Comprender cómo funciona un circuito amplificador de audio

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Estoy tratando de aprender electrónica e ingeniería eléctrica a través de la construcción de pequeños proyectos prácticos (en su mayoría juguetes). He estado aprendiendo un montón de diversión de adafruit y spark, pero estoy intentando expandirme un poco y aprender fuera de sus tutoriales de vez en cuando.

Tengo un par de proyectos a los que quiero agregar sonido y proporcionar control de volumen. Tuve problemas para lograr esto en mi último proyecto (el potenciómetro "funcionó", pero el volumen solo cambió a lo largo de una pequeña porción del rango de la olla y el cambio fue muy drástico).

Hice algunas búsquedas alrededor y encontré un video realmente áspero en YouTube donde el fabricante construyó un amplificador para su teléfono. Adapté el diagrama del circuito para trabajar con señales de tono que estoy enviando desde mi microcontrolador adafruit y funciona.

El hecho de que funcione es genial, pero no entiendo completamente lo que está pasando. Esta es la primera vez que trabajo con un mosfet (que sé que es un transistor y funciona como los transistores NPN que he usado anteriormente) y un condensador.

Entiendo que el mosfet me está permitiendo usar la señal más pequeña de 3v que sale de mi controlador (p1) para controlar la fuente de alimentación de 9v más alta que amplifica la señal de manera efectiva, pero estoy algo confuso en algunos de los otros detalles:

  • ¿Este circuito parece correcto? (funciona físicamente, pero no sé si dibujé el circuito correctamente: /)
  • ¿Qué hace realmente el condensador en este circuito?
  • ¿Por qué necesito una resistencia a través de la puerta y las patas de drenaje?

Definitivamente aprecio cualquier idea que puedas dar.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Chris Schmitz

3 respuestas

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¿Este circuito parece correcto? (funciona físicamente, pero no sé   Si dibujé el circuito correctamente: /)

Sí. Parece razonable. Al menos, tan razonable como es el circuito, que no es muy.

  

¿Qué hace realmente el condensador en este circuito?

Permite al FET ignorar el nivel de CC en la entrada. Por lo tanto, puede presentarlo con 1 VAC alrededor del suelo o 1 VAC montado a 5 voltios, o lo que sea. Como llegaré en un momento, esto puede ser importante.

  

¿Por qué necesito una resistencia a través de la puerta y las patas de drenaje?

Ahora, aquí es donde se pone interesante, y no del todo de una buena manera.

El FET funciona así: por encima de algún umbral (denominado Vgs (th) en la hoja de datos), el aumento del voltaje GS (fuente de la puerta) hace que la resistencia aparente entre DS (fuente de drenaje) disminuya. En este circuito, esto hace que la corriente en el altavoz y el FET aumente, lo que hace que la tensión de drenaje (y por lo tanto la puerta) caiga. En algún momento, los dos efectos se estabilizarán, y esta disposición se llama retroalimentación negativa.

Aquí es donde este circuito muestra sus problemas. ¿Recuerdas el umbral que mencioné? Por tu parte está en el rango de 2 a 4 voltios. Digamos 4. Entonces, si el voltaje de la compuerta es inferior a 4 voltios, el FET estará apagado y habrá 9 voltios completos disponibles en la compuerta. Esto hará que la resistencia del FET caiga, y en algún punto (aproximadamente 4 voltios) el FET se activará lo suficiente como para dar 4 voltios en la compuerta. El problema es que esto significa que el altavoz está cayendo 5 voltios. Con un altavoz de 8 ohmios, esto significa que, sin entrada, el circuito consumirá 5 voltios / 8 ohmios, o aproximadamente 0,6 amperios. Esto agotará rápidamente cualquier batería que use para energía. No solo eso, producirá aproximadamente 3 vatios de calefacción en el altavoz. Dado que su salida de música máxima posible es 0.7 (2.5 ^ 2/8), o aproximadamente 0.54 vatios, este es un sistema extremadamente ineficiente.

Ahora, en cuanto a R2. Más o menos aísla la parte de CA de la señal de la compuerta del drenaje. Sin ella, la señal que pasa a través del capacitor tendría que manejar efectivamente 8 ohmios, y esto produciría una señal muy pequeña en la compuerta, ya que tendría un divisor de voltaje de 8 ohms / 10,000.

ETA - Oh, sí, y lo olvidé. ¿Recuerdas cuando mencioné la utilidad de un condensador de bloqueo (C1)? Si bien este circuito no es una buena opción para un amplificador de potencia, algo así como es muy útil como preamplificador para proporcionar una entrada para un amplificador de potencia que ES una buena opción. Dicho circuito de preamplificador (a menos que también incorpore un condensador de bloqueo en la salida), tendrá un gran nivel de CC en su salida. Alrededor de 4 voltios en este caso. O puede estar centrado alrededor de cero si se usa un circuito más sofisticado. Como nunca se sabe qué tipo de circuito extraño puede estar conectado a un amplificador, es muy buena idea colocar un capacitor de bloqueo de CC en la entrada.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Este circuito utilizó un FET con polarización de diodo: la compuerta y el drenaje están polarizados a la misma tensión; su región lineal es muy pequeña, por lo tanto, el "cambio drástico" en el volumen a medida que se cambia el bote. La resistencia garantiza que la compuerta y el drenaje estén a la misma tensión media (CC).

La corriente será alta, suponiendo que se trata de un MOSFET de potencia. Cualquier batería no durará.

El condensador proporciona una flexibilidad en los voltajes en la compuerta en comparación con el limpiaparabrisas; este comportamiento se denomina clásicamente "bloqueo de DC".

    
respondido por el analogsystemsrf
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esto no es una respuesta, sino un comentario

Puede simplificar el aspecto del circuito eliminando el bus de tierra del circuito, lo que hace que la ruta de la señal a través del circuito sea más clara.

También es obvio que R1 es un divisor de voltaje haciéndolo vertical.

Desenrede las conexiones de los altavoces y haga que esa parte del circuito sea vertical, para que se vea más claramente que M1 conmuta 9V a través del altavoz

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el jsotola

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