使用555定時(shí)器的低功耗音頻放大器

傳統(tǒng)的音頻放大方法使用高功率電路來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，用于禮堂或任何其他大廳等區(qū)域。然而，對于涉及使用小型揚(yáng)聲器的低頻要求的應(yīng)用，我們可以通過構(gòu)建一個(gè)低輸出電流（如200毫安）的低功率放大器來滿足要求。

在這篇文章中，我們將描述一個(gè)使用555定時(shí)器的低功率音頻放大器的原理、設(shè)計(jì)和操作。555定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)載波信號(hào)，該信號(hào)被放大的音頻信號(hào)所調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制信號(hào)。這個(gè)信號(hào)被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)小型的揚(yáng)聲器。

低功率音頻放大器電路原理：

這個(gè)電路是基于使用運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大和使用555定時(shí)器進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制的原理。音頻信號(hào)使用低噪音高輸入的運(yùn)算放大器TL071進(jìn)行放大，并被送入555定時(shí)器的控制引腳。555定時(shí)器被用作一個(gè)可控的多諧振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(hào)。這個(gè)信號(hào)被音頻信號(hào)調(diào)制，從而使輸出脈沖的寬度相對于控制引腳（音頻信號(hào)）的電壓而變化，造成脈沖寬度調(diào)制。

555定時(shí)器作為一個(gè)放大器的電路圖：

低功率音頻放大器的電路設(shè)計(jì)：

這里的電路設(shè)計(jì)是一個(gè)簡單的過程，只涉及兩個(gè)步驟--設(shè)計(jì)前置放大器部分和設(shè)計(jì)可控多晶硅部分。

在這里，我們使用一個(gè)低噪聲的JFET輸入運(yùn)算放大器TL071，它具有低輸入偏置電流和約13V/μs的高回轉(zhuǎn)率。使用兩個(gè)各為47K的電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)，以便將6V的電壓施加到運(yùn)算放大器的非反相端。假設(shè)我們所需的增益約為22(V/V)或27.2dB，其中一個(gè)反饋電阻的值約為1K，我們計(jì)算出另一個(gè)電阻的值約為22K。由于這個(gè)放大器的輸出阻抗很低，我們在輸出端使用一個(gè)大約1K的電阻，將其連接到555定時(shí)器的控制引腳。

設(shè)計(jì)過程的下一步是設(shè)計(jì)555定時(shí)器的星形電路。 在555定時(shí)器的正常電路連接中，我們使用兩個(gè)電阻對電容器進(jìn)行充電和放電。然而，為了提供更快的放電速率，我們在這里使用一個(gè)二極管1N4007來代替電阻。在這里，我們所需的輸出頻率約為145KHz，假設(shè)電容器的值約為10nF，我們可以計(jì)算出閾值電阻的值約為1K（1N4007的正向電阻約為1Ohms）。

使用555定時(shí)器電路模擬的低功率音頻放大器：

一旦電路設(shè)計(jì)完成，下一步就涉及到定時(shí)器電路模擬。在這里，我們按照一系列的步驟使用Multisim軟件對電路進(jìn)行仿真。

從LabView儀器的Simulate菜單下選擇麥克風(fēng)仿真模型。

所需的參數(shù)被相應(yīng)地設(shè)置（記錄的時(shí)間和采樣率）。

使用該軟件建立設(shè)計(jì)的電路，并將麥克風(fēng)作為輸入連接到電路。

從模擬菜單下的LabView儀器中選擇一個(gè)揚(yáng)聲器模型，并作為輸出連接到電路。

交互式模擬設(shè)置是通過設(shè)置結(jié)束時(shí)間等于或超過錄音時(shí)間來完成的。

只要電路模擬發(fā)生，揚(yáng)聲器的 "播放 "按鈕就是灰色的，一旦模擬結(jié)束，該按鈕就會(huì)啟用。

555定時(shí)器作為一個(gè)放大器電路是如何工作的？

電路操作分為兩部分--預(yù)放大（電信號(hào)放大）操作和脈沖寬度調(diào)制操作。放大操作是由低噪聲運(yùn)算放大器TL071完成的。輸入的音頻信號(hào)用麥克風(fēng)感應(yīng)，并轉(zhuǎn)換為低壓電信號(hào)。這個(gè)低壓交流信號(hào)通過一個(gè)1uF的電解質(zhì)電容被送入運(yùn)算放大器的非反相端，該電容阻斷了音頻信號(hào)的直流電流。

這個(gè)信號(hào)通過運(yùn)算放大器被放大，其增益取決于反饋電阻的值。在這里，運(yùn)算放大器在線性模式下工作，以便通過反饋網(wǎng)絡(luò)使非反相終端的電壓與輸出電壓相等。這個(gè)放大的信號(hào)然后通過電容（去除直流成分）和電阻被送入555定時(shí)器的控制引腳。在這里，555定時(shí)器以星形模式工作，輸出信號(hào)的頻率由電阻R1和C1的組合決定。

然而，由于我們在這里應(yīng)用了控制電壓，輸出脈沖的寬度根據(jù)控制電壓而變化。由555定時(shí)器產(chǎn)生的載波輸出信號(hào)被音頻電壓調(diào)制，由此產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)被用來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。在這里，揚(yáng)聲器不對高頻信號(hào)作出反應(yīng)，而是對調(diào)制信號(hào)的直流值作出反應(yīng)，因此，音頻信號(hào)出現(xiàn)了放大。

555定時(shí)器作為一個(gè)放大器電路的應(yīng)用：

該應(yīng)用可用于開發(fā)車輛中使用的低功率音樂系統(tǒng)。

它可以在面積有限的教室里使用。

音頻放大器電路的局限性：

這個(gè)電路只適用于低功率的揚(yáng)聲器。

555定時(shí)器不能產(chǎn)生50%占空比的信號(hào)。

這個(gè)電路是理論上的，可能需要改變硬件實(shí)現(xiàn)