12. Amplificateurs opérationnels Power Audio
ACTUEL - 12. Amplis-opération audio de puissance
PRÉCÉDENT-11. Couplage entre plusieurs entrées
Amplificateurs opérationnels Power Audio
Une utilisation courante des amplificateurs linéaires est de fournir un gain aux systèmes audio. Un amplificateur audio reçoit un signal d'entrée provenant d'un microphone, d'une cartouche de phonographe, d'une platine cassette ou d'un tuner AM / FM. La sortie de l'amplificateur commande un système de haut-parleurs, un casque ou un magnétophone. Les dispositifs d’entrée nommés ci-dessus peuvent généralement être modélisés par une source de tension avec une tension de sortie basse et une impédance de source élevée. Par conséquent, l'impédance d'entrée de l'amplificateur suivant cet appareil doit être élevée (beaucoup plus grande que l'impédance de la source de l'appareil d'entrée). De cette manière, l’amplificateur ne charge pas le dispositif d’entrée de manière significative et le gain n’est pas diminué.
Les appareils pilotés par l’amplificateur ont généralement une faible impédance. Par exemple, l'impédance d'un seul haut-parleur est normalement 8 Ω. Ces appareils peuvent nécessiter une alimentation de l'ordre de 1 à 10 W.
Figure 48 - Puce audio LM380 et dissipateur de chaleur en option
L'ingénieur en conception électronique dispose d'une variété d'amplis de puissance audio de circuit intégré, avec différentes puissances de sortie. A titre d'exemple, nous présentons l'amplificateur de puissance audio LM380 qui est utilisé dans des applications grand public telles que les amplificateurs phono et magnétophones, les interphones, les drivers de ligne, les alarmes, les systèmes de sonorisation de télévision, les radios AM / FM, les petits servo drivers et les convertisseurs de puissance. Il possède un gain fixé en interne de 50 (34 dB) et une sortie qui se centre autour de la moitié de la tension d'alimentation. Les entrées peuvent être référencées à la masse ou équilibrées. L'étage de sortie est protégé par des circuits de limitation du courant de court-circuit et d'arrêt thermique. L’amplificateur est emballé dans un boîtier DIP à broches 14, comme illustré à la figure 48 (a).
Le courant de sortie est évalué à 1.3 A Peak. Étant donné que l’appareil s’arrête à une température de jonction supérieure à 150 oC, un dissipateur de chaleur [voir la figure 48 (b)] doit être soudé à l'unité. La puissance de sortie maximale (avec un radiateur) est de 3.7 watts. L'appareil est biaisé en interne.
1Les données et les circuits sont imprimés avec l'autorisation du fabricant, National Semiconductor Corp. L'étudiant est invité à utiliser les livres de données lors de la conception d'équipement avec des amplificateurs opérationnels.
La figure 49 montre la configuration du circuit d’un amplificateur phono complet. Un contrôle de volume et de tonalité a été inclus dans ce circuit.
Figure 49 - Amplificateur phono utilisant LM380
Circuit équivalent d'amplificateur opérationnel 12.1
Si une application particulière nécessite plus de puissance que ce qui peut être obtenu d'un seul ampli-op de puissance, nous pouvons utiliser la configuration en pont de la figure 50.
Étant donné que ce système fournit deux fois l’oscillation de tension sur la charge par rapport au système à dispositif unique, la capacité de puissance est théoriquement augmentée d’un facteur 4 par rapport au même amplificateur (pour une tension d’alimentation donnée). Puisque la dissipation de chaleur est le problème limitant dans cette conception, nous concevons généralement le système de manière conservatrice et ne doublons que la puissance de sortie.
Figure 50 - Configuration de pont pour une puissance élevée
12.2 Intercom
La figure 51 montre un interphone incorporant un ampli op de puissance et quelques composants externes.
Avec le double commutateur à deux positions (S1A-S1B) en position de conversation (comme indiqué sur la figure), le haut-parleur de la station maître remplit la fonction de microphone et pilote l'ampli-op de puissance via un transformateur élévateur. Le haut-parleur distant est piloté à partir de la sortie de l'ampli-op de puissance.
Le fait de basculer S1A-S1B sur la position d'écoute inverse le rôle de maître et de télécommande. Maintenant le éloigné speaker joue le rôle du microphone et commande l’amplificateur à un transformateur élévateur. Le haut-parleur principal est maintenant piloté par la sortie de l'ampli-op de puissance. L'étudiant doit suivre le câblage avec S1A-S1B en position d'écoute pour le vérifier. Un transformateur élévateur avec un rapport de rotation de 1: 25 peut être utilisé, et le potentiomètre, Rv, agit comme le contrôle du volume.
Figure 51 - Interphone
RÉSUMÉ
Ce chapitre s'appuie sur le matériel présenté au chapitre «Amplificateurs opérationnels idéaux », où nous nous sommes concentrés sur l’amplificateur opérationnel idéal. Bien que ce bloc de construction important se comporte presque comme un amplificateur idéal, l’ingénieur concepteur doit comprendre les contrastes entre l’appareil pratique et le modèle idéal.
Nous avons commencé le chapitre en examinant l’amplificateur différentiel. Nous avons examiné les différentes configurations et caractéristiques de transfert. Nous avons ensuite examiné l'amplificateur opérationnel typique, y compris le conditionnement et les circuits internes. Nous avons examiné la manière dont le fabricant spécifie les paramètres de l'amplificateur.
Les caractéristiques des amplificateurs opérationnels pratiques ont ensuite été présentées, notamment le gain, la tension de décalage, le courant de polarisation, la réjection en mode commun et le rapport de rejet de l'alimentation. Des modèles de simulation sur ordinateur ont ensuite été examinés, suivis d'une analyse détaillée d'amplificateurs non inverseurs et inverseurs.
Le chapitre s'est terminé par une variété de considérations de conception et d'exemples. Nous avons examiné les entrées et les sorties symétriques et le couplage entre les entrées. Nous avons également examiné les amplificateurs opérationnels audio, y compris un exemple de circuit interphone.
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1Les données et les circuits sont imprimés avec l'autorisation du fabricant, National Semiconductor Corp. L'étudiant est invité à utiliser les livres de données lors de la conception d'équipement avec des amplificateurs opérationnels.