Potřebujete-li rychle připravit malý a jednoduchý zesilovač, který by byl schopen ozvučit z PC nebo MP3 přehrávače průměrnou obytnou místnost, máte několik možností. Buď můžete pátrat po bazarech a hledat něco vhodného nebo můžete zapojit vlastní tvořivost a pokusit se o vlastní výrobek.
Nejjednodušší postup je asi koupit přiměřenou stavebnici, jejichž nabídka je dostatečně široká a zesilovač sestavit podle návodu. V současnosti je možné vynechat i koupi stavebnice a jednoduchý, ale kvalitní zesilovač je možné "spíchnout" bez plošného spoje téměř ze šuplíkových zásob.
Předpokladem pro úspěšnou práci je však pečlivé pájení a alespoň základní schopnost čtení technických listů (anglicky - datasheet) integrovaných obvodů.
Pro konstrukci podobného zesilovače je možné totiž využít některé moderní analogové integrované zesilovače, které pro svou činnost potřebují jen pár vnějších součástek.
Při úvaze o vašich možnostech vždy vycházejte z reproduktorových soustav, které budou k zesilovači připojené. Požadovaný výkon je rozumné udržet do maximálně 2 x 30 W, neboť pro vyšší výkony už dále popsaný postup není příliš vhodný.
Po určení vstupních parametrů pak můžete postupovat při "konstrukční" činnosti těmito kroky:
Po konstruktérské přípravě a zajištění všech dílů můžete přistoupit k vlastní realizaci. Upevněte transformátor a chladič s integrovaným obvodem do připravené krabice. Doplňte všechny ovládací prvky a pak proveďte propojení podle vašeho návrhu.
Po pečlivé vizuální kontrole zbývají závěrečné testy a pak dlouholeté spokojené užívání a příjem díků od nadšených uživatelů :-)
Jako příklad realizace takového zesilovače jsou dále uvedeny základní kroky při návrhu zesilovače k počítači pro starší reproduktorové bedny. Na nich bylo uvedeno že mají impedanci 8 Ohm a podle velikosti reproduktorů se dalo odhadnout, že jejich maximální trvalý příkon bude přibližně do 20 W.
Prvním krokem bylo zvolit vhodný integrovaný obvod. Z různých důvodů (především proto, že byl v šuplíku :-) volba padla na typ TDA1521. Výrobce jej označuje jako "Hi-fi audio zesilovač 2x12 W". Z aplikačních zapojení bylo zvoleno napájení symetrickým napájením:
Zesilovač je samozřejmě nutné něčím napájet a je také vhodné mít možnost regulovat alespoň hlasitost. Doplněním základního aplikačního zapojení o vstupní potenciometr a jednoduchý obvod symetrického napájení vzniklo celkové zapojení zesilovače:
Zapojení je nutné doplnit o hodnoty součástek. Většinu z nich stačí převzít z aplikačního zapojení.
Hodnota odporu vstupního potenciometru by měla být s ohledem na vstupní impedanci integrovaného obvodu a odolnost vstupů proti naindukování rušivých signálů raději menší. Rozumným kompromisem by mohlo být 5 KOhm (samozřejmě s logaritmickým průběhem).
Usměrňovací můstek by měl být alespoň pro proudy 2A. Filtrační kapacity s přihlédnutím k účelu konstrukce a ceně budou vhodné 2200 uF/25V.
Při výběru vhodného transformátoru je třeba postupovat pečlivě, protože transformátor je obvykle jednou z nejdražších položek. Napájecí napětí se volí podle zatěžovací impedance. I když v datasheetu objevíte, že mezní napětí je pro tento typ obvodu ±21 V, není vhodné se snažit provozovat obvod s tímto napětím. Optimální je zvolit napájení, které je doporučené a použité v datasheetu pro měření parametrů. V našem případě jde o ±16 V. Protože po usměrnění dostaneme napětí asi 1,4krát větší, je nejvhodnější použít transformátor s výstupem 2x12 V. Výkonově by měl být schopen dávat asi 40 VA. Další informace jsou např. na těchto stránkách v popisu "Variabilního stereo zesilovače" v části napájení.
Tímto jsme dokončili specifikaci všech součástek pro zesilovač s TDA1521. Jejich seznam je zde.
Neurčili jsme zatím poslední důležitou součást zesilovače - chladič. Při jeho návrhu je opět vhodné nahlédnout do datasheetu. Obvykle je pro nízkofrekvenční zesilovač k dispozici graf podobný tomuto:
Z grafu je možné vyčíst tepelnou ztrátu obvodu pro dané napájení a zatěžovací impedanci. V našem případě lze odhadnout, že maximální tepelná ztráta bude necelých 14 W.
Ze známé výkonové ztráty je možné vypočítat potřebný maximální tepelný odpor chladiče. Postup najdete opět v popisu "Variabilního stereo zesilovače" v části týkající se výběru chladiče.
Při pečlivém čtení datasheetu však objevíme "Heatsink design example" přesně pro náš případ. Je zde vypočítáno, že chladič musí mít teplotní odpor do 3,3 K/W. Při započítání odporu přechodu pouzdro-chladič pak můžeme odhadnout, že je potřeba chladič <3 K/W.
Všechny údaje a parametry máme k dispozici, stačí vzít do ruky nářadí a začít sestavovat. Nejste-li elektronici, kteří mají patřičné znalosti a zkušenosti, přenechejte zapojení části spojené se síťovým napětím (tj. primár transformátoru, pojistka a vypínač) někomu zkušenějšímu! Příklad kompletně zapojeného zesilovače (bez pojistky a vypínače) je na následujícím obrázku.
Posledním krokem před oficiálním uvedením do provozu musí být samozřejmě důkladné otestování :-)
Účelem tohoto návodu bylo ukázat, že jednoduchý stereo zesilovač je možné vyrobit snadno bez použití plošného spoje. Postup by sice určitě nevyhovoval pro opakovanou výrobu, ale pro zesilovač do studentského pokoje na každodenní poslech oblíbeného repertoáru je zcela dostačující... :-)
[1] Philips Semiconductors: TDA1521, TDA1521Q - 2 x 12 W hi-fi audio power amplifier