[audio] Enkelt ingångssteg med variabel förstärkning

[rikkitikkitavi]

det är nog väldigt lugnt med 85C i chipet.

tittar du på "Absolute maximum ratings" och bla Storage Temperature och Tj (Operating Virtual Junction temperature) är dessa angivna till mer normala 150C (för Si-chip)

Operating free-air temperature antar jag är omgivningens temperatur, dvs du kan köra chipet i julskinkan... (inte griljeringen dock)

[ghu]

Psynoise: Du har addera tomgångseffekt i IC och effekt i belastningen R???

En enkel analys är enligt nedan:
Antag sinusformad utspänning med toppvärdet ut=10V.
Antag att sluttransistorerna i IC:n arbetar i klass B.

Toppström it genom last är lika med toppström genom sluttransistorer: it=ut/R=10/500=0.020 A.
Ström till sluttransistorer från matningsspänning är formad som en halvvågssinus med medelvärde:
Icc=it/pi=0.020/3.14=0.0064 A.

Medeleffekt från båda matningsspänningarna Ucc till sluttransistorerna. Pcc=2*Ucc*Icc=2*20*0.0064=0.256W.

Effekt i belastning R: P=ut^2/(2*R)=10^2/(2*500)=0.1W

Effekt i sluttransistorer: Pd=Pcc-P=0.256-0.1=0.156W

Totaleffekt i IC-krets med 2 OP: Ptot=2*Pd+Ptomgång=2*0.156+0.640=0.952W

Edit: Glömde att det är 2 OP i en kapsel. Har nu korrigerat.

[psynoise]

Du har addera tomgångseffekt i IC och effekt i belastningen R???

Stämmer, men jag inser nu att det var fel, åter tack.

Tänkte man kunde kolla på förlusteffekten från ett annat håll. För Texas Intruments NE5532 gäller följande

• TJ(max) = 150º C (Operating virtual junction temperature)
  θJA (Package thermal impedance)
  • = 97 ºC/W (D package, SO)
    = 85 ºC/W (P package, DIP)
    = 95 ºC/W (PS package, SO)
  ICC(max) = 16 mA (Total supply curent, no load)

Den maximala tillåtna förlusteffekten förhåller sig sedan

• PD(max) = (TJ(max) − TA)/θJA

där TA är omgivningstemperaturen. Med 40º C varmt i apparatlådan och med ytmonterade SO operationsförstärkare fås TA = 40º och θJA = 97º C vilket ger

• PD(max) = (150-40)/97 W = 1,13 W

Utan last fås som innan beräknat av ghu förlusteffekten

• P0 = 2*VCC*ICC

där VCC är beloppet av den positiva och negativa matningspänningen.

Sedan förlusteffekt i utgångsteget likt ghus beräkningar där jag har skapat en förenklad modell.

foerlusteffekt.png

foerlusteffekt-ekv.png

Den maximala effektutecklingen i utgångssteg för VCC = 20 V och RL = 500 Ω blir

• PD(MAX) = 20²/(4*500) = 0,2 W

Tomgångseffekten blir för samma värden 2*20*0,016 = 0,64 W. Från detta fås den totala effektutvecklingen maximalt till 0,2 W + 0,64 W = 0,8 W. Då 0,8 W < 1,13 W antar jag att alla möjliga utspänningar med 500 Ω last fungerar under maximala gränstemperaturen.

Kommentar: Ganska kladdigt upplagt av mig med beteckningar som används till olika saker, men jag hoppas ni förstår ändå.

[ghu]

Psynoise:
I ditt uttryck för effekt från matningspänningen ska det vara:
Ps=Vcc*Imedel.
Detta framgår av din integral men kan också inses från principen att det bara är frekvenskomponenter i strömmen som har samma frekvens som spänningskällan som kan bidra till effekten. Eftersom likspänningskällan har frekvensen 0 Hz är det alltså bara likströmskomponenten (Imedel) som bidrar till effekten.


I databladet för bl a NE5532 står det under Absolute Maximum Ratings:
"Operating at the absolute maximum TJ of 150°C can affect reliability"
Man bör alltså inte köra kretsarna med TJ =150°C.

Edit: Eftersom alla uträkningar ovan om förlusteffekt är gjorda "worst case" med maximal tomgångsström 16 mA och belastningsresistans 500 ohm, verkar förlusteffekten inte vara något problem. Om man förväntar sig hög omgivningstemp får man väl selektera de kretsar som har lägre tomgångsström eller köpa SE5532 om den går att få tag på, alternativt välja NE5534.

Apropå NE5534 och NE5532. Finns det någon variant av dessa med en OP i kapseln som är internt kompenserad såsom NE5532 så att den klarar en gångs förstärkning?

[pern]

Om man använder en JFET OP borde man väl kunna skippa C3 + C4 ?

[psynoise]

Tror tyvärr inte det, offsetspänningen på utgången kommer ställa till det oavsett typ av operationsförstärkare. Dock kanske man skulle kunna använda endast en av dessa kondensatorer istället om man använder JFET-ingång. En snabb tanke från mig säger då att man kan placera denna kondensator mellan R4 och R5 närmst utgången för att fortsatt även koppla likström till den negativa ingången. Fast generellt ser jag nog endast användning för operationsförstärkare med JFET när man har utrymmesbrist på kretskortet. Men helt klart en bra ide!

[pern]

Vore smidigt om det gick. Typ detta (ej optimerade värden)

[psynoise]

Prova att sätta en liten likspänning på någon av ingångarna hos operationsförstärkaren för att modellera offsetspänning. Mät sedan om det finns någon likspänning över R2. Jag tror tyvärr att det kommer bli problem.

[psynoise]

Dock kanske man skulle kunna använda endast en av dessa kondensatorer istället om man använder JFET-ingång. En snabb tanke från mig säger då att man kan placera denna kondensator mellan R4 och R5 närmst utgången för att fortsatt även koppla likström till den negativa ingången.

Inser nu tyvärr att detta inte skulle fungera. Sålänge det finns någon likspänning på utgången måste både C3 och C4 spärra likströmmar. Även om jag tänkte C3 som spärr mot biasströmmar från början kommer alltid R4 att koppla likström till den negativa ingången och således behövs även C3 sålänge vi har R4.