Identificar componentes en un circuito amplificador de auriculares

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Como parte de mi comprensión de los sistemas operativos y la electrónica de audio, puse este amplificador de auriculares en una placa de pruebas. Solo se muestra un canal:

Elcircuitofuncionacomounamuleto,ysebasaenunaseriedeesquemasqueherastreadoenlaweb(intercambiandopartesalternativasdentroyfueraconloqueteníaenmicajóndechatarra).

Megustaríaalgodeayudaparaidentificarelpropósitodealgunosdeloscomponentespasivos,cómoseeligensusvaloresyporquésonnecesarios.Laspartesqueentiendo(¡aunquemecorrijansimeequivoco!):

  • Loscondensadores10uF(C2)y22nF(C3)sonloscondensadoresdedesacoplamiento(bypass)dealimentaciónIC.El10uFproporcionaunapequeñamedidadesuavizadodevoltajeencasodecaídasdevoltaje,mientrasqueel22nFfiltraelruidodealtafrecuencia.

  • Losresistores4Kohmy1Kohm(R1&R2)formanlaredderetroalimentaciónnegativayconfiguranelgananciadelamplificador,enestecaso,5[(4/1)+1].

  • Elresistor22Kohm(R6)enlaentradadeaudioesunresistordesplegable,paradarauncircuitoabiertounarutaatierrasinohayaudiolafuenteestáconectada(filtradoderuido).

Preguntas:

  1. Porlogeneral,heencontradovaloresrecomendadosde10uFy10nFparadesacoplarloscondensadores.Utilicé22nFcondensadoresparaC3porqueesoeratodoloquetenía,peroparecefuncionarbien.¿Cómosedeterminanestosvaloresyquéesideal?

  2. Hayuncordóndeferritaenlaentradadecadarieldealimentación(verdeenelesquema).Utilicéferritasde45ohmios(denuevo,todoloquetenía),aunqueelesquemadelafuentepedíaferritasde"6.9 ohmios". Entiendo que las perlas de ferrita se usan para bloquear la interferencia de EMI ... de alguna manera ... pero, nuevamente, ¿cómo se seleccionaron estos valores?

  3. ¿Qué hace C1 (150pF) en paralelo a la entrada de audio (y cómo se eligió su valor)?

  4. Ídem para R3 (1Kohm) en la entrada de audio?

  5. Ídem para R4 y R5 (10ohm) en la salida de cada opamp?

  6. Por último, el búfer ( BUF634 ) sí mismo. Entiendo que el primer opamp ( OPA2227 ) está amplificando el voltaje, y que el búfer esencialmente lo hace Lo mismo para la corriente. ¿Esto significa que si la carga quiere generar más corriente, el búfer proporciona más corriente de lo que solo el OPA2227 podría suministrar?

Gracias de antemano.

    
pregunta abza

1 respuesta

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Responderé en el orden de la ruta de la señal.

R3 / C1 crea un filtro de paso bajo que eliminará la interferencia de alta frecuencia (como el RF del teléfono celular captado por los cables), ya que esto puede ser rectificado y detectado por el operador y crear un ruido audible. C1 debe ser un condensador de baja distorsión, es decir, cerámica C0G, no X7R y similares. Se elige su valor para cortar muy por encima de la banda de audio, aquí a aproximadamente 1 MHz, dependiendo de la impedancia de la fuente.

R6 proporciona una ruta para la corriente de polarización de entrada del opamp a tierra. Como las entradas opamp son transistores BJT, tienen una corriente base. Sin R6 cuando no hay nada enchufado en el conector de entrada, la corriente de la base no tendría a dónde ir, por lo que el voltaje de entrada aumentaría (o disminuiría) y el opamp se recortaría.

