12. Ακουστικοί ενισχυτές ισχύος
ΤΡΕΧΟΝ - 12. Ενισχυτές ήχου ισχύος
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ- 11. Σύζευξη μεταξύ πολλαπλών εισόδων
Ακουστικοί ενισχυτές ισχύος
Μια κοινή χρήση για τους γραμμικούς ενισχυτές είναι η παροχή κέρδους για συστήματα ήχου. Ενα ενισχυτή ήχου λαμβάνει ένα σήμα εισόδου από μικρόφωνο, κασέτα φωνογράφου, κασετόφωνο ή δέκτη AM / FM. Η έξοδος του ενισχυτή οδηγεί ένα σύστημα ηχείων, ακουστικά ή μαγνητόφωνο. Οι συσκευές εισόδου που αναφέρονται παραπάνω συνήθως μπορούν να διαμορφωθούν από μια πηγή τάσης με χαμηλή τάση εξόδου και σύνθετη αντίσταση πηγής. Συνεπώς, η σύνθετη αντίσταση εισόδου του ενισχυτή που ακολουθεί αυτή τη συσκευή πρέπει να είναι υψηλή (πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση πηγής της συσκευής εισόδου). Με αυτόν τον τρόπο, ο ενισχυτής δεν φορτώνει σημαντικά τη συσκευή εισόδου και το κέρδος δεν μειώνεται.
Οι συσκευές που κινούνται από τον ενισχυτή έχουν συνήθως χαμηλή αντίσταση. Για παράδειγμα, η σύνθετη αντίσταση ενός μόνο ηχείου είναι κανονικά 8 Ω. Αυτές οι συσκευές ενδέχεται να απαιτούν ισχύ από τη σειρά 1 έως 10 W.
Εικόνα 48 - Το τσιπ ήχου LM380 και η προαιρετική ψύκτρα
Μια ποικιλία οπτικών ενισχυτών ισχύος ολοκληρωμένου κυκλώματος, με διαφορετικές εξόδους εξόδου, είναι διαθέσιμες στον μηχανικό ηλεκτρονικής σχεδίασης. Για παράδειγμα, παρουσιάζουμε τον ενισχυτή ισχύος ήχου LM380[1] η οποία χρησιμοποιείται σε τέτοιες καταναλωτικές εφαρμογές όπως ενισχυτές φωνο και κασετών, ενδοσυνεννόηση, οδηγούς γραμμών, συναγερμοί, τηλεοπτικά συστήματα ήχου, ραδιόφωνα AM / FM, μικρά σερβομηχανισμοί και μετατροπείς ισχύος. Έχει εσωτερικά σταθερό κέρδος 50 (34 dB) και έξοδο που συγκεντρώνεται γύρω στο μισό της τάσης τροφοδοσίας. Οι εισροές μπορούν είτε να αναφέρονται στο έδαφος είτε να είναι ισορροπημένες. Η βαθμίδα εξόδου προστατεύεται με κυκλώματα περιορισμού ρεύματος βραχυκυκλώματος και θερμικής απενεργοποίησης. Ο ενισχυτής συσκευάζεται σε πακέτο DIP 14 pin όπως φαίνεται στο σχήμα 48 (a).
Το ρεύμα εξόδου βαθμολογείται στην κορυφή 1.3 A. Δεδομένου ότι η συσκευή τερματίζεται σε θερμοκρασίες διασταύρωσης πάνω από το 150 oC, ένας ψύκτης θερμότητας (βλέπε σχήμα 48 (b)] πρέπει να συγκολληθεί στη μονάδα. Η μέγιστη ισχύς εξόδου (με ψύκτρα) είναι 3.7 watts. Η συσκευή είναι εσωτερικά προκατειλημμένη.
1Τα δεδομένα και τα κυκλώματα εκτυπώνονται με την άδεια του κατασκευαστή, National Semiconductor Corp. Ο μαθητής καλείται να χρησιμοποιήσει τα βιβλία δεδομένων κατά το σχεδιασμό εξοπλισμού με power op-amp.
Το σχήμα 49 δείχνει τη διαμόρφωση του κυκλώματος ενός πλήρους ενισχυτή φωνο. Στο κύκλωμα αυτό περιλαμβάνεται έλεγχος έντασης και τόνου.
Εικόνα 49 - ενισχυτής Phono με χρήση LM380
12.1 ισοδύναμο κύκλωμα λειτουργικού ενισχυτή
Εάν μια συγκεκριμένη εφαρμογή απαιτεί περισσότερη ισχύ από αυτή που μπορεί να ληφθεί από ένα απλό ενισχυτή ισχύος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη διαμόρφωση γέφυρας του Σχήματος 50.
