Сколько вольт может потреблять динамик на 1 Вт 8 Ом?

Я работаю над проектом Arduino, и звук слишком низкий, потому что выходные выводы на моем Arduino UNO составляют всего 40 мА. Я могу подключить NPN-транзистор для усиления звука, но я не хочу взрывать динамик. Какое напряжение может выдержать громкоговоритель на 1 Вт 8 Ом?

Это может занять 1 Вт мощности. Напряжение не проблема.

Больше, чем 1 Вт, и катушка будет перегреваться и плавиться.

Это 8Ом. Посмотрите на это с точки зрения DC. Это означает, что мы можем использовать простой закон Ома, чтобы исследовать его.

У вас есть 1 Вт и 8 Ом. Есть две формулы, которые включают эти два значения:

$P=I²R$

и

$P=\frac{V²}{R}$

Нас интересует напряжение, поэтому переставим второе, чтобы дать:

$V=\sqrt{P×R}$

Таким образом, 1 Вт при нагрузке 8 Ом должен составлять 2,83 В. Переставь текущую, так что это:

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

и мы получаем ток в .354A, или 353,55 мА.

Тот факт, что ваши порты ввода-вывода ограничены 40 мА (кстати , это абсолютный максимум - Atmel не рекомендует более 20 мА), означает:

$P=VI = 0.2W$ , поэтому ваш динамик не плавится и не очень громкий.

Так чего ты хочешь?

Ну, вам нужно 2,83 В на вашем динамике с неограниченным доступным током или неограниченным доступным напряжением с током 353,55 мА. Первое более достижимо, поэтому мы сделаем это.

Простой делитель напряжения может ограничить напряжение до 2,83 В. Формула

$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$ можно переставить так, чтобы получить:

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

Мы знаем R2, это 8 Ом, Vin - 5 В, а Vout - 2,83. Итак подставим значения и получим:

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

что дает нам 6,134 Ом. Ближайший E24 будет 6,8 Ом, что было бы идеально. Конечно, вам нужен хороший резистор, не менее 1 Вт, желательно немного больше.

Ваша схема может выглядеть так:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Или, для более традиционной расстановки усилителей класса A:

^{смоделировать эту схему}

Конечно, ваш резистор 6,8 Ом должен был бы справиться с полными 5 В на нем, поэтому он должен быть минимум 3,6 Вт.

Мощность = напряжение х ток,
ток = напряжение / сопротивление,
мощность = напряжение х (напряжение / сопротивление),
напряжение ^ 2 = мощность х сопротивление,
напряжение = sqrt (мощность x сопротивление) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2,83 В

Это непростой вопрос, потому что номиналы громкоговорителей иногда указываются как пиковая мощность, а иногда как среднеквадратичная мощность: http://www.bcae1.com/speakrat.htm

В любом случае, для расчета максимального тока или напряжения можно предположить, что динамик действует как резистор, поэтому P = U ^ 2 * R. Для U вам нужно будет подключить либо амплитуду, либо среднеквадратичное значение, в зависимости от рейтинга динамика.

Кроме того, усиление с помощью одного транзистора может привести к значительным искажениям, кроме случаев, когда вы используете прямоугольный сигнал. Ознакомьтесь с некоторыми основными схемами усилителя, такими как «общий усилитель эмиттера» или схемы операционного усилителя.

Если вы подключаете динамик к источнику транзистора NPN и питаете базу от Arduino (предположительно, логика 5 В), вполне вероятно, что вы увидите пиковое напряжение постоянного тока около 4,3 В на динамике, поэтому его необходимо правильно сместить и затем он будет находиться на уровне 2,2 В в состоянии покоя (чтобы максимизировать неискаженный сигнал переменного тока, подаваемый на динамик).

Это 2,2 вольт вынуждает постоянный ток через громкоговоритель около 370 мА - это основано на вероятном сопротивлении постоянного тока 8-омного громкоговорителя, составляющем около 6 Ом. Это генерирует мощность (тепло) 0,806 Вт, поэтому «запасная мощность», остающаяся для звука, составляет чуть менее 200 мВт. Это эквивалентно синусоидальной амплитуде среднеквадратичного значения 1,265 В или около 3,6 В с.

Если вы используете двухтактную схему и конденсаторный развязчик, то можно ожидать, что 1-ваттный динамик с импедансом 8 Ом будет выдерживать среднеквадратичное значение 2,828 В или пиковое значение 8 Вольт. Лучшая схема будет примерно на 7 дБ громче и будет меньше искажений.