12. Power Audio Op-amps
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Power Audio Op-amps
Un uso común de los amplificadores lineales es proporcionar ganancia para los sistemas de audio. Un amplificador de audio recibe una señal de entrada de un micrófono, cartucho de fonógrafo, platina de cinta o sintonizador de AM / FM. La salida del amplificador controla un sistema de altavoces, auriculares o una grabadora de cinta. Los dispositivos de entrada mencionados anteriormente generalmente pueden ser modelados por una fuente de voltaje con un voltaje de salida bajo y una impedancia de fuente alta. Por lo tanto, la impedancia de entrada del amplificador que sigue a este dispositivo debe ser alta (mucho mayor que la impedancia de la fuente del dispositivo de entrada). De esta manera, el amplificador no carga significativamente el dispositivo de entrada y la ganancia no disminuye.
Los dispositivos que son accionados por el amplificador usualmente tienen baja impedancia. Por ejemplo, la impedancia de un solo altavoz es normalmente 8 Ω. Estos dispositivos pueden requerir potencias del orden de 1 a 10 W.
Figura 48 - El chip de audio LM380 y el disipador de calor opcional
El ingeniero de diseño electrónico tiene a su disposición una variedad de op-amperios de potencia de audio de circuito integrado, con diferentes potencias de salida. Como ejemplo, presentamos el amplificador de potencia de audio LM380[ 1 ] que se utiliza en aplicaciones de consumo tales como amplificadores de phono y de platina, intercomunicadores, controladores de línea, alarmas, sistemas de sonido de TV, radios de AM / FM, controladores de servo pequeños y convertidores de potencia. Tiene una ganancia fija interna de 50 (34 dB) y una salida que se centra alrededor de la mitad de la tensión de alimentación. Las entradas pueden ser referenciadas a tierra o balanceadas. La etapa de salida está protegida con la limitación de corriente de cortocircuito y los circuitos de apagado térmico. El amplificador está empaquetado en un paquete DIP de 14-pin como se muestra en la Figura 48 (a).
La corriente de salida tiene una potencia máxima de 1.3 A. Dado que el dispositivo se apaga a temperaturas de unión superiores a 150 oC, un disipador de calor [Consulte la Figura 48 (b)] debe soldarse a la unidad. La potencia de salida máxima (con un disipador de calor) es de 3.7 watts. El dispositivo está sesgado internamente.
1Los datos y los circuitos se imprimen con el permiso del fabricante, National Semiconductor Corp. Se insta al estudiante a utilizar los libros de datos al diseñar equipos con amplificadores operacionales de potencia.
La figura 49 muestra la configuración del circuito de un amplificador phono completo. Se ha incluido un control de volumen y tono en este circuito.
Figura 49 - Amplificador phono usando LM380
Circuito equivalente del amplificador operacional 12.1
Si una aplicación en particular requiere más potencia de la que se puede obtener de un solo amplificador operacional de potencia, podemos usar la configuración de puente de la Figura 50.
Dado que este sistema proporciona el doble de oscilación de voltaje a través de la carga que el sistema de un solo dispositivo, la capacidad de potencia se incrementa teóricamente por un factor de 4 en el amplificador único (para un voltaje de fuente de alimentación determinado). Dado que la disipación de calor es la preocupación principal en este diseño, generalmente diseñamos el sistema de forma conservadora y solo duplicamos la potencia de salida.
Figura 50 - Configuración de puente para alta potencia
Intercomunicador 12.2
La figura 51 muestra un intercomunicador que incorpora un amplificador operacional de potencia y algunos componentes externos.
Con el interruptor dual de dos posiciones (S1A-S1B) en la posición de conversación (como se muestra en la figura), el altavoz de la estación maestra realiza la función de un micrófono, conduciendo el op-amp a través de un transformador elevador. El altavoz remoto se acciona desde la salida del amplificador operacional de potencia.
Al cambiar S1A-S1B a la posición de escucha, se invierte el rol de maestro y remoto. Ahora el sanaciones el altavoz desempeña el papel del micrófono y controla el amplificador de potencia a través de un transformador elevador. El altavoz principal ahora se acciona desde la salida del amplificador operacional de potencia. El estudiante debe rastrear el cableado con S1A-S1B en la posición de escucha para verificar esto. Se puede usar un transformador elevador con una relación de vueltas de 1: 25, y el potenciómetro, Rv, actúa como el control de volumen.
Figura 51 - Intercomunicador
RESUMEN
Este capítulo se basa en el material presentado en el capítulo “Amplificadores operacionales ideales ”, donde nos centramos en el amplificador operacional ideal. Aunque este importante bloque de construcción se comporta casi como un amplificador ideal, el ingeniero de diseño debe entender los contrastes entre el dispositivo práctico y el modelo ideal.
Comenzamos el capítulo examinando el amplificador diferencial. Nos fijamos en las diversas configuraciones y características de transferencia. Luego examinamos el amplificador operacional típico, incluido el empaque y los circuitos internos. Analizamos la manera en que el fabricante especifica los parámetros para el amplificador.
Luego se presentaron las características de los amplificadores operacionales prácticos, incluidos la ganancia, el voltaje de compensación, la corriente de polarización, el rechazo en modo común y la relación de rechazo de la fuente de alimentación. A continuación se consideraron los modelos de simulación por computadora, seguidos de un análisis detallado de los amplificadores que no invierten e invierten.
El capítulo concluyó con una variedad de consideraciones de diseño y ejemplos. Examinamos las entradas y salidas balanceadas y el acoplamiento entre las entradas. También observamos los amplificadores operacionales de audio, incluyendo un ejemplo de un circuito de intercomunicación.
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1Los datos y los circuitos se imprimen con el permiso del fabricante, National Semiconductor Corp. Se insta al estudiante a utilizar los libros de datos al diseñar equipos con amplificadores operacionales de potencia.