¿Cómo se comportará el voltaje de salida de un amplificador de potencia de audio cuando se carga?

Su escenario debe separar el modelo lineal de un modelo que incluye valores límite de voltaje y / o corriente . El amplificador es más fuente de voltaje que una fuente de corriente dentro de su rango lineal ...
Si el amplificador bombea dos veces la corriente en una carga de 4 ohmios en comparación con una carga de 8 ohmios, entonces es una fuente de voltaje. Un amplificador de alta calidad tendrá una resistencia de salida mucho menor, en comparación con la resistencia de la carga (altavoz).

Cuando subes el volumen, te topas con límites: un límite de voltaje (establecido principalmente por la fuente de CC para el amplificador de potencia) y un límite de corriente. Una fuente de voltaje tiene dificultades para suministrar suficiente corriente de pico a una carga pequeña: cuando agrega altavoces en paralelo, debe fluir más corriente.
Un ejemplo de amplificador de potencia de audio:
Un amplificador tiene un factor de amortiguamiento de 180, lo que básicamente significa que su resistencia de salida es 180 veces más pequeña que su carga de 8 ohmios. Tal pequeña resistencia de salida se logra con una gran cantidad de retroalimentación negativa en el amplificador. Dentro de los límites de voltaje y corriente, el amplificador funciona linealmente y el modelo es una fuente de voltaje simple, con una resistencia de salida de 44.4 mili-ohmios Thevenin.
Pero es probable que la fuente de alimentación se hunda cuando fluye más corriente: los suministros de CC a menudo no están regulados.
Y la etapa de salida de alta potencia no es perfectamente eficiente cuando fluye más corriente, por lo que el límite de corriente pico se reduce para resistencias de carga pequeña (como 4 ohmios o 2 ohmios). La retroalimentación no puede corregir estos límites de voltaje y corriente .
Cuando se alcanzan los límites de tensión o corriente, la distorsión aumenta considerablemente. Por lo tanto, se especifica un amplificador de potencia para la potencia máxima con cierta distorsión (pequeña). El amplificador de potencia de ejemplo se prueba para la potencia máxima cuando la distorsión ha aumentado a una distorsión del 1% (THD):

• 250W ... 8 ohmios
• 410W ... 4 ohmios
• 600W ... 2 ohmios

Tenga en cuenta que reducir a la mitad la carga de 8 ohmios a 4 ohmios no duplica la potencia de 250W a 500W, y de manera similar a una carga de 2 ohmios, la potencia es inferior a 1000W. Esto es un resultado de la limitación de voltaje y / o corriente.

Cuando se opera dentro de su rango lineal , puede asumir el modelo simple de fuente de voltaje:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

"Si un amplificador de potencia de audio"

Los amplificadores de potencia de audio modernos están diseñados para tener una impedancia de salida muy baja. Lo que está preguntando depende de las especificaciones de ese amplificador de potencia en particular.

Si el amplificador de potencia puede suministrar la cantidad de corriente que requiere la carga, no importa cuál sea la impedancia real de la carga. En otras palabras, si el amplificador puede suministrar 100 vatios en una carga de 8 ohmios (aproximadamente 3.5 amperios) y conecta una carga de 4 ohmios a una salida de 8 Vrms, la corriente de carga total es de 2 amperios. Esto está dentro de las clasificaciones actuales y de potencia de ese amplificador en particular.

En general, la tensión de salida de un amplificador de potencia de audio permanece bastante constante a medida que cambia la carga. Los cambios en el voltaje de salida a medida que varía la carga ocurren por varias razones: resistencia entre el punto de retroalimentación negativa que se encuentra en el amplificador y los terminales de salida, cuánta retroalimentación negativa se usa realmente dentro del amplificador, algunos otros factores (menores) .

Mi experiencia con una gran variedad de amplificadores de potencia de audio es que el cambio en el voltaje de salida como carga es un porcentaje muy bajo. Esto supone, por supuesto, que la entrada al amplificador es constante y que el amplificador no está dentro del límite de corriente o límite de potencia.

Un amplificador de audio no es un dispositivo de corriente constante o potencia constante.
El control de volumen establece la salida de voltaje, y puede ver esto simplemente desconectando su carga de 8 ohmios ... el voltaje de la unidad de salida debe permanecer constante. Sin embargo, todos los amplificadores tienen una impedancia de salida (de algo más que el FET) y la tensión de salida se reducirá ligeramente al aumentar la carga (menor impedancia). La cantidad de carga que puede aplicar y la cantidad de caída que experimenta depende del amplificador.

A medida que reduce la impedancia de carga, aumenta los requisitos de corriente para el amplificador. En algún momento, no puede suministrar la corriente requerida y el amplificador se volverá no lineal, y eventualmente quemará un fusible o se apagará debido a la sobretemperatura.

La impedancia de salida del amplificador debe ser constante (y no depende de la carga) siempre que el amplificador aún sea lineal. Una vez que se vuelva no lineal, dependerá del diseño lo que suceda con la impedancia de salida. Usted esperaría que los no lineales incluyan un aumento en la distorsión, recorte severo y pérdida de ganancia (Vout).

  

En este caso, ¿actuará el amplificador como una fuente de corriente que aún emitirá 8Vrms pero duplicará la corriente que genera?

Solo si el amplificador está diseñado para esa carga.

Por lo general, los amplificadores están diseñados para una carga específica, y alimentar dos veces la carga con no llevará a duplicar la potencia entregada.

Entonces, no.

Consulte: Concordancia de impedancia para la transferencia de potencia máxima.

  

¿Qué hay del efecto típico de la impedancia de salida del amplificador de potencia mosfet?

Estas impedancias suelen ser muy bajas con una impedancia de carga mínima determinada, y dentro de los límites operativos .

Los amplificadores no son perfectos ni lineales: pueden ser muy lineales (es decir, funcionan como una fuente de voltaje o corriente de baja impedancia) hasta una corriente (o voltaje) específica, pero simplemente se descomponen o se saturan.

Por lo tanto, modelar un amplificador como una fuente de corriente o voltaje ideal más una impedancia de fuente generalmente no lo corta.