サブウーファーアンプ回路:音質を向上させる包括的な方法

ノイズレスで高品質なベースサウンドを実現する方法をお探しですか?必要なのはサブウーファーアンプ回路です。コンパクトなだけでなく、安価に構築できます。さらに、ガジェットやシステムを永続的に機能させることができます。

サブウーファードライバー

ソース; ウィキペディア

今日は、20Hz から 200Hz の範囲の低周波オーディオ信号を生成するサブウーファー/ステレオアンプ回路を設計します。また、音響出力は100Wで、動作には4Ωのスピーカー負荷を使用。

サブウーファーアンプ回路とは

サブウーファーアンプ回路は、低周波オーディオ信号を生成するラウドスピーカーです。言い換えれば、入力オーディオ信号を増幅することで、ラウドスピーカーの低音の品質が確実に向上します。同様に、それらは高調波歪みを除去します。

サブウーファーの例として、パッシブサブウーファーがあります。外部アンプから電源を得ますが、スピーカーエンクロージャータイプの設計もしています。

拡声器

ソース; ウィキペディア

サブウーファーアンプ回路の原理

サブウーファーアンプ回路の原理は、低周波のオーディオ信号を増幅することです。

まず、アンプはオーディオ入力信号をフィルタリングして高周波信号を除去します。
次に、電圧増幅器が低周波信号を増幅します。
その後、いくつかの構成で低電圧信号を必要なレベルまで上げます。
最後に、トランジスタが増幅された低周波音を電力信号に変換します。最終的に、電力信号は低音/大きな音と最小限のノイズを生成します。

プロのヒント

部屋の空気量と効率を最適にするには、サブウーファースピーカーをコーナーに配置します。
さらに、エンクロージャーのバリエーションを使用して、アンプの電力要件を減らし、サブウーファードライブの効率を高めます。
個人的な接続では、ウイルス対策を使用してデバイスをスキャンし、デバイスが感染する可能性を減らしてください。

100 ワットサブウーファーアンプ

回路図

100 ワットのサブウーファーアンプの回路図

回路部品

上の図から、100 ワットのステレオアンプ回路を構成するコンポーネントには次のものが含まれていることがわかります。

デュアル電源 – +/-30V
第 1 四半期 – 2N222A
第 2 四半期、第 3 四半期 – TIP41
第 4 四半期 – TIP147、PNP
R1、R2 – 6K
R3 – 130K
R5 – 15K
R6 – 3.2K
R7 – 300 オーム
R8 – 30 オーム
R9、R10 – 3K
D1、D2 – 1N4007
C3、C5、C6 – 10uF、電解質
C4 – 1uF、電解質
C1、C2 – 0.1uF、電解質

コンポーネントに応じて、アンプのプロジェクト中にも役立つアンプのサブ回路のアイデアがあります。

オーディオフィルタの設計

最初の設計では、オペアンプ LM7332 を使用して Sallen-Key ローパスフィルターを構築します。

Sallen-key フィルタトポロジ

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ここで、カットオフ周波数が 200 Hz で、品質係数が 0.707 であるとします。さらに、極の数が 1 に等しく、C1 と C2 の値が 0.1uF に等しいとします。

したがって、R1 と R2 の同様の値を見つけるには、既知の値を代入して以下の式を使用できます。

R1 =R2 =Q/(2*pi*fc*C2)

各抵抗の結果の値は 5.6K です。ただし、精度を高めるために、R2 と R1 は 6K で解決します。

調整可能なローパスフィルターの非反転端子には抵抗を含めません。これは、出力端子が短絡したものではなく、クローズドループゲインフィルターが必要だからです。

プリアンプの設計

プリアンプの設計では、2N222A トランジスタのクラス A 動作を適用します。

(トランジスタ)

さらに、30V の供給電圧、4 オームの負荷抵抗、および 100W の出力電力が必要です。

コレクタの静止電圧は供給電圧の半分 (15V) で、コレクタの静止電流は 1mA です。次に、負荷抵抗値を計算すると、15K に等しくなるはずです。

R5 =(Vcc/2Icq)

ベース電流は、I_b =Icq/h_fe

上記の式に AC ゲイン / have の値を代入すると、ベース電流は 0.02mA になります。同様に、私_b またはバイアス電流はしばしばベース電流の 10 倍になります。したがって、合計で 0.2mA になります。

また、電源電圧の約12%であるエミッタ電圧/Veは3.6Vです。 Ve に 0.7 を加えることで、Vb/電圧ベース、つまり 4.3V を得ることができます。

以下の式は、R4 と R3 の値を取得するのに役立ちます。

R3 =(Vcc – Vb) I_bias R4 =Vb/I_bias

値を置き換えると、R4 は 22K になり、R3 は 130K になります。

エミッタ抵抗の抵抗 (Ve/Ie) は 3.6K で、R7 と R6 が共有する値です。

R7 はフィードバック抵抗として機能し、C4 のデカップリング効果を減少させるように機能します。 R7 のみの値を取得するために、ゲインと R5 の値を計算します。これは 300 オームです。したがって、R6 の値は 3.2K になります。

最後に、エミッタ抵抗は C4 の容量性リアクタンスよりも大きくなければならないため、C4 の値は 1uF です。

パワーアンプの設計

パワーアンプABは、ダーリントントランジスタ、つまりTIP147とTIP142を使用したクラスABモード動作を備えています。したがって、選択するバイアスダイオードは、トランジスタと同様の熱特性を持つ必要があります (例:1N4007)。

1N4007 ダイオード

ソース; ウィキメディア

低バイアス電流には高いバイアス抵抗値が必要なため、抵抗 R9 には 3K が適しています。さらに、パワーアンプはドライバー段からハイインピーダンス入力を得ています。したがって、クラス A モード動作で TIP41 パワートランジスタを使用します。

R8 の値は、エミッタ電流 (0.5A) とエミッタ電圧 (1/2Vcc-0.7) の両方の値に等しくなります。最終的な値は 28.6 オームになりますが、この場合は 30 オームの抵抗を使用します。

ブートストラップ抵抗 R10 は、トランジスタ TIP147 および TIP142 に高インピーダンスを提供する必要があります。したがって、3Kが推奨されます。

サブウーファーアンプ回路の操作

段階的な説明は、サブウーファーアンプ回路操作の基本を提供します。

上記の設計の Sallen-Key ローパスフィルタは、オーディオ信号を除去します。 200 Hz 以下の周波数のみがフィルターを通過し、残りの周波数はフィルター処理されます。
結合トランジスタと C3 を介した Q1 の入力は、低周波信号を受信します。 Q1 はクラス A モードで動作するため、出力でのオーディオ入力信号のバージョンが向上します。
次に、Q2 は、増幅された信号を高インピーダンス信号に変換してから、クラス AB パワーアンプに渡します。
TIP147 および TIP142 は、出力信号の完全なサイクルを提供します。一方のトランジスタは負の半サイクルで導通し、もう一方は正の半サイクルで導通します。
さらに、R13 と R11 は、マッチングトランジスタ間の差を減らします。
ダイオードはクロスオーバー歪みを最小限に抑えます。
最終的に、ハイパワー出力信号は、約 4 オームの低インピーダンスでサブウーファー/ラウドスピーカーを動作させます。