Amplificadores de Audio con Opamps

Como ya hemos visto, los amplificadores operacionales tienen diversas aplicaciones, desde un simple seguidor de tensión, hasta un circuito integrador. Debido a sus características, los opamps también son utilizados como amplificadores de audio. A continuación se hará una breve introducción a la implementación de amplificadores operacionales orientados al audio.

Ya se ha hablado que un opamp tiene características de amplificación por lo que nos haría pensar que cualquiera de estos puede ser utilizado como un amplificador de audio. No obstante, las características de potencia, respuesta, alimentación, etc. son diferentes en cada uno de ellos, por lo que se desarrollaron opamp’s orientados especialmente para audio. Dichos circuitos cuentan a su vez con características de amplificación diferentes dependiendo de las características que se deseen para el amplificador. Aquí se muestra una lista de algunos amplificadores operacionales comerciales especiales para audio y sus principales características:

AN7161NFPAmplificador de audio BTL1 de alta potencia con configuración de salida para audífonos integrada en el circuito. Esto debido a que los audífonos consumen menos potencia que las bocinas, y si se conecta directo a la salida de audio para

bocinas, los audífonos pueden dañarse. El amplificador puede ser utilizado en señales de alta frecuencia, es decir, abarca mayor parte de la banda de frecuencias, en caso de que se quieran amplificar señales de radio. También se utiliza en automóviles y a una TV de múltiples salidas de audio (varios canales). (Para mas información véase su hoja de datos en la carpeta de PDF’s).

Precio en Steren $55 (marzo 2007).

LM386

Amplificador de audio de baja tensión con ganancia variable desde 20 a 200. Este amplificador puede ser utilizado en receptores AM, FM y VHF, reproductores Mp3, sistema de sonido de TV entre otras.Proporciona una potencia aproximadamente de 1/2 W en carga de 8 ohm.

(Para mas información véase su hoja de datos en la carpeta de PDF’s).

Precio en Steren $16 (marzo 2007).

STK- 4161 IIAmplificador de audio de dos canales que proporciona una potencia de 35W. Responde a frecuencias desde 20 a 50k Hertz. (Para mas información véase su hoja de datos en la carpeta de PDF’s)

1 BTL ( bridge transformerless ), característica de algunos circuitos integrados que elimina la presencia de componentes adicionales como capacitores, inductancias, entre otros.

Precio en Steren $65 (marzo 2007).

STK - 459

Amplificador de audio de dos canales que proporciona una potencia de 15W. Responde a frecuencias desde 10 a 100k Hertz. (Para mas información véase su hoja de datos en la carpeta de PDF’s)

Precio en Steren $110 (marzo 2007)

TA- 8210

Amplificador de audio BTL de dos canales con capacidad de proporcionar 20W de potencia. Especialmente diseñado para automóviles, tiene dos canales para reducir la diferencia entre los canales izquierdo y derecho. (Para mas información véase su hoja de datos

en la carpeta de PDF’s)

Precio en Steren $53 (marzo 2007)

En fin, existe una gran cantidad de circuitos integrados que sirven como amplificadores de audio. Estos son solo algunos de ellos que se pueden encontrar fácilmente en el mercado.

Una pequeña aplicación:

El LM380, al igual que los anteriores, es un amplificador orientado especialmente a audio. Entre sus características se encuentran:

Ganancia determinada internamente de 50 (34 dB) Puede proporcionar hasta 1.2W con una bocina de 8 Ω a 12v A 9v, proporciona 0.8W Su corriente es limitada por lo que cualquier corto circuito en la salida no

afectará al amplificador. Su alimentación esta referenciada a tierra (no necesita fuente simétrica)

No introduce ruido (no quiere decir que los demás amplificadores lo hagan, pero unos son mas propensos a hacerlo que otros).

Entre las aplicaciones del LM380 se encuentran amplificadores simples, alarmas, amplificadores de audio en TV’s, radios AM-FM , etc.

