使用555定时器的低功率音频放大器

传统的音频放大方法使用高功率电路驱动扬声器,用于礼堂或其他大厅等区域。然而,对于需要使用小扬声器的低范围要求的应用,我们可以通过构造一个低功率放大器,输出电流如200 mA来满足要求。

本文介绍了一种采用555定时器的低功率音频放大器的原理、设计和工作原理。555定时器产生载波信号,该载波信号被放大的音频信号调制以产生调制信号。这个信号被用来驱动一个小喇叭。

低功率音频放大电路原理:

该电路基于运算放大器的音频放大原理和555定时器的脉宽调制原理。音频信号采用低噪声高输入运算放大器TL071进行放大,并送入555定时器的控制引脚。555定时器被用作稳定多谐振荡器产生振荡信号的该信号由音频信号调制,使输出脉冲的宽度随控制引脚(音频信号)上的电压而变化,从而引起脉冲宽度调制。

555定时器作为放大器电路图:

555定时器作为放大器的电路图
使用555定时器的低功率音频放大器电路图电子产品中心

低功率音频放大器电路设计:

这里的电路设计是一个简单的过程,只涉及两个步骤-设计前置放大器部分和设计稳定多谐振荡器部分。

这里我们用的是低噪声JFET输入运算放大器TL071,输入偏置电流低,转速率高,约13V/µs。设计了一个分压器网络,使用两个47K的电阻,使一个6V的电压加到OPAMP的非逆变端。假设我们所需的增益约为22(V/V)或27.2dB,其中一个反馈电阻的值约为1K,我们计算出另一个电阻的值约为22K。由于这个放大器的输出阻抗很低,我们在输出端使用约1K的电阻将其连接到555定时器的控制引脚上。

设计过程的下一步涉及到555定时器稳定电路的设计。在555定时器作为稳定多谐振荡器的正常电路连接中,我们使用两个电阻对电容器进行充电和放电。然而,为了提供更快的放电速率,我们在这里使用二极管1N4007代替电阻。这里我们需要的输出频率大约是145 KHz,假设电容的值大约是10nF,我们可以计算出门限电阻的值大约是1K (1N4007的正向电阻大约是1欧姆)。

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低功率音频放大器使用555定时器电路仿真:

电路设计好之后,下一步涉及到电路模拟。在这里,我们遵循一系列步骤来模拟电路使用Multisim软件。

  1. 麦克风仿真模型从模拟菜单下的LabView仪器中选择。
  2. 相应设置所需参数(记录时间和采样率)。
  3. 所设计的电路采用软件构建,并将麦克风作为电路的输入端。
  4. 从模拟菜单下的LabView仪器中选择一个扬声器模型,并连接到电路的输出
  5. 通过设置结束时间等于或大于记录时间来完成交互模拟设置。
  6. 只要电路模拟发生,扬声器的“播放”按钮是灰色的,一旦模拟结束,按钮是启用的。

555定时器作为放大器电路是如何工作的?

电路操作分为两个部分-预放大(电信号放大)操作和脉宽调制操作。放大操作由低噪声运算放大器TL071完成。输入音频信号使用麦克风被感知并转换为低压电信号。这个低压交流信号通过1uF的电解液电容被馈送到OPAMP的非逆变端,从而阻断音频信号的直流电流。

该信号使用运放放大,其增益取决于反馈电阻的值。这里OPAMP工作在线性模式下,通过反馈网络使非逆变端电压等于输出电压。然后,这个放大的信号通过电容(去除直流组件)和电阻馈送到555定时器的控制引脚。这里555定时器在稳定模式下工作,输出信号的频率由电阻R1和C1的组合决定。

然而,由于我们在这里施加控制电压,输出脉冲的宽度取决于控制电压。555定时器产生的载波输出信号由音频电压调制,合成的调制信号用于驱动扬声器。在这里,扬声器不响应高频信号,而是响应调制信号的直流值,因此音频信号看起来被放大了。

555定时器作为放大器电路应用:

  1. 这个应用程序可以用来开发低功率的音乐系统用于车辆。
  2. 它可以在有限的教室里使用。

音频放大电路的局限性:

  1. 此电路只适用于低功率扬声器。
  2. 555定时器不产生50%占空比信号。
  3. 这个电路是理论上的,可能需要改变硬件实现。

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