Después de descubrir qué tan buenos son los amplificadores operacionales, y que algunos extremadamente buenos, especialmente a bajos niveles de potencia, están disponibles a precios razonables, me pregunto por qué todos los amplificadores de audio, grandes o pequeños, no logran un rendimiento excelente simplemente combinando un buen amplificador operacional de pequeña señal con una etapa de salida simple.
Quiero decir, con opamp no hay necesidad de preocuparse por todos estos voltajes de polarización y estabilidad de temperatura, solo pegue opamp y cualquier transistor Darlington sin igual, y estará listo para comenzar.
¿Alguna trampa?
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Pregunta interesante: la respuesta (bueno, mi respuesta) es que puedes hacer un gran amplificador de audio de esta manera. Aún tendría que prestar atención a la etapa de salida y al diseño general, pero el uso de opamps no es un problema (y es muy común hoy en día para amplificadores básicos y baratos con buen rendimiento)
Aunque los opamps son herramientas convenientes y hay algunos excelentes y modernos sin embargo, todavía hay muchas maneras en que puede usarlos para lograr un resultado deficiente si no presta atención a los detalles.
Sin embargo, esto no significa que las personas lo comprarán, y los diseñadores lo saben, por lo que aún obtienes amplificadores "Hi-Fi" basados en válvulas de gama alta que cuestan más de £ 2000 con un 2% de THD. Tal vez podría decir que la intención era hacer un amplificador "malo" ya que (irónicamente) generará más dinero, desafortunadamente "genial" significa muchas cosas diferentes para muchas personas diferentes.
Hay algunos en el campo subjetivista que básicamente han decidido que el oído humano es más preciso que cualquier herramienta de medición y puede escuchar cosas que ninguno de ellos puede ver. Por lo tanto, siempre pueden decir "Sí, su THD + n es <0.001% de 20Hz-20kHz pero no está permitiendo un efecto inconmensurable x con su diseño, y es por eso que no suena bien para el oído"
Si el deseo de perfección técnica fuera lo único que importara, entonces cosas como cables sin oxígeno que cuestan cientos nunca llegarían al mercado :-)
Creo que es posible que desee leer el "Diseño de audio de señal pequeña" de Douglas Self y el "Manual de diseño de amplificador de potencia de audio".
He encontrado que es una autoridad en estos asuntos. Sus libros discuten el uso tanto de amplificadores operacionales como de transistores discretos. Él evalúa las fortalezas / debilidades que incluyen muchos datos de prueba de la vida real, y da ejemplos donde puede obtener un mejor rendimiento con transistores discretos.
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De hecho, en electrónica de consumo, es común que los amplificadores de audio de potencia baja a media estén enteramente en un chip, conocido como "amplificador de chip".
Un problema es que la mayoría de esos amplificadores operacionales baratos a los que alude no tienen una oscilación de voltaje lo suficientemente amplia como para conducir una etapa de salida que en sí misma no tiene ganancia de voltaje. Si un amplificador operacional opera en +/- 15V máx, y luego ponemos una etapa de potencia, la oscilación de salida todavía está limitada a +/- 15V. Hay amplificadores operacionales que funcionan con voltajes significativamente más altos, pero se vuelven caros.
Agregar más ganancia de voltaje después del amplificador operacional, de modo que la ganancia esté encerrada en el bucle de retroalimentación global, es arriesgado y niega parte del beneficio de ahorro de espacio y costo, ya que hay más complejidad expresada en componentes discretos que solo una etapa de salida.
Sin embargo, esto de hecho a veces se hace. Por ejemplo, eche un vistazo al amplificador de guitarra Marshall 8008 para montaje en bastidor. Un amplificador operacional impulsa una etapa de amplificación de voltaje adicional seguida de una etapa de salida. El VAS es interesante: utiliza un par de transistores complementarios en base común, con bases atadas a los carriles de +/- 15V respectivamente. La retroalimentación se toma directamente de la etapa de salida, por lo que la ganancia adicional se incluye en el ciclo de retroalimentación. Aunque el amplificador operacional está compensado internamente, este VAS atornillado tiene su propia compensación en forma de C15 y C17. No se utiliza la ganancia completa de bucle abierto del amplificador operacional, ya que tiene una retroalimentación local a través de R3, y R45 también parece desempeñar un papel en proporcionar una ruta de retroalimentación más local dentro de la global.
En resumen, si la oscilación del voltaje de salida está dentro del rango de un amplificador operacional típico (o incluso más allá), no hay ninguna ventaja en usar un amplificador operacional, ya que puede usar un amplificador de chip como un LM3886. Sin embargo, el uso de amplificadores operacionales como punto de suma de retroalimentación, con una etapa de salida discreta, no es desconocido.
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También hay que tener en cuenta los requisitos de unidad de la etapa de salida. Un amplificador con una potencia de salida promedio de 100 vatios en una carga de 8 ohmios, que utiliza una etapa de salida de emisor-seguidor estándar, requerirá una oscilación de aproximadamente +/- 40 voltios pico a pico desde la etapa del controlador. Los amplificadores que pueden generar estos voltajes "altos" son significativamente más caros que los amplificadores operacionales de audio normales. Además, todavía existe el problema de polarizar la salida correctamente y garantizar que la polarización sea estable a la temperatura; usando un opamp como el controlador no resuelve mágicamente este problema.
Hay formas de usar transistores discretos en el controlador y las etapas de salida, junto con los circuitos de polarización asociados, y usar un opamp como controlador, como la nota de aplicaciones aquí. Sin embargo, estos circuitos parecen ser principalmente para aplicaciones de alta velocidad, y qué ventaja podrían tener para el audio de alta fidelidad (donde el objetivo declarado es tener la menor cantidad de etapas de ganancia posible y hacer que cada una de ellas sea lo más lineal posible antes) a la retroalimentación que se aplica) no está claro.
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