12. Wzmacniacze mocy Power Audio
CURRENT - 12. Wzmacniacze operacyjne Power Audio
POPRZEDNI 11. Sprzężenie między wieloma wejściami
Wzmacniacze mocy Power Audio
Częstym zastosowaniem wzmacniaczy liniowych jest zapewnienie wzmocnienia dla systemów audio. Na wzmacniacz audio odbiera sygnał wejściowy z mikrofonu, kasety gramofonowej, magnetofonu lub tunera AM / FM. Wyjście wzmacniacza napędza system głośników, słuchawki lub magnetofon. Wymienione powyżej urządzenia wejściowe mogą być zwykle modelowane przez źródło napięcia o niskim napięciu wyjściowym i wysokiej impedancji źródła. Dlatego impedancja wejściowa wzmacniacza następującego po tym urządzeniu musi być wysoka (znacznie większa niż impedancja źródłowa urządzenia wejściowego). W ten sposób wzmacniacz nie ładuje znacząco urządzenia wejściowego, a wzmocnienie nie zmniejsza się.
Urządzenia napędzane przez wzmacniacz zwykle mają niską impedancję. Na przykład impedancja pojedynczego głośnika wynosi zwykle 8 Ω. Urządzenia te mogą wymagać zasilania na zamówienie 1 do 10 W.
Rysunek 48 - Układ audio LM380 i opcjonalny radiator
Różnorodne wzmacniacze mocy układu scalonego o różnych mocach wyjściowych są dostępne dla projektanta elektroniki. Jako przykład przedstawiamy wzmacniacz mocy audio LM380[1] który jest wykorzystywany w takich aplikacjach konsumenckich, jak wzmacniacze gramofonowe i magnetofonowe, interkomy, sterowniki linii, alarmy, systemy dźwiękowe TV, radia AM / FM, małe serwonapędy i przetworniki mocy. Ma wewnętrznie ustalone wzmocnienie 50 (34 dB) i wyjście, które koncentruje się wokół połowy napięcia zasilania. Wejścia można odnosić do masy lub zbalansować. Stopień wyjściowy jest zabezpieczony zarówno obwodem ograniczającym prąd zwarciowy, jak i obwodem wyłączania termicznego. Wzmacniacz jest zapakowany w pakiet DIP 14-pin, jak pokazano na rysunku 48 (a).
Prąd wyjściowy jest oceniany na szczycie 1.3 A. Ponieważ urządzenie wyłącza się w temperaturze złącza powyżej 150 oC, radiator [Patrz rysunek 48 (b)] należy przylutować do urządzenia. Maksymalna moc wyjściowa (z radiatorem) to waty 3.7. Urządzenie jest wewnętrznie stronnicze.
1Dane i obwody drukowane są za zgodą producenta, National Semiconductor Corp. Zachęcamy ucznia do korzystania z podręczników podczas projektowania sprzętu zawierającego wzmacniacze operacyjne.
Rysunek 49 pokazuje konfigurację obwodu kompletnego wzmacniacza gramofonowego. Sterowanie głośnością i tonem zostało włączone do tego obwodu.
Rysunek 49 - Wzmacniacz gramofonowy wykorzystujący LM380
Obwód równoważny wzmacniacza operacyjnego 12.1
Jeśli konkretna aplikacja wymaga więcej mocy niż można uzyskać z pojedynczego wzmacniacza mocy, możemy użyć konfiguracji mostka z rysunku 50.
Ponieważ system ten zapewnia dwa razy większe wahania napięcia w całym obciążeniu niż system z jednym urządzeniem, zdolność zasilania teoretycznie wzrasta o współczynnik 4 w stosunku do pojedynczego wzmacniacza (dla danego napięcia zasilania). Ponieważ rozpraszanie ciepła jest ograniczającym problemem w tym projekcie, zazwyczaj projektujemy system konserwatywnie i tylko podwoimy moc wyjściową.
Rysunek 50 - Konfiguracja mostka dla dużej mocy
Domofon 12.2
Rysunek 51 pokazuje interkom z wbudowanym wzmacniaczem mocy i kilkoma zewnętrznymi komponentami.
Podwójny przełącznik dwupozycyjny (S1A-S1B) w pozycji rozmowy (jak pokazano na rysunku), głośnik stacji głównej pełni funkcję mikrofonu, napędzając wzmacniacz mocy poprzez transformator podwyższający. Zdalny głośnik jest napędzany z wyjścia wzmacniacza mocy.
Przełączenie S1A-S1B na pozycję słuchania odwraca rolę master i remote. Teraz zdalny głośnik odgrywa rolę mikrofonu i napędza wzmacniacz mocy przez transformator podwyższający napięcie. Główny głośnik jest teraz napędzany z wyjścia wzmacniacza mocy. Uczeń powinien śledzić okablowanie za pomocą S1A-S1B w pozycji nasłuchiwania, aby to sprawdzić. Można zastosować transformator podwyższający ze stosunkiem obrotów 1: 25 i potencjometrem, Rv, działa jako regulator głośności.
Rysunek 51 - Interkom
PODSUMOWANIE
W tym rozdziale wykorzystano materiał przedstawiony w rozdziale „Idealne wzmacniacze operacyjne ”, gdzie skupiliśmy się na idealnym wzmacniaczu operacyjnym. Chociaż ten ważny element konstrukcyjny zachowuje się prawie jak idealny wzmacniacz, inżynier konstruktor musi zrozumieć kontrast między praktycznym urządzeniem a idealnym modelem.
Rozpoczęliśmy rozdział od zbadania wzmacniacza różnicowego. Przyjrzeliśmy się różnym konfiguracjom i charakterystykom transferu. Następnie zbadaliśmy typowy wzmacniacz operacyjny, w tym opakowanie i obwody wewnętrzne. Przyjrzeliśmy się sposobowi, w jaki producent określa parametry wzmacniacza.
Przedstawiono charakterystykę praktycznych wzmacniaczy operacyjnych, w tym wzmocnienie, napięcie przesunięcia, prąd polaryzacji, odrzucenie w trybie wspólnym i współczynnik odrzucenia zasilania. Następnie rozważono komputerowe modele symulacyjne, a następnie szczegółową analizę wzmacniaczy nieodwracających i odwracających.
Rozdział zakończył się różnymi rozważaniami i przykładami. Zbadaliśmy zbalansowane wejścia i wyjścia oraz sprzężenie między wejściami. Przyjrzeliśmy się również wzmacniaczom mocy audio, w tym przykładowi obwodu interkomu.
----
1Dane i obwody drukowane są za zgodą producenta, National Semiconductor Corp. Zachęcamy ucznia do korzystania z podręczników podczas projektowania sprzętu zawierającego wzmacniacze operacyjne.