Amplificadores de audio con Amplificadores

Operacionales

Materia: Diseño ElectronicoAutor: Luis Hermoza

O Amplificador: Es el equipo encargado de reproducir la señal de audio con la suficiente potencia como para poder mover un volumen de aire determinado, lo que es lo mismo, que es lo ultimo y es lo que se enchufa al altavoz.

O Preamplificador: Es un equipo que amplifica la señal de audio que recibe en una cierta cantidad ( Ganancia ), pongamos que recibe 1, a la salida da 2, este equipo no se diseña para conectarlo a los altavoces, solo se usa para reconstruir la señal y darle mayor amplitud a la onda, garantizando que seremos capaces de excitar la base del transistor de la etapa amplificadora.

O Adaptador de impedancia: Es un aparato que incluso puede ser pasivo, que se conecta en una linea de audio y que resuelve problemas derivados de fuentes de audio con muy poca potencia de salida que se conectan a grandes amplificadores, en audio es muy parecido al preamplificador pero no hacen lo mismo, aunque en ciertos casos puede parecer que nos soluciona el problema.

SEÑAL DE AUDIOO Un audio es una señal analógica que está entre los 20

y los 20.000 Hz, O Una señal de audio se puede caracterizar,

someramente, por su dinámica (valor de pico, rango dinámico, potencia, relación señal-ruido) o por su composición espectral (ancho de banda, frecuencia fundamental, armónicos, distorsión armónica, etc.).

O Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener información relevante más allá de los 10 kHz, y de hecho en telefonía fija se toman sólo los primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al hablante.

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

O No inversor

O Impedancia de entrada muy alta: La impedancia de cualquiera de las entradas ( + ) o ( – ) sera tan alta que podemos darla como infinita de forma que no hay consumo de corriente y si no hay consumo de corriente no hay caída de tensión

O Impedancia de salida muy baja: La impedancia de salida del OP-AMP es muy baja, del orden de 70 Ohmios o menos, de forma que puede compensar una baja impedancia de R2 dando mayor corriente en su salida.

O Cortocircuito virtual entre ( +) y ( – ): Esto tan enrevesado significa que el OP-AMP siempre va a intentar mantener la mínima diferencia entre el terminal ( + ) y (- ), para lograrlo intentara subir o bajar el voltaje de la salida según la diferencia entre el terminal ( +) y  ( – ), en este caso para tener en el terminal ( – ) el mismo voltaje que en el terminal ( + ) tiene que tener en la salida el mismo voltaje que el terminal ( + ).

O Ganancia de entrada muy alta: Esto dice que una señal entre el terminal ( + ) y ( – ) muy pequeña genera una señal de salida muy alta, la teoría dice que es infinito, pero no es cierto es del orden de 300.000 ó 500.000 más que en la entrada.

O Comportamiento de A.0 en corriente alterna En principio la ganancia calculada para continua puede ser aplicada para alterna, pero a partir de ciertas frecuencias aparecen limitaciones.

 Adaptador de impedancia.

Preamplificador con OP-AMP.

la amplificación sera proporcional a las resistencias R3 y R4, segun la formula : Vout = Vin( 1 +  R3 /  R4 )Pero podemos sustituir cualquiera de las dos resistencias por un potenciometro y ya podemos graduar la amplificación, lo podemos ver en el siguiente esquema.

Esquema final

O Un amplificador operacional no es capaz por si solo de entregar corrientes muy grandes por la salida, por lo que no podemos conectarles directamente un altavoz y oir música. Hemos visto hasta ahora que los amplificadores inversores y no inversores tienen una ganancia en tensión Av. Este no es el problema, el problema esta en lacorriente (Amperios) que son capaces de entregar, necesitamos entonces añadir algún dispositivo que sea capaz de ampliar esa corriente. El dispositivo capaz de hacer esto es el transistor, y la forma mas sencilla de utilizarlo es la siguiente:

Vout = -Vin (R2/R1)

El LM833 es un amplificador operacional doble diseñado especialmente para utilización en sistemas de audio.

O Características

O Gran margen dinámico: 140dBO Bajo voltaje de ruido de entrada 4,5 nV/vHzO Alta tasa de variación (slew rate): 7 V/useg (típ.) 5V/useg

(min.)O Alto ancho de banda de ganancia: 15MHz (típ.); 10MHz

(mín.)O Gran ancho de banda de potencia: 120 KHzO Baja distorsión: 0,002%O Bajo voltaje de offset: 0,3mVO Gran margen de fase: 60ºO Disponible en encapsulado MSOP de 8 pin

OSumador / Restador (mezclador de sonido) 

CALCULO DE POTENCIA

O Por lo que vemos, necesitamos un dispositivo amplificador que pueda generar en la salida una tensión de por lo menos 18 Volts (eficaces) y que administre una corriente de 2,2 Amper como mínimo, teniendo en cuenta que la impedancia normalizada de un altavoz de alta fidelidad es de 8 ohm.

LM3886 Overture™ Audio Power Amplifier Series