Acerca del búfer: el opamp es un modelo de baja distorsión con bajo nivel de ruido, pero no tiene la capacidad de corriente de salida suficiente para manejar adecuadamente los auriculares (este es el caso con la mayoría de los opamp). El búfer es de ganancia unitaria y tiene una capacidad de corriente mucho mayor. Esto crea un amplificador compuesto. Dado que la retroalimentación se envuelve alrededor del búfer, el opamp lo controlará y corregirá las distorsiones introducidas por el búfer. El búfer debe ser muy rápido (y de diseño ajustado), ya que se coloca dentro del bucle de retroalimentación, por lo que se recomienda evitar el cambio de fase adicional, lo que haría que todo el amplificador fuera inestable (consulte la teoría de control y el criterio de estabilidad de Nyquist para obtener más detalles). p>

Un amplificador compuesto es un diseño bastante común, a veces el búfer se implementará con transistores discretos.

R5 es un poco complicado. Normalmente, no querrá una resistencia aquí, ya que agregar impedancia en la salida hará que la respuesta de frecuencia dependa de la impedancia de los auriculares, que varía con la frecuencia. Si, dependiendo del valor de R5, sonará un poco diferente. Sin embargo, las tomas de los auriculares son estúpidas: cuando las enchufas, cada pin hace un cortocircuito en casi todo lo demás mientras la toma se desliza. Por lo tanto, la resistencia proporciona protección contra este cortocircuito. Sin embargo, la hoja de datos del búfer especifica: "Cortocircuito de salida (a tierra) Continuo", lo que significa que está protegido (aunque se calentará).

La resistencia tiene otro uso: aísla el amplificador de la capacitancia del cable. La conducción de cargas capacitivas introduce el cambio de fase en el bucle y los riesgos de inestabilidad. Así que agregar una resistencia funciona bien para evitar esto.

Sobre las tapas de desacoplamiento:

Sería mucho mejor reemplazar las tapas de 22 nF con el mayor valor que puede obtener en el dieléctrico X7R para su paquete SMD favorito, digamos 1206. Aquí es mejor la capacitancia. 22nF no es suficiente para un chip de corriente alta como BUF634, especialmente con la impedancia agregada debido a las cuentas.

Una tapa más pequeña (físicamente más pequeña) tendría una inductancia más baja, pero esto no importa aquí, ya que la diferencia de la inductancia entre un 1206 grande y una tapa pequeña se ve abrumada por la inductancia del pin del IC de todos modos.

Del mismo modo, las perlas de ferrita son de dudoso interés ... En la forma en que el circuito está cableado, introducirían una resonancia LC con los topes de 22nF en el búfer, y esto podría provocar que suene la salida y otros nasties. Si absolutamente quieres tener ferritas en tus líneas eléctricas, obtén los modelos de especias en el sitio web de Murata (se pueden descargar gratuitamente) y simularlos para evitar que suenen.

Por lo tanto, pondría 10µF 25V X7R 1206 en los suministros del búfer, y 1µF en el opamp. Pero considerando el descuento por cantidad en el 10µF ... 2caps = 50c, 10caps = 1.3 € Me gustaría comprar 10 y usar eso, a quién le importa.

Acababa de eliminar las perlas de ferrita del búfer y reemplazar las del opamp por resistencias 1R, o simplemente eliminarlas por completo.

Si usa una fuente de alimentación ruidosa, el lugar para filtrarla es en el conector donde entra en la placa, no dentro del circuito donde se encuentran las luces.

Si quiere que esto sea seguro para el cortocircuito, tenga en cuenta la disipación en los búferes, y también en R5, en un escenario de salida en corto. No use una resistencia SMD 0805 para R5, simplemente se quemará. Los amortiguadores pueden requerir un pequeño disipador de calor.

En cuanto a la opción de resistencia, si paga por un operador de bajo ruido, también puede utilizar resistores de bajo ruido (es decir, película metálica o película delgada en SMD) y evitar el carbón, la película gruesa, etc. que producen corriente. ruido dependiente. Solo cuestan un par de centavos extra.

    
respondido por el peufeu

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