Wzmacniacz mocy audio podnosi poziom sygnału do wartości umożliwiającej wysterowanie słuchawek lub głośników. Jednym z układów przeznaczonych do tego zadania jest LM1875. 

Poniżej przedstawiamy jego wyprowadzenia, najważniejsze parametry i zabezpieczenia, a także przykładowe układy aplikacyjne, zastosowania oraz zamienniki. 

Co to jest LM1875?

LM1875 to monolityczny, pięciowyprowadzeniowy układ scalony wzmacniacza mocy firmy Texas Instruments. Może pracować z zasilaniem symetrycznym lub pojedynczym, a wbudowane zabezpieczenia zwiększają jego odporność na przeciążenia. 

Do działania wymaga niewielu elementów zewnętrznych, dlatego dobrze nadaje się do budowy wzmacniaczy audio o stosunkowo dużej mocy. 

Układ wyprowadzeń LM1875

Schemat pinów układu LM1875

Układ LM1875 ma pięć wyprowadzeń o następujących funkcjach:

Pin1/ Wejście nieodwracające — dodatnie wejście (+) wzmacniacza. 

Pin2/ Wejście odwracające — ujemne wejście (-) wzmacniacza. 

Pin3/ Vee — masa przy zasilaniu pojedynczym lub ujemna szyna zasilania. 

Pin4/ Pin wyjściowy — wyprowadzenie wzmocnionego sygnału. 

Pin5/ Vss — dodatnia szyna zasilania. 

Właściwości układu LM1875

Najważniejsze parametry i właściwości układu LM1875 przedstawiono poniżej.

Zakres napięcia zasilania wynosi od 16 V do 60 V. Maksymalne wejściowe napięcie niezrównoważenia to 15 mV przy ±25 V. 

Układ ma zabezpieczenie termiczne oraz zabezpieczenie przeciążeniowe na wypadek zwarcia składowej stałej lub zmiennej do masy. 

Jest łatwy do zastosowania na płytce drukowanej i charakteryzuje się dużą szybkością narastania sygnału. 

Współczynnik zniekształceń harmonicznych wynosi 0,015% przy obciążeniu 8 Ohm, częstotliwości 1KHz i mocy 20W. 

Obciążalność prądowa układu wynosi 4 A. Z głośnikiem 4Ω/8Ω osiąga moc wyjściową 20 W, a maksymalnie 30 W.  

Zakres temperatury pracy wynosi od 0°C do 70°C, a dopuszczalna impedancja obciążenia mieści się w zakresie od 4 do 8 omów. 

Pasmo przenoszenia sięga 70 kHz, natomiast wzmocnienie w otwartej pętli wynosi 90 dB.

LM1875 jest dostępny w 5-pinowej obudowie TO220.  

Przykładowy obwód aplikacyjny dla LM1875

Układ podstawowy

Pierwszy schemat przedstawia podstawową aplikację LM1875. Dzięki wewnętrznej kompensacji wzmacniacz zachowuje stabilność przy wzmocnieniu równym co najmniej 10. 

Podstawowy obwód wzmacniacza IC LM1875

Układ wzmacniacza audio OCL o mocy 25 W

Drugi układ wykorzystuje zasilanie symetryczne, czyli dodatnią i ujemną szynę oraz masę. Dzięki temu sygnał wyjściowy może swobodnie zmieniać się zarówno w dodatniej, jak i ujemnej połowie przebiegu, co pozwala uzyskać czysty dźwięk. 

Układ wzmacniacza audio OCL o mocy 25 W 

Budowa i zasada działania

Sygnał audio podaje się na wejście układu. Następnie przechodzi on przez elementy R3, C1, R2 i R2, które kształtują warunki pracy wejścia i pomagają ograniczyć zakłócenia względem masy. 

Sygnał trafia następnie na pin 1, czyli wejście nieodwracające układu IC1. Po wzmocnieniu pojawia się na pinie 4 i stamtąd jest doprowadzany do głośnika.

Rezystor R6 ogranicza zakłócenia na wyjściu względem masy. R5 doprowadza część sygnału z pinu 4 z powrotem do pinu 2, tworząc pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego. 

Wzmocnienie wyznaczają rezystory R5 i R4; w tym układzie wynosi ono około 15 razy. 

Kondensator C2 poprawia zachowanie układu przy wysokich częstotliwościach. 

Układ wzmacniacza OTL LM1875 o mocy 30 W

Trzeci układ jest przeznaczony do niewielkiego wzmacniacza o dużej mocy. Jego zaletą jest prosta konstrukcja i mała liczba elementów zewnętrznych. 

W tej wersji zastosowano układ LM1875T, pierwotnie oferowany przez firmę National Semiconductor. 

Wzmacniacz audio LM1875 OTL o mocy 30 W

Objaśnienie układu 

Napięcie zasilania DC może wynosić od 16 V do 60 V. Układ obsługuje zasilanie pojedyncze i symetryczne, lecz w tym przykładzie wykorzystano zasilanie pojedyncze z dodatnią szyną i masą. 

Napięcie zasilania bezpośrednio wpływa na osiągalną moc wyjściową. Przy napięciu stałym 50 V układ może dostarczyć 25 W. 

Dla mocy wyjściowej 30 W i napięcia zasilającego 60 V impedancja obciążenia powinna wynosić 8 omów.

Mimo wbudowanych zabezpieczeń LM1875 wymaga radiatora, który skutecznie odprowadzi wydzielane ciepło. 

Rezystor R4 ustala impedancję wejściową. Wraz z kondensatorem C1 doprowadza sygnał do sekcji wzmacniacza IC1, natomiast C2 filtruje zakłócenia pojawiające się na wejściu. 

Rezystory R6 i R5 tworzą sieć sprzężenia zwrotnego ustalającą wzmocnienie układu. 

C5 i R7 odprowadzają do masy (GND) zakłócenia o wysokiej częstotliwości, poprawiając jakość sygnału wyjściowego. Kondensator C6 sprzęga wyjście z obciążeniem i blokuje składową stałą, dzięki czemu do głośnika trafia przede wszystkim sygnał audio. 

Alternatywy układu LM1875

Bezpośrednią alternatywą dla LM1875 może być układ TDA2050. 

W zależności od wymaganej mocy, napięcia zasilania i obudowy można rozważyć również wzmacniacze TDA7265, TDA2005, LM386, TDA7279, TDA1554 i TDA2030. 

Układ scalony wzmacniacza audio LM386

Źródło: Wikipedia 

Zastosowania

Wzmacniacz audio LM1875 jest często stosowany w następujących układach:

Kaskadowe układy wzmacniające do głośników audio,

(głośniki audio)

Wzmacniacze serwomechanizmów,

Systemy instrumentów, 

Wzmacniacze do gitar elektrycznych,

Wzmacnianie sygnałów dźwiękowych,

Fonografy stereofoniczne,

Wzmacniacze mostkowe, 

Wzmacniacze dużej mocy oraz 

Układy z zasilaniem symetrycznym lub podwójnym. 

Wnioski

LM1875 jest wzmacniaczem mocy audio klasy AB przeznaczonym między innymi do konsumenckich urządzeń elektroakustycznych. Ma wewnętrzne diody zabezpieczające wyjście, a starannie zaprojektowana struktura układu pozwala uzyskać niewielkie zniekształcenia i stabilną pracę. 

Jeśli potrzebujesz dodatkowych informacji o układzie LM1875 lub pomocy przy projektowaniu wzmacniacza, zapraszamy do kontaktu.