADC को चलाने के लिए जो 0-5 V इनपुट की अपेक्षा करता है) तो क्या आप C4 को छोड़ देंगे?
रसेल बोरोगोव

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@ रुस: हाँ। ---
ओलिन लेट्रोप

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R4 को बनाने की कोई आवश्यकता नहीं है क्योंकि यह विशेष रूप से CMOS ऑप-एम्प है (इनपुट बायस धाराओं का मिलान नहीं)।

12πसीआर

तो अगर fc = 20Hz, और R1, R2 = 39K। आइए मनमाने ढंग से R3 100K करें। फिर C = 100nF सही है।

C2 इस बात पर निर्भर करता है कि उस बिजली की आपूर्ति पर क्या आप ध्यान देने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन चलिए इसके लिए 1uF कहते हैं।

चलो दो प्रतिरोधों को समान रखने के लिए R4 = 100K को चुनें। R5 तब +10.1 के लाभ के लिए 11K होगा

अंत में, C3 की गणना R5 से लगभग 1uF (उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके) की जा सकती है।

बस!

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