Estoy tratando de hacer un pequeño amplificador de auriculares, y comencé de manera simple: estoy usando un opamp LM358 para conducir una etapa push-pull con un par de transistores BD.
Comencé probando un solo canal (solo uno de los lados de los auriculares) para poder verificarlo y luego duplicarlo al otro canal.
Aquí está el diagrama para el circuito que construí:
La impedancia de carga (el altavoz de mi auricular) es de 32 ohmios.
En la entrada, agregué una resistencia de 1K a tierra (antes del condensador) solo para proporcionar cierta impedancia de entrada relevante, ya que la salida de auriculares espera algo.
El circuito mantiene cada punto de CC donde debería estar: el voltaje en la salida opamp es VCC / 2, el voltaje en la salida push-pull (antes del condensador) también es VCC / 2, y hay un voltaje constante de 0.2V a través del resistencias de emisor (que proporciona una corriente de reposo de 10 mA).
Sin embargo, hay una extraña distorsión. Cuando toco algo en un volumen muy bajo, el sonido es perfecto. Si subo el volumen, comienza a distorsionarse muy repentinamente, especialmente en frecuencias bajas a medias, y si sigo subiendo, la distorsión se debilita y el sonido parece mejor nuevamente (pero aún distorsionado).
Por supuesto, si lo subo aún más, comenzará a distorsionarse nuevamente ya que la oscilación del voltaje de salida alcanzará el pico máximo y comenzará a recortarse, solo la sobremarcha clásica.
Si toco una onda sinusoidal (silenciosa) y luego empiezo a subir el volumen, la impresión que obtengo es que, en algún momento, una onda cuadrada de la misma frecuencia se "mezcla" de repente en el sonido, pero como siga subiendo el volumen, la onda cuadrada no crece más fuerte al mismo ritmo que la onda sinusoidal, por lo que la distorsión se vuelve menos perceptible en contraste.
No suena como una distorsión cruzada (quiero decir, es similar en el sonido real, pero el escenario no lo señala), los transistores están bien polarizados, incluso demasiado, 0.2V es un poco demasiado para el voltaje a través de las resistencias de salida. Y si esto fuera así, también habría problemas en volúmenes más bajos, pero el sonido es perfecto.
¿Quizás la etapa de salida requiere demasiada corriente de la salida lm358?
Pero si es así, ¿por qué esta distorsión no empeora cada vez más?
No puedo entender esto y las simulaciones no ayudan, solo muestran el recorte después de que la amplitud de salida alcanza + -2.4V, pero con esta amplitud debería obtener algo cerca de 80mW RMS en el altavoz de los auriculares, que debería ser bastante ruidoso .
Esto suena como la amplitud que obtengo en los volúmenes altos antes de la sobremarcha, por lo que supongo que esta distorsión que obtengo no aparece en la simulación en absoluto.
¿Algunas ideas?
¡Gracias!
Ps .: Si alguien vio mi problema con lm358 en mi última publicación, simplemente ignórelo, fue una falla del simulador, funciona bien en realidad. Cuando digo que las cosas funcionan en la simulación es porque lo simulé con un opamp 741 y un opamp ideal, y el resultado es el mismo, esa distorsión no aparece.
Usando un 741 en el lugar de este LM358 en la simulación, y usando una fuente de voltaje de AM con una portadora de 100Hz y una modulación de 1Hz (solo para tener un voltaje sinusoidal de amplitud creciente en la entrada), tracé el voltaje de salida, y puede ver que no se muestra distorsión excepto por la sobremarcha cuando se recorta:
Trace en el rango de volumen bajo, la escala horizontal es 20ms / Div y la escala vertical es 100mV / Div:
Trace en la misma ventana de tiempo pero ahora con una escala vertical de 1V / Div:
Trace con la misma escala vertical que antes pero más adelante en el tiempo (cuando el voltaje de la fuente de CA aumenta y alcanza la sobremarcha)
Como puede ver, no aparece distorsión antes de la sobremarcha
Aquí está el voltaje diferencial de la gráfica sobre R5 en la misma ventana de tiempo de esa primera gráfica y con una escala vertical de 200mV / Div:
Como es visible aquí, en esa ventana de tiempo, el transistor PNP alcanza el punto de corte total, pero esto no causa distorsión en la salida real push-pull, como se muestra en el primer gráfico.
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Respuestas:
Sospecho que su problema es la distorsión cruzada, pero proviene del amplificador operacional en lugar de los transistores de salida. La hoja de datos LM358 dice: -
Construí su circuito y exhibió una distorsión cruzada aproximadamente 0.2V debajo de la línea central de la señal, lo que explica por qué aparece repentinamente a medida que aumenta el volumen. Pude mover la distorsión a la parte superior o inferior de la forma de onda (donde apenas se nota al volumen máximo) conectando una resistencia de 1kΩ desde la salida del amplificador operacional a Vcc o tierra.
La polarización del amplificador operacional en la clase A reduce el voltaje de accionamiento máximo en una dirección, lo que hace que el amplificador se acorte asimétricamente, pero aún es capaz de producir una salida no distorsionada de más de 2 V en 32Ω.
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