¿Como conectarlo a tu IPod, CD-player, etc…?

Al ser un amplificador efectivo y de bajo costo, es ideal para conectarlo a dispositivos reproductores de mp3 tales como Ipod, CD-players, e incluso laptops. Una de las configuraciones más comunes y útiles es la siguiente.

Explicación de los componentes:

1. El capacitor en el voltaje de alimentación (C5 = 470 µF) atenúa el ruido proveniente de la fuente de alimentación. Recordemos que en una señal pequeña, un capacitor grande se comporta como un corto circuito, eliminando asi el ruido de la fuente, es decir, mandándolo a tierra.

2. El capacitor a la salida (C4 = 470 µF) bloquea el voltaje de corriente directa (~4.5 V) en la salida del opamp a la carga RL (bocina). El opamp internamente, al no contar con fuente simétrica, “monta” el voltaje de salida a la mitad de su alimentación para que no se corte la señal, por lo que es necesario eliminar esa fuente de directa (en la cual está montada la salida) para poder mandar la salida a una bocina. Recordemos nuevamente de el capacitor en corriente directa se comporta como un circuito abierto.

3. El capacitor de la entrada (C1 = 1 µF) bloquea cualquier corriente continua proveniente de la entrada hacia la entrada del opamp.

C5

C4C1

C2

C3

AUDIO IN

Algunos dispositivos de audio al igual que el LM380, “montan” su salida en una corriente de directa, por lo que se conecta un capacitor después de la señal de entrada para eliminar dicha corriente, ya que por lo contrario, nuestra salida se verá afectada recortandose.

4. El capacitor de 5 µF (C2) conectado al pin 1 es necesario para la estabilidad de bajas frecuencias.

5. La resistencia de 2.7 Ω junto con el capacitor de 0.1 µF (C3) son necesarios para que el opamp pueda proporcionar la corriente necesaria a la carga. Básicamente, el capacitor de 0.1 µF se descarga con la bocina cuando se requiere mucha corriente, es decir, cuando la magnitud del voltaje en la salida es muy grande. El capacitor se volverá a cargar cuando el voltaje de salida sea pequeño.

El resultante es un amplificador de audio capaz de proporcionar cerca d 0.8W en una bocina de 8 Ω con un voltaje de alimentación de 10V. Sus características son:

Respuesta a frecuencias: 20 Hz – 20 kHz

Ganancia: 50 (34 dB)

Max. Potencia de salida: ~0.8 W con una carga de 8Ω a Vcc=10 V

Para poder implementarlo con un Ipod o cd-player se sugiere ponerle un sumador en la entrada, es decir, sumar ambos canales (derecho e izquierdo) del Ipod o cd-player para así poder amplificar ambos. O bien, hacer dos amplificadores idénticos, uno para cada canal. Recordemos que el LM380 cuenta con corriente limitada, es decir, que algún corto circuito en la salida no afectara al amplificador, y por lo tanto al IPod o CD placer.

Un sumador simple y sin utilizar opamp’s puede ser como el siguiente:

Las resistencias de 100kΩ proporcionan una alta impedancia de entrada. El opamp consume muy poca corriente en la entrada por lo que no afectaría que las resistencias fueran de 1kΩ, solo que habria una impedancia de entrada más pequeña.

El circuito final quedaría de la siguiente manera:

Recordemos que la ganancia esta determinada internamente y no tiene control de volumen. En caso de que se quiera tener un control de volumen, solo basta un potenciómetro referenciado a tierra del pues del sumador. En este caso, un potenciómetro de 10 kΩ seria suficiente.

Este circuito ya fue armado en el Laboratorio y SÍ funciona. EL lm380 esta disponible en el almacén para el que este interesado en hacer su amplificador. Además de los componentes mostrados en el circuito, necesitaran un plug para conectarlo el reproductor Mp3 al amplificador.