Combien de volts un haut-parleur 1 Watt 8 ohms peut-il prendre?

Je travaille sur un projet Arduino et le son est trop faible car les broches de sortie de mon Arduino UNO ne sont que de 40 mA. Je peux brancher un transistor NPN pour amplifier le son, mais je ne veux pas faire exploser le haut-parleur. Quelle tension peut gérer un haut-parleur 1 watt 8 ohms?

Il peut prendre 1W de puissance. La tension n'est pas le problème.

Plus de 1 W et la bobine surchauffera et fondra.

C'est 8Ω. Regardez-le du point de vue de DC. Cela signifie que nous pouvons utiliser la loi d'Ohm simple pour l'examiner.

Vous avez 1W et 8Ω. Il existe deux formules qui incorporent ces deux valeurs:

$P=I²R$

et

$P=\frac{V²}{R}$

Nous sommes intéressés par la tension, alors réorganisez le second pour donner:

$V=\sqrt{P×R}$

Donc, 1 W à travers une charge de 8 Ω doit être de 2,83 V. Réorganisez l'actuel, il est donc:

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

et nous obtenons un tirage actuel de .354A, ou 353.55mA.

Le fait que vos ports d'E / S soient limités à 40 mA (c'est le maximum absolu d'ailleurs - Atmel ne recommande pas plus de 20 mA), signifie:

$P=VI = 0.2W$ , c'est pourquoi votre haut-parleur ne fond pas et n'est pas très fort.

Alors, qu'est-ce que vous voulez?

Eh bien, vous voulez que 2,83 V traversent votre haut-parleur avec un courant illimité disponible ou une tension illimitée disponible avec un courant de 353,55 mA. Le premier est plus réalisable, nous allons donc le faire.

Un simple diviseur de tension peut limiter la tension à 2,83 V. La formule

$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$ peut être réorganisé pour donner:

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

Nous savons que R2, c'est 8Ω, Vin est 5V et Vout est 2,83V. Remplacez donc les valeurs et nous avons:

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

ce qui nous donne 6.134Ω. Le E24 le plus proche serait de 6,8 Ω, ce qui serait idéal. Bien sûr, vous avez besoin d'une belle résistance volumineuse, au moins 1W, de préférence un peu plus.

Votre schéma pourrait ressembler à:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Ou, pour la configuration d'amplificateur de classe A plus traditionnelle:

^{simuler ce circuit}

Bien sûr, votre résistance de 6,8 Ω devrait alors faire face à la pleine tension de 5 V à travers elle, elle devrait donc être au minimum de 3,6 W.

Puissance = tension x courant
actuel = tension / résistance
puissance = tension x (tension / résistance)
tension ^ 2 = puissance x
tension résistance = sqrt (puissance x résistance) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2,83 V

Ce n'est pas une question facile, car les cotes des enceintes sont parfois spécifiées comme puissance de crête et parfois comme puissance RMS (moyenne): http://www.bcae1.com/speakrat.htm

Dans les deux cas, pour calculer le courant ou la tension maximum, vous pouvez supposer que le haut-parleur agit comme une résistance, donc P = U ^ 2 * R. Pour U, vous devrez brancher l'amplitude ou la valeur RMS, en fonction de la puissance du haut-parleur.

De plus, l'amplification avec un seul transistor peut entraîner beaucoup de distorsion, sauf si vous utilisez un signal carré. Renseignez-vous sur certains circuits d'amplification de base tels que "l'amplificateur à émetteur commun" ou les circuits d'amplification opérationnels.

Si vous connectez en courant continu le haut-parleur à l'émetteur d'un transistor NPN et alimentez la base à partir d'un Arduino (vraisemblablement une logique 5 V), il est probable que vous puissiez voir une tension CC de crête d'environ 4,3 volts à travers le haut-parleur, il doit donc être polarisé correctement et il restera alors autour de 2,2 volts dans des conditions de repos (afin de maximiser le signal AC non déformé appliqué au haut-parleur).

Ce 2,2 volts force un courant continu à travers le haut-parleur d'environ 370mA - ceci est basé sur la résistance continue probable du haut-parleur de 8 ohms étant d'environ 6 ohms. Cela génère une puissance (chaleur) de 0,806 watts, donc la «puissance de rechange» restante pour l'audio est légèrement inférieure à 200 mW. Cela équivaut à une amplitude sinusoïdale de 1,265 volts RMS ou environ 3,6 volts pp.

Si vous avez utilisé un circuit push-pull et un découpleur de condensateur, un haut-parleur de 1 watt à une impédance de 8 ohms pourrait gérer environ 2,828 V RMS ou 8 volts crête à crête. Le meilleur circuit serait environ 7 dB plus fort et aurait moins de distorsion.