¿Buen diseño para un amplificador de audio básico de clase D sin IC?

Estoy buscando un diseño existente para un amplificador de audio de clase D bueno pero simple que use semiconductores discretos, sin circuitos integrados. El propósito es educativo, con un producto final que realmente podría ser utilizado.

  • no es de mala calidad (pero no necesitamos la mejor calidad ni competir con equipos para audiófilos)
  • potencia suficiente para impulsar altavoces de tamaño modesto (es difícil ser cuantitativo al respecto)
  • sin partes exóticas.
  • al alcance de aficionados serios, estudiantes de EE
  • no demasiado simple; no para principiantes o niños para hacer.
  • no necesita ser comercialmente viable o sobrevivir fuera del hogar de un hacker electrónico.
  • Se prefiere una pequeña cantidad de transistores, pero no es necesario recortar cada centavo o recortar gastos.
  • ilustra muy bien el funcionamiento de los amplificadores de clase D
Creo que deshacerse de los circuitos integrados entra en conflicto por completo con su objetivo de "ilustrar muy bien el funcionamiento de los amplificadores de clase D".
Construye un amplificador de clase A. Solo necesita una fuente de voltaje, 1 inductor, algunos condensadores, un montón de resistencias y algunos bjt (asegúrese de obtener un bjt de alta corriente nominal para la etapa final). No es eficiente pero suena bien.
endolito, yo también lo hubiera pensado. Excepto hasta hoy, cuando encontré algo: electronics.stackexchange.com/questions/10668/…

Respuestas (4)

He hecho esto antes (aunque solo en simulaciones) con un amplificador operacional cuádruple de alta velocidad y alta velocidad de respuesta. Entonces, hay un IC en él, pero si eres realmente anal con eso, podrías implementarlo a nivel de transistor. De todos modos, se utilizan dos amplificadores operacionales como generador de ondas de triángulo/rampa, que luego se alimentan a un tercer amplificador operacional que compara la señal de audio con esta rampa; esto genera una unidad PWM, que se aplica a un controlador de puerta MOSFET ( un controlador de transistor simple que encontré en la red) que impulsa un MOSFET que pasa corriente a pedido y se filtra según sea necesario utilizando inductores y condensadores. No tengo esquemas, pero así es como lo implementaría.

La frecuencia PWM decide la calidad del audio. El PWM de mayor frecuencia aumentará el calentamiento del MOSFET y disminuirá la eficiencia debido a una mayor tasa de conmutación, pero mejorará la calidad del audio.

Aumenté esto porque es exactamente como lo probaría yo también. Excepto, tal vez, para los controladores de puerta de los MOSFET de potencia, se pueden construir utilizando discretos sin mucho esfuerzo adicional (y una gran idea de cómo se pueden construir las etapas de conmutación). Pero los amplificadores operacionales (rápidos) para generar el diente de sierra o el triángulo y para comparar la entrada de audio definitivamente serán la mejor manera si no desea que el proyecto sea demasiado complicado.

Acabo de encontrar un diseño de referencia para un diseño de clase D que usa solo componentes discretos . Está publicado y patentado por NXP (TCFKA Philips).

No lo he construido para verificar el diseño, pero parecen usar una idea muy inteligente de hacer que el amplificador diferencial y la etapa de potencia de conmutación sean auto-oscilantes al agregar una ruta de retroalimentación capacitiva.

Aquí están los enlaces a...

Lo encontré mientras buscaba otras cosas en nxp.com, pero damas en heren , el diseño se ve tan genial que desearía tener tiempo para comenzar a piratearlo en una placa de pruebas de inmediato...

Para fines educativos, creo que está bien construir un circuito patentado sin problemas, pero no soy abogado. Aparte de eso, parece ser una combinación absolutamente perfecta para los requisitos que mencionaste.

¿Cómo sería el THD en, digamos, 90 W, digamos 20 KHz? ¿Cómo serían las cosas en una carga reactiva como un sistema de cruce pasivo de altavoces?

Probablemente esto también sería difícil de hacer sin circuitos integrados. La clase D es definitivamente más compleja que las tradicionales.

Quizás se podría permitir un chip comparador, o un simple regulador de corriente. Pero mi objetivo es cero fichas tanto como sea razonable.

Esto no satisface su restricción "sin IC", pero puede ser un buen punto de partida:

Diseños de referencia de audio de rectificadores internacionales

Puede obtener los esquemas o comprar uno de los kits (~US $ 300).

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