12. Power-Audio-Operationsverstärker
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Power-Audio-Operationsverstärker
Linearverstärker werden häufig zur Verstärkung von Audiosystemen verwendet. Ein Audio-Verstärker Empfängt ein Eingangssignal von einem Mikrofon, einer Schallplattenkassette, einem Kassettendeck oder einem AM / FM-Tuner. Der Ausgang des Verstärkers steuert ein Lautsprechersystem, Kopfhörer oder ein Tonbandgerät an. Die oben genannten Eingangsgeräte können üblicherweise durch eine Spannungsquelle mit niedriger Ausgangsspannung und hoher Quellenimpedanz modelliert werden. Daher muss die Eingangsimpedanz des Verstärkers, der diesem Gerät folgt, hoch sein (viel größer als die Quellenimpedanz des Eingangsgeräts). Auf diese Weise belastet der Verstärker das Eingabegerät nicht wesentlich und die Verstärkung wird nicht verringert.
Die vom Verstärker angesteuerten Geräte haben normalerweise eine niedrige Impedanz. Beispielsweise beträgt die Impedanz eines einzelnen Lautsprechers normalerweise 8 Ω. Diese Geräte erfordern möglicherweise Strom in der Reihenfolge von 1 zu 10 W.
Abbildung 48 - Der LM380-Audiochip und der optionale Kühlkörper
Eine Vielzahl von integrierten Audio-Leistungsverstärkern mit unterschiedlichen Ausgangsleistungen steht dem Konstrukteur zur Verfügung. Als Beispiel präsentieren wir den LM380 Audio-Leistungsverstärker[1] Dies wird in Consumer-Anwendungen wie Phono- und Tape-Deck-Verstärkern, Intercoms, Line-Treibern, Alarmen, TV-Soundsystemen, AM / FM-Radios, kleinen Servotreibern und Leistungswandlern verwendet. Es hat eine intern festgelegte Verstärkung von 50 (34 dB) und einen Ausgang, der sich um die Hälfte der Versorgungsspannung zentriert. Die Eingänge können entweder auf Masse bezogen oder symmetrisch sein. Die Ausgangsstufe ist sowohl mit einer Kurzschlussstrombegrenzung als auch mit einer thermischen Abschaltschaltung geschützt. Der Verstärker ist in einem 14-Pin-DIP-Gehäuse untergebracht, wie in Abbildung 48 (a) dargestellt.
Der Ausgangsstrom ist auf 1.3 A Spitze ausgelegt. Da das Gerät bei Sperrschichttemperaturen über 150 abschaltet oC, ein Kühlkörper [siehe Abbildung 48 (b)] sollte an das Gerät gelötet werden. Die maximale Ausgangsleistung (mit einem Kühlkörper) beträgt 3.7 Watt. Das Gerät ist intern vorgespannt.
1Die Daten und Schaltkreise werden mit Genehmigung des Herstellers National Semiconductor Corp. gedruckt. Der Student wird aufgefordert, die Datenbücher bei der Entwicklung von Geräten mit Leistungsverstärkern zu verwenden.
Abbildung 49 zeigt die Schaltungskonfiguration eines kompletten Phonoverstärkers. In dieser Schaltung ist eine Lautstärke- und Klangregelung enthalten.
Abbildung 49 - Phonoverstärker mit LM380
12.1-Operationsverstärker-Ersatzschaltung
Wenn eine bestimmte Anwendung mehr Leistung benötigt, als von einem einzelnen Leistungs-Operationsverstärker bereitgestellt werden kann, können wir die Brückenkonfiguration von Abbildung 50 verwenden.
Da dieses System den doppelten Spannungshub über der Last bereitstellt als das Eingerätesystem, wird die Leistungsfähigkeit theoretisch um den Faktor 4 gegenüber dem einzelnen Verstärker (für eine gegebene Versorgungsspannung) erhöht. Da bei dieser Konstruktion die Wärmeableitung das begrenzende Problem darstellt, wird das System normalerweise konservativ ausgelegt und die Ausgangsleistung nur verdoppelt.
Abbildung 50 - Brückenkonfiguration für hohe Leistung
12.2 Intercom
Abbildung 51 zeigt eine Gegensprechanlage mit einem Leistungsverstärker und einigen externen Komponenten.
Befindet sich der doppelte Schalter mit zwei Positionen (S1A-S1B) in der Gesprächsposition (wie in der Abbildung gezeigt), übernimmt der Lautsprecher der Masterstation die Funktion eines Mikrofons und treibt den Leistungsverstärker über einen Aufwärtstransformator an. Der Remote-Lautsprecher wird über den Ausgang des Leistungsverstärkers angesteuert.
Durch das Umschalten von S1A-S1B auf die Hörposition wird die Rolle von Master und Remote umgekehrt. Jetzt die entfernt Der Lautsprecher spielt die Rolle des Mikrofons und treibt den Leistungsverstärker über einen Aufwärtstransformator an. Der Master-Lautsprecher wird nun vom Ausgang des Leistungsverstärkers angesteuert. Der Schüler sollte die Verkabelung mit S1A-S1B in der Hörposition verfolgen, um dies zu überprüfen. Ein Aufwärtstransformator mit einem Windungsverhältnis von 1: 25 kann verwendet werden, und das Potentiometer Rvdient als Lautstärkeregler.
Abbildung 51 - Gegensprechanlage
ZUSAMMENFASSUNG
Dieses Kapitel baut auf dem in Kapitel „Ideale Operationsverstärker “Dort haben wir uns auf den idealen Operationsverstärker konzentriert. Obwohl sich dieser wichtige Baustein fast wie ein idealer Verstärker verhält, muss der Konstrukteur die Kontraste zwischen dem praktischen Gerät und dem idealen Modell verstehen.
Wir begannen das Kapitel mit der Untersuchung des Differenzverstärkers. Wir haben uns die verschiedenen Konfigurationen und Übertragungseigenschaften angesehen. Dann untersuchten wir den typischen Operationsverstärker, einschließlich der Verpackung und der internen Schaltung. Wir haben uns angesehen, wie der Hersteller die Parameter für den Verstärker angibt.
Anschließend wurden Eigenschaften von praktischen Operationsverstärkern vorgestellt, einschließlich Verstärkung, Offset-Spannung, Vorspannungsstrom, Gleichtaktunterdrückung und Zurückweisungsverhältnis der Stromversorgung. Als nächstes wurden Computersimulationsmodelle betrachtet, gefolgt von einer detaillierten Analyse von nicht invertierenden und invertierenden Verstärkern.
Das Kapitel wurde mit einer Reihe von Überlegungen und Beispielen zum Design abgeschlossen. Wir haben symmetrische Ein- und Ausgänge und die Kopplung zwischen Eingängen untersucht. Wir haben uns auch Power-Audio-Operationsverstärker angesehen, einschließlich eines Beispiels für eine Intercom-Schaltung.
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1Die Daten und Schaltkreise werden mit Genehmigung des Herstellers National Semiconductor Corp. gedruckt. Der Student wird aufgefordert, die Datenbücher bei der Entwicklung von Geräten mit Leistungsverstärkern zu verwenden.