ลำโพง 1 วัตต์ 8 โอห์มสามารถใช้โวลต์ได้กี่โวลต์?

ฉันกำลังทำงานในโครงการ Arduino และเสียงต่ำเกินไปเพราะขาออกของ Arduino UNO ของฉันเพียง 40 mA ฉันสามารถต่อทรานซิสเตอร์ NPN เพื่อขยายเสียงได้ แต่ฉันไม่ต้องการเป่าลำโพง ลำโพง 1 วัตต์ 8 โอห์มสามารถจัดการแรงดันไฟฟ้าได้เท่าใด

สามารถใช้พลังงาน 1W แรงดันไฟฟ้าไม่ใช่ปัญหา

มีมากกว่า 1W และขดลวดจะร้อนและละลาย

มันคือ8Ω ดูจากมุมมองของ DC นั่นหมายความว่าเราสามารถใช้กฎของโอห์มเพื่อตรวจสอบได้

คุณมี 1W และ8Ω มีสองสูตรที่รวมสองค่าเหล่านี้:

$P=I²R$

และ

$P=\frac{V²}{R}$

เราสนใจแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจัดเรียงชุดที่สองใหม่เพื่อให้:

$V=\sqrt{P×R}$

ดังนั้น 1W ผ่านการโหลด 8 must จะต้องเป็น 2.83V จัดเรียงใหม่ปัจจุบันดังนั้นจึงเป็น:

$I=\sqrt{\frac{P}{R}}$

และเราได้รับการวาดปัจจุบันเป็น. 354A หรือ 353.55mA

ความจริงที่ว่าพอร์ต IO ของคุณถูก จำกัด ไว้ที่ 40mA (นั่นคือค่าสูงสุดแน่นอนโดยวิธี - Atmel ไม่แนะนำมากกว่า 20mA) หมายถึง:

$P=VI = 0.2W$ซึ่งเป็นสาเหตุที่ลำโพงของคุณไม่ละลายและไม่ดังมาก

แล้วคุณต้องการอะไร

คุณต้องการ 2.83V สำหรับลำโพงที่มีกระแสไม่ จำกัด หรือแรงดันไฟฟ้าไม่ จำกัด ที่มีในปัจจุบันคือ 353.55mA อดีตนั้นสามารถทำได้มากกว่าดังนั้นเราจะทำเช่นนั้น

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบธรรมดาสามารถ จำกัด แรงดันไฟฟ้าให้อยู่ที่ 2.83V สูตรสำเร็จ

$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$สามารถจัดเรียงใหม่เพื่อให้:

$R_1=R_2(\frac{V_{IN}}{V_{OUT}}-1)$

เรารู้ว่า R2 นั่นคือ8Ω, Vin คือ 5V และ Vout คือ 2.83V ดังนั้นแทนที่ค่าและเรามี:

$R_1=8(\frac{5}{2.83}-1)$

ซึ่งให้เรา6.134Ω E24 ที่ใกล้เคียงที่สุดคือ6.8Ωซึ่งน่าจะเหมาะ แน่นอนคุณต้องมีตัวต้านทานแบบหนาอย่างน้อย 1 วัตต์เป็นอย่างน้อย

แผนผังของคุณอาจมีลักษณะ:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

หรือสำหรับการจัดเรียงแอมป์คลาส A แบบดั้งเดิมมากขึ้น:

^{จำลองวงจรนี้}

แน่นอนตัวต้านทาน6.8Ωของคุณจะต้องรับมือกับ 5V เต็มรูปแบบดังนั้นจึงต้องมีอย่างน้อย 3.6W

กำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x กระแส
ไฟ = แรงดันไฟฟ้า / ความต้านทาน
กำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x (แรงดันไฟฟ้า / ความต้านทาน)
แรงดันไฟฟ้า ^ 2 =
แรงดันไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าต้านทาน x = sqrt (แรงต้านทาน x กำลังไฟฟ้า) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2.83 V

ไม่ใช่คำถามง่าย ๆ เนื่องจากบางครั้งเรตของลำโพงถูกระบุว่าเป็นกำลังสูงสุดและบางครั้งเป็นกำลังไฟ RMS (เฉลี่ย): http://www.bcae1.com/speakrat.htm

สำหรับการคำนวณกระแสหรือแรงดันสูงสุดคุณสามารถสมมติว่าลำโพงทำหน้าที่คล้ายตัวต้านทานดังนั้น P = U ^ 2 * R สำหรับ U คุณจะต้องเสียบแอมพลิจูดหรือ RMS ขึ้นอยู่กับระดับความดังของลำโพง

นอกจากนี้การขยายด้วยทรานซิสเตอร์ตัวเดียวอาจทำให้เกิดการบิดเบือนได้มากยกเว้นว่าคุณกำลังใช้สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม อ่านวงจรแอมพลิฟายเออร์พื้นฐานบางตัวเช่น "แอมพลิฟายเออร์แอมพลิฟายเออร์" หรือวงจรแอมป์ที่ใช้งานได้

หากคุณเชื่อมต่อลำโพงเข้ากับตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์ NPN และป้อนฐานจาก arduino (ตรรกะ 5v น่าจะเป็นไปได้) คุณมีแนวโน้มที่จะเห็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงสุดประมาณ 4.3 โวลต์ผ่านลำโพงดังนั้นจึงจำเป็นต้องลำเอียงอย่างถูกต้อง จากนั้นจะนั่งประมาณ 2.2 โวลต์ในสภาพที่สงบนิ่ง (เพื่อเพิ่มสัญญาณ AC ที่ไม่บิดเบี้ยวสูงสุดที่ใช้กับลำโพง)

แรงดันไฟฟ้า 2.2 โวลต์นี้บังคับให้กระแสตรงผ่านลำโพงประมาณ 370mA - ขึ้นอยู่กับความต้านทานกระแสตรงของลำโพง 8 โอห์มที่ประมาณ 6 โอห์ม นี่เป็นการสร้างพลังงาน (ความร้อน) ที่ 0.806 วัตต์ดังนั้น "กำลังไฟสำรอง" ที่เหลือสำหรับเสียงจะน้อยกว่า 200mW เล็กน้อย นี่เทียบเท่ากับแอมพลิจูดคลื่นไซน์ขนาด 1.265 โวลต์ RMS หรือประมาณ 3.6 โวลต์ pp

หากคุณใช้วงจรแบบพุชและตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณลำโพง 1 วัตต์ที่ความต้านทาน 8 โอห์มอาจคาดได้ว่าจะจัดการกับ 2.828V RMS หรือ 8 โวลต์ถึงจุดสูงสุด วงจรที่ดีกว่าจะดังขึ้นประมาณ 7dB และมีการบิดเบือนน้อยกว่า