Δεδομένου ότι το σύστημα αυτό παρέχει διπλάσια τάση μετατόπισης του φορτίου ως σύστημα μιας συσκευής, η ικανότητα ρεύματος αυξάνεται θεωρητικά κατά συντελεστή 4 στον απλό ενισχυτή (για δεδομένη τάση τροφοδοσίας). Δεδομένου ότι η διασπορά θερμότητας είναι η περιοριστική ανησυχία σε αυτό το σχέδιο, συνήθως σχεδιάζουμε το σύστημα συντηρητικά και μόνο διπλασιάζουμε την ισχύ εξόδου.
Εικόνα 50 - Διαμόρφωση γέφυρας για υψηλή ισχύ
12.2 Intercom
Το σχήμα 51 δείχνει μια ενδοεπικοινωνία που ενσωματώνει έναν ενισχυτή ισχύος και μερικά εξωτερικά εξαρτήματα.
Με τον διπλό διακόπτη δύο θέσεων (S1A-S1B) στη θέση ομιλίας (όπως φαίνεται στο σχήμα), το ηχείο του κεντρικού σταθμού εκτελεί τη λειτουργία ενός μικροφώνου, οδηγώντας τον ενισχυτή ισχύος μέσω ενός μετασχηματιστή βαθμίδων. Το απομακρυσμένο ηχείο μετακινείται από την έξοδο του ενισχυτή op-amp.
Η εναλλαγή του S1A-S1B στη θέση ακρόασης αντιστρέφει το ρόλο του κύριου και απομακρυσμένου. Τώρα το μακρινός το ηχείο παίζει το ρόλο του μικροφώνου και οδηγεί τον ενισχυτή ισχύος μέσω ενός μετασχηματιστή βαθμίδων. Το κύριο ηχείο είναι τώρα οδηγείται από την έξοδο του ενισχυτή op-amp. Ο φοιτητής θα πρέπει να εντοπίσει την καλωδίωση με το S1A-S1B στη θέση ακρόασης για να το επιβεβαιώσει. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας μετασχηματιστής βαθμίδων με αναλογία στροφών 1: 25 και το ποτενσιόμετρο, Rv, ενεργεί ως έλεγχος έντασης ήχου.
Εικόνα 51 - Ενδοεπικοινωνία
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Αυτό το κεφάλαιο βασίζεται στο υλικό που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο «Ιδανικοί λειτουργικοί ενισχυτές », όπου εστιάσαμε στον ιδανικό λειτουργικό ενισχυτή. Αν και αυτό το σημαντικό δομικό στοιχείο συμπεριφέρεται σχεδόν ως ιδανικός ενισχυτής, ο μηχανικός του σχεδιασμού πρέπει να κατανοήσει τις αντιθέσεις μεταξύ της πρακτικής συσκευής και του ιδανικού μοντέλου.
Ξεκινήσαμε το κεφάλαιο εξετάζοντας το διαφορικό ενισχυτή. Εξετάσαμε τις διάφορες διαμορφώσεις και χαρακτηριστικά μεταφοράς. Στη συνέχεια εξετάσαμε τον τυπικό λειτουργικό ενισχυτή, συμπεριλαμβανομένης της συσκευασίας και των εσωτερικών κυκλωμάτων. Εξετάσαμε τον τρόπο με τον οποίο ο κατασκευαστής καθορίζει παραμέτρους για τον ενισχυτή.
Στη συνέχεια παρουσιάστηκαν τα χαρακτηριστικά των πρακτικών op-amp, περιλαμβανομένου του κέρδους, της τάσης αντιστάθμισης, του ρεύματος μεροληψίας, της απόρριψης κοινής λειτουργίας και του λόγου απόρριψης ισχύος. Στη συνέχεια εξετάστηκαν τα μοντέλα προσομοίωσης υπολογιστών, ακολουθούμενα από λεπτομερή ανάλυση των μη αναστρέψιμων και ανεστραμμένων ενισχυτών.
Το κεφάλαιο ολοκληρώθηκε με ποικίλες μελέτες και παραδείγματα. Ελέγξαμε τις ισορροπημένες εισόδους και εξόδους και τη σύζευξη των εισροών. Εξετάσαμε επίσης τους οπτικούς ενισχυτές ισχύος, συμπεριλαμβανομένου ενός παραδείγματος κυκλώματος ενδοεπικοινωνίας.
----
1Τα δεδομένα και τα κυκλώματα εκτυπώνονται με την άδεια του κατασκευαστή, National Semiconductor Corp. Ο μαθητής καλείται να χρησιμοποιήσει τα βιβλία δεδομένων κατά το σχεδιασμό εξοπλισμού με power op-amp.