1瓦8欧姆扬声器可以承受多少伏特?


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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?


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为自己尝试答案。假设扬声器是一个1瓦8欧姆电阻。
乔治·赫罗德

您将如何连接晶体管?
EM Fields

Arduino输出到基极,集电极到电源和正极扬声器的发射极
jardane 2014年

@jardane使用该电路可能会在扬声器上施加恒定的DC偏置电流,这也可能对其造成伤害。如果它仍然存在,则可能需要相应降低扬声器的1瓦功能。因此,简而言之,很难以任何自信的方式回答您的问题。
安迪(aka Andy)2014年

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必须有一个比“复杂”更好的答案
jardane 2014年

Answers:


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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:

P=I²R

P=V²R

我们对电压感兴趣,因此请重新排列第二个以给出:

V=P×R

因此,通过8Ω负载的1W必须为2.83V。重新排列当前的,所以是:

I=PR

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:

P=VI=0.2W

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

VOUT=R2R1+R2VIN

R1=R2(VINVOUT1)

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:

R1=8(52.831)

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:

原理图

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:

原理图

模拟该电路

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。


也许我错了,但我认为扬声器需要从PNP而不是集电极连接到发射器引脚。
jardane 2014年

那是那里的NPN,而不是PNP。如果是PNP,则电路基本上是颠倒的。
Majenko 2014年

哦,没有看到。
jardane 2014年

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额定功率为1瓦的8欧姆扬声器在超过1瓦之前可以具有8 Vp-p的正弦波幅度。您的电源为5V,建议使用6.8欧姆的电阻将电压限制在〜2.83伏(恰好是8Vp-p的正弦波的RMS)。我认为您的逻辑让我感到困惑。从5伏电源线上,可以为扬声器提供的最大电压为5Vp-p,即RMS为1.77V,因此在8欧姆负载中的功率约为390mW。
安迪又名

你们都在说我尚在学习的知识之外的十个等级,你们都在谈论我至今为止。
jardane 2014年

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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


很高兴看到您得到与我相同的电压-让我高兴我的数学是正确的;)
Majenko 2014年

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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。


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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。

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