12. Op-amps de áudio de potência
CURRENT - 12. Power Audio Op-amps
ANTERIOR - 11. Acoplamento entre várias entradas
Op-amps de áudio de potência
Um uso comum para amplificadores lineares é fornecer ganho para sistemas de áudio. A amplificador de áudio recebe um sinal de entrada de um microfone, cartucho de fonógrafo, toca-fitas ou sintonizador AM / FM. A saída do amplificador aciona um sistema de alto-falantes, fones de ouvido ou um gravador. Os dispositivos de entrada mencionados acima geralmente podem ser modelados por uma fonte de tensão com baixa voltagem de saída e alta impedância de fonte. Portanto, a impedância de entrada do amplificador que segue este dispositivo deve ser alta (muito maior que a impedância da fonte do dispositivo de entrada). Desta forma, o amplificador não carrega significativamente o dispositivo de entrada e o ganho não é diminuído.
Os dispositivos que são acionados pelo amplificador geralmente têm baixa impedância. Por exemplo, a impedância de um único alto-falante é normalmente 8 Ω. Estes dispositivos podem requerer poderes na ordem de 1 para 10 W.
Figura 48 - O chip de áudio LM380 e o dissipador de calor opcional
Uma variedade de amplificadores operacionais de potência de áudio de circuito integrado, com diferentes potências de saída, estão disponíveis para o engenheiro de projeto eletrônico. Como exemplo, apresentamos o amplificador de potência de áudio LM380[1] que é usado em aplicações de consumo como amplificadores de fono e deck de cassetes, intercomunicadores, drivers de linha, alarmes, sistemas de som de TV, rádios AM / FM, servo drivers pequenos e conversores de energia. Ele possui um ganho fixo interno de 50 (34 dB) e uma saída centralizada em torno de metade da tensão de alimentação. As entradas podem ser referenciadas ao solo ou balanceadas. O estágio de saída é protegido com circuitos de limitação de corrente de curto circuito e desligamento térmico. O amplificador é empacotado em um pacote DIP 14-pin, conforme mostrado na Figura 48 (a).
A corrente de saída é classificada no pico 1.3 A. Como o dispositivo é desligado em temperaturas de junção acima de 150 oC, um dissipador de calor [Ver Figura 48 (b)] deve ser soldado à unidade. A potência máxima de saída (com dissipador de calor) é de 3.7 watts. O dispositivo é polarizado internamente.
1Os dados e circuitos são impressos com a permissão do fabricante, National Semiconductor Corp. O aluno é incentivado a usar os livros de dados ao projetar equipamentos com amplificadores operacionais de potência.
A figura 49 mostra a configuração do circuito de um phono amplificador completo. Um volume e controle de tom foi incluído neste circuito.
Figura 49 - Amplificador Phono usando LM380
Circuito Equivalente de Amplificador Operacional 12.1
Se uma aplicação específica requer mais potência do que pode ser obtida de um único amplificador operacional, podemos usar a configuração de ponte da Figura 50.
Como este sistema fornece o dobro da oscilação de tensão na carga do que o sistema de dispositivo único, a capacidade de energia é teoricamente aumentada por um fator de 4 sobre o único amplificador (para uma determinada tensão da fonte de alimentação). Como a dissipação de calor é a preocupação limitante neste projeto, geralmente projetamos o sistema de forma conservadora e apenas dobramos a potência de saída.
Figura 50 - Configuração de ponte para alta potência
12.2 Intercomunicador
A Figura 51 mostra um intercomunicador que incorpora um amplificador operacional e alguns componentes externos.
Com o comutador duplo de duas posições (S1A-S1B) na posição de conversação (como mostrado na figura), o alto-falante da estação mestre executa a função de um microfone, acionando o amplificador operacional através de um transformador elevatório. O alto-falante remoto é acionado a partir da saída do amplificador operacional.
A comutação de S1A-S1B para a posição de escuta reverte o papel de mestre e remoto. Agora o remoto O alto-falante desempenha o papel do microfone e aciona o amplificador de potência por meio de um transformador elevador. O alto-falante master agora é acionado a partir da saída do power op-amp. O aluno deve rastrear a fiação com S1A-S1B na posição de escuta para verificar isso. Um transformador elevador com uma relação de giro de 1: 25 pode ser usado, e o potenciômetro, Rv, atua como o controle de volume.
Figura 51 - Intercom
RESUMO
Este capítulo se baseia no material apresentado no Capítulo “Amplificadores Operacionais Ideais ”, onde nos concentramos no amplificador operacional ideal. Embora este bloco de construção importante se comporte quase como um amplificador ideal, o engenheiro de projeto deve entender os contrastes entre o dispositivo prático e o modelo ideal.
Começamos o capítulo examinando o amplificador diferencial. Analisamos as várias configurações e características de transferência. Em seguida, examinamos o amplificador operacional típico, incluindo embalagem e circuitos internos. Nós olhamos a maneira em que o fabricante especifica parâmetros para o amplificador.
As características dos amplificadores operacionais foram então apresentadas, incluindo ganho, compensação de tensão, corrente de polarização, rejeição de modo comum e taxa de rejeição da fonte de alimentação. Modelos de simulação computacional foram considerados em seguida, seguidos de uma análise detalhada dos amplificadores não inversores e inversores.
O capítulo concluiu com uma variedade de considerações e exemplos de design. Examinamos entradas e saídas balanceadas e acoplamento entre insumos. Também analisamos os amplificadores operacionais de áudio, incluindo um exemplo de circuito de intercomunicação.
----
1Os dados e circuitos são impressos com a permissão do fabricante, National Semiconductor Corp. O aluno é incentivado a usar os livros de dados ao projetar equipamentos com amplificadores operacionais de potência.