¿Por qué recibo ruido en la salida del LM386 cuando conecto el altavoz pero no cuando conecto una resistencia?

Responderé a sus preguntas en el orden en que las hizo.

1) Primero debe asegurarse de tener un capacitor de 470uF a 1,000uF desde el pin de alimentación al pin de tierra. Eso eliminará el efecto de 'auto-oscilación'.

2) La resistencia de 0,05 uF y 10 ohmios en la salida actúa como un desfasador, para cancelar el desfase interno causado por el propio diseño del LM386. Es común ver esto en muchos amplificadores IC.

3) El condensador en serie con la salida no solo bloquea cualquier voltaje de CC que pase por el altavoz, sino que crea efectivamente una nueva señal basada en 'CA', sin componente de CC.

4) Debido a que hay un voltaje de CC en la salida igual a la mitad de su fuente de alimentación, tiene que haber un condensador de "bloqueo" de CC con un valor lo suficientemente alto como para permitir que pasen algunos graves.

5) Puede dejar que el pin de derivación flote, pero un capacitor de 10uF a tierra (el pin recibe el cable +) puede ayudar con el ruido. Úselo solo si es necesario.

(1) ¿Por qué podría estar pasando esto?

Inestabilidad causada por la inductancia del cableado y un posible 'bucle de tierra' (cable de tierra compartido entre las señales de entrada y salida). El circuito está oscilando porque a una frecuencia particular el cambio de fase alcanza los 180°, convirtiendo la retroalimentación negativa en retroalimentación positiva. Solo sucede con el altavoz porque su inductancia provoca un cambio de fase adicional.

La hoja de datos no dice nada sobre eludir la fuente de alimentación, pero debe hacerlo de todos modos. Un capacitor de 100uF y 0.1uF en paralelo debería ser suficiente (colocado lo más cerca posible del IC). Poner un capacitor en el pin Bypass también puede ayudar.

Organice su cableado de modo que el negativo de la fuente de alimentación vaya primero al pin LM386 GND y al altavoz, y luego al circuito de entrada. Esto evita que la corriente de salida relativamente alta genere un voltaje en la tierra de entrada sensible.

(2) ¿Por qué tenemos la salida conectada a tierra a través de un condensador de 0,05 uF y una resistencia de 10 ohmios en la mayoría de los esquemas de la hoja de datos? ¿Para qué sirve esto ya que claramente no es un filtro?

Pasa por alto el altavoz a altas frecuencias, reduciendo el efecto de su inductancia.

(3) Esta es claramente una topología de amplificador de suministro único. Sin embargo, incluso si le doy una señal de pp de 100 mV, el ciclo negativo aún se muestra en la salida. ¿¿¿Cómo???

La entrada tiene un transistor PNP conectado en la configuración Emisor seguidor, por lo que puede pasar por debajo del suelo en aproximadamente 0,6 V (caída de voltaje del emisor base). Dado que el amplificador tiene una ganancia de 20, esto es más que suficiente para obtener el volumen completo en la salida.

(4) ¿Por qué la salida siempre está acoplada capacitivamente a un altavoz? ¿Es porque la señal de CC puede sobrecalentar el altavoz?

La salida se encuentra a la mitad del voltaje de suministro. Conectar el altavoz directamente desde allí a tierra provocaría un flujo de corriente continua alto. Esto podría sobrecalentar el amplificador y la bobina del altavoz, además de desviar el cono del altavoz en una dirección, lo que reduce su rango dinámico.

(5) ¿El pin de derivación se usa para evitar la degradación de la señal según los datos? Dice que este pin puede estar conectado a tierra o se puede usar un capacitor. ¿Cómo sé cuál debo hacer?

El pin de derivación se conecta a un riel de alimentación interno y no debe conectarse a tierra. La entrada no utilizada se puede conectar a tierra para evitar que capte ruido.

Un aspecto de la pregunta:

¿Por qué tenemos la salida conectada a tierra a través de un condensador de 0,05 uF y una resistencia de 10 ohmios en la mayoría de los esquemas de la hoja de datos? ¿Para qué sirve esto ya que claramente no es un filtro?

Esta es la "red Zobel". Es para estabilidad contra oscilaciones; proporciona una carga para el amplificador a altas frecuencias (lo que no hace el altavoz, al ser un inductor). Esta característica se ve muy comúnmente en los diseños de etapas de salida de amplificadores de potencia de audio.

Esta es claramente una topología de amplificador de suministro único. Sin embargo, incluso si le doy una señal de pp de 100 mV, el ciclo negativo aún se muestra en la salida. ¿Cómo?

Aunque es de suministro único, está sesgado internamente. Lo que debe recordar es que este no es un amplificador OP, aunque el símbolo esquemático se parece mucho a uno. Es útil mirar el esquema representativo de las partes internas que se muestra en algunas de las hojas de datos. Verá ciertas características, como 50$\text{k}\Omega$resistencias de polarización en ambas entradas. Estos generan un voltaje cuando la corriente de polarización fluye a través de ellos fuera de las bases del transistor. Tenga en cuenta cómo la carga del altavoz está acoplada con un gran condensador; eso es para eliminar la compensación de CC en la salida.

¿Por qué la salida siempre está acoplada de forma capacitiva a un altavoz? ¿Es porque la señal de CC puede sobrecalentar el altavoz?

Eso es básicamente todo. Pero no sólo se sobrecalienta, sino que la corriente continua a través de un altavoz genera un campo magnético en su bobina, que reacciona contra el imán del altavoz, produciendo un desplazamiento mecánico del cono del altavoz. Eso podría causar distorsión y reducir el espacio libre.

La hoja de datos del amplificador LM386 muestra un gráfico con una salida de 6Vp-p en 8 ohmios cuando el suministro es de 9V. Eso es 0.56W. Otro gráfico muestra que su calentamiento es el mismo a 0,56 W. El gráfico de voltaje de salida muestra una salida de 3Vp-p en 4 ohmios, que es solo 0.28W. Luego, el gráfico de calentamiento muestra un enorme 0.8W. Por lo tanto, no utilice un altavoz de 4 ohmios.

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