我正在开发一个Arduino项目,声音太低,因为Arduino UNO上的输出引脚仅为40 mA。我可以连接一个NPN晶体管来放大声音,但是我不想让扬声器吹响。1瓦8欧姆扬声器可以承受多少电压?
我正在开发一个Arduino项目,声音太低,因为Arduino UNO上的输出引脚仅为40 mA。我可以连接一个NPN晶体管来放大声音,但是我不想让扬声器吹响。1瓦8欧姆扬声器可以承受多少电压?
Answers:
可能需要1W的功率。电压不是问题。
超过1W时,线圈将过热并熔化。
是8Ω。从DC的角度来看它。这意味着我们可以使用简单的欧姆定律对其进行检查。
您有1W和8Ω。有两个包含这两个值的公式:
和
我们对电压感兴趣,因此请重新排列第二个以给出:
因此,通过8Ω负载的1W必须为2.83V。重新排列当前的,所以是:
电流消耗为.354A或353.55mA。
您的IO端口限制为40mA(顺便说一句,这是绝对最大值 -Atmel建议不要超过20mA),这意味着:
所以你想要什么?
好吧,您希望扬声器上的电压为2.83V,提供无限电流,或者提供353.55mA电流提供无限电压。前者更容易实现,因此我们将这样做。
一个简单的分压器可以将电压限制为2.83V。公式
我们知道R2,即8Ω,Vin为5V,Vout为2.83V。因此替换这些值,我们得到:
这给了我们6.134Ω 最接近的E24为6.8Ω,非常理想。当然,您需要一个不错的粗电阻,至少1W,最好多一点。
您的示意图如下所示:
模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图
或者,对于更传统的A类放大器布置:
当然,您的6.8Ω电阻将不得不承受整个5V的电压,因此至少需要3.6W。
功率=电压x当前
电流=电压/电阻
功率=电压x(电压/电阻)
电压^ 2 =功率x电阻
电压= sqrt(功率x电阻)= sqrt(1 * 8)= sqrt(8)= 2.83 V
这不是一个简单的问题,因为扬声器额定值有时被指定为峰值功率,有时被指定为RMS(平均)功率:http : //www.bcae1.com/speakrat.htm
无论哪种方式,为了计算最大电流或电压,您都可以假设扬声器的作用就像电阻一样,因此P = U ^ 2 * R。对于U,您将必须插入幅度或RMS值,具体取决于扬声器的额定值。
此外,除非使用方波信号,否则用单个晶体管进行放大会导致很多失真。阅读一些基本的放大器电路,例如“共发射极放大器”或运算放大器电路。
如果您是将扬声器直流连接到NPN晶体管的发射极并通过arduino(大概是5v逻辑)为基极供电,则可能会在扬声器两端看到约4.3伏的峰值DC电压,因此需要正确偏置。那么它将在静态条件下处于2.2伏左右(以使施加到扬声器的未失真AC信号最大化)。
这个2.2伏特迫使流过扬声器的直流电流约为370mA-这是基于8欧姆扬声器的直流电阻约为6欧姆。这将产生0.806瓦的功率(热量),因此音频剩余的“备用瓦数”略小于200mW。这等效于1.265伏RMS或大约3.6伏pp的正弦波幅度。
如果使用推挽电路和电容器去耦器,则阻抗为8欧姆的1瓦扬声器可以处理约2.828V RMS或8 V峰峰值。更好的电路大约响亮7dB,失真更少。