12. Napájecí audio zesilovače
AKTUÁLNÍ - 12. Výkonové zvukové operační zesilovače
PREVIOUS- 11. Spojení mezi více vstupy
Napájecí audio zesilovače
Běžné použití pro lineární zesilovače je poskytovat zisk pro audio systémy. An audio zesilovač přijímá vstupní signál z mikrofonu, kazetového magnetofonu, kazetového magnetofonu nebo tuneru AM / FM. Výstup zesilovače řídí systém reproduktorů, sluchátka nebo magnetofon. Výše uvedená vstupní zařízení mohou být obvykle modelována zdrojem napětí s nízkým výstupním napětím a impedancí s vysokým zdrojem. Proto musí být vstupní impedance zesilovače následujícího po tomto zařízení vysoká (mnohem větší než impedance zdroje vstupního zařízení). Tímto způsobem zesilovač nezatěžuje vstupní zařízení a zesílení není sníženo.
Zařízení, která jsou poháněna zesilovačem, mají obvykle nízkou impedanci. Například impedance jednoho reproduktoru je normálně 8 Ω. Tato zařízení mohou vyžadovat oprávnění na 1 10 W.
Obrázek 48 - Audio čip LM380 a volitelný chladič
Elektronický konstruktér má k dispozici řadu zesilovačů s integrovaným obvodem, s různými výkony. Jako příklad uvádíme audio zesilovač LM380[1] který je používán v takových spotřebitelských aplikacích jako zesilovače phono a magnetofonů, interkomy, ovladače linek, alarmy, zvukové systémy TV, rádia AM / FM, malé servo ovladače a výkonové měniče. Má interně pevný zisk 50 (34 dB) a výstup, který se soustředí kolem poloviny napájecího napětí. Vstupy mohou být buď odkazovány na zem nebo vyvážené. Výstupní stupeň je chráněn jak omezením zkratového proudu, tak tepelným vypnutím. Zesilovač je zabalen v 14-pin DIP balíčku, jak je znázorněno na obrázku 48 (a).
Výstupní proud je hodnocen na špičce 1.3 A. Vzhledem k tomu, že se zařízení vypne při teplotách spojů nad 150 oC, chladič [Viz obrázek 48 (b)] by měl být pájen k jednotce. Maximální výstupní výkon (s chladičem) je 3.7 wattů. Přístroj je interně vychýlen.
1Data a obvody jsou vytištěny se souhlasem výrobce National Semiconductor Corp. Student je vyzván k použití datových knih při navrhování zařízení s výkonovými operačními zesilovači.
Obrázek 49 ukazuje konfiguraci obvodu kompletního phono zesilovače. V tomto obvodu je obsaženo ovládání hlasitosti a tónu.
Obrázek 49 - Phono zesilovač používající LM380
Operační zesilovač 12.1 Ekvivalentní obvod
Pokud konkrétní aplikace vyžaduje více energie, než je možné získat z jednoho výkonového operačního zesilovače, můžeme použít konfiguraci mostu z obrázku 50.
Vzhledem k tomu, že tento systém poskytuje dvojnásobné napětí napříč zátěží jako systém s jedním zařízením, výkonnost je teoreticky zvýšena o faktor 4 nad jedním zesilovačem (pro dané napájecí napětí). Vzhledem k tomu, že odvádění tepla je v tomto návrhu omezujícím faktorem, systém obvykle navrhujeme konzervativně a pouze dvojnásobně.
Obrázek 50 - konfigurace mostu pro vysoký výkon
12.2 Intercom
Obrázek 51 ukazuje interkom s operačním zesilovačem a několika externími komponenty.
S duálním dvoupolohovým přepínačem (S1A-S1B) v pozici hovoru (jak je znázorněno na obrázku) provádí reproduktor hlavní stanice funkci mikrofonu, který pohání výkonový operační zesilovač přes zesilovací transformátor. Vzdálený reproduktor je napájen z výstupu operačního zesilovače.
Přepnutí S1A-S1B na pozici poslechu převrátí roli hlavního a vzdáleného. Teď dálkový reproduktor hraje roli mikrofonu a řídí výkonový zesilovač přes zesilovací transformátor. Hlavní reproduktor je nyní řízen výstupem výkonového zesilovače. Student by měl sledovat polohu kabeláže se S1A-S1B v pozici poslechu a ověřit si to. Lze použít zesilovací transformátor s poměrem otáček 1: 25 a potenciometrem, Rv, slouží jako ovládání hlasitosti.
Obrázek 51 - Interkom
SHRNUTÍ
Tato kapitola stavěla na materiálu uvedeném v kapitole „Ideální operační zesilovače “, kde jsme se zaměřili na ideální operační zesilovač. I když se tento důležitý stavební blok chová téměř jako ideální zesilovač, konstruktér musí pochopit kontrasty mezi praktickým zařízením a ideálním modelem.
Začali jsme kapitolu zkoumáním diferenciálního zesilovače. Podívali jsme se na různé konfigurace a přenosové charakteristiky. Pak jsme zkoumali typický operační zesilovač, včetně balení a vnitřních obvodů. Podívali jsme se na způsob, jakým výrobce specifikuje parametry zesilovače.
Poté byly prezentovány charakteristiky praktických zesilovačů, včetně zesílení, ofsetového napětí, biasového proudu, odmítnutí společného režimu a poměru odmítnutého napájení. Dále byly zvažovány počítačové simulační modely, následovaná podrobnou analýzou neinvertujících a invertujících zesilovačů.
Kapitola byla zakončena řadou návrhových úvah a příkladů. Zkoumali jsme vyvážené vstupy a výstupy a vazby mezi vstupy. Také jsme se podívali na výkonové zesilovače, včetně příkladu interkomu.
----
1Data a obvody jsou vytištěny se souhlasem výrobce National Semiconductor Corp. Student je vyzván k použití datových knih při navrhování zařízení s výkonovými operačními zesilovači.