¿Es la única forma de conducir un altavoz con un riel positivo y negativo?

No tengo mucha experiencia con el audio, pero supongo que un altavoz necesita un voltaje positivo y negativo para funcionar.

Un altavoz es (típicamente) un dispositivo de dos terminales, por lo que simplemente requiere un voltaje entre los terminales.

Lo que quiere asegurarse de hacer es eliminar cualquier voltaje constante ; desea voltaje de CA solo a través de los terminales de los altavoces.

Así, por ejemplo, puede tener un solo amplificador de alimentación acoplado al altavoz con un condensador adecuado. Por ejemplo:

En resumen, no necesita fuentes de alimentación bipolares, pero debe asegurarse de eliminar el componente de CC de la salida mediante, por ejemplo, un condensador de acoplamiento.

¿Cómo puede un condensador de desacoplamiento producir un voltaje inferior a 0V?

En el estado de reposo (sin señal), hay un voltaje en el capacitor de acoplamiento. Para ser concretos, suponga que está utilizando una sola fuente de alimentación de +5 V y que, cuando no hay señal, el voltaje en la salida del amplificador es de +2,5 V.

El capacitor de acoplamiento se carga a este voltaje cuando se enciende el amplificador, de modo que el voltaje a través del parlante sea de 0V.

Ahora, si asumimos que la capacitancia es lo suficientemente grande como para que las señales sinusoidales de interés no carguen o descarguen significativamente el capacitor, el voltaje a través del capacitor de acoplamiento es efectivamente constante .

Por lo tanto, si la salida del amplificador 'baja' a, digamos, +1V, el voltaje a través del altavoz es:

En otras palabras, el voltaje de reposo a través del capacitor de acoplamiento se resta del voltaje de salida del amplificador para encontrar el voltaje a través del altavoz.

Según los supuestos anteriores, el condensador actúa como una batería de 2,5 V y esta es la fuente del voltaje negativo.

Sí, los altavoces funcionan mejor cuando no se incluye ningún componente de CC en la señal con la que se activan. Hay varias formas de controlar un altavoz desde un solo suministro:

1. Para corrientes pequeñas, hazlo de todos modos. Solo tiene un suministro de 5 V, por lo que colocar el altavoz entre un transistor y el suministro funcionará bien para una prueba simple o un proyecto casero. Para un altavoz típico de 8 Ω, tendrá unos 100 mA de corriente de reposo. Eso no es genial, pero para un experimento único rápido funcionará.

2. Ponga un condensador en serie con el altavoz. Necesitará una salida de baja impedancia que pueda funcionar en ambos sentidos. Debe sentarse en la mitad del suministro y poder girar la mayor parte del camino hacia los rieles de suministro y tierra. El altavoz está conectado entre este punto y tierra con un condensador en serie.

   El gran problema aquí es que el límite debe ser bastante grande. Para obtener 8 Ω a 20 Hz se requiere 1 mF. Eso es factible. Para algo como esto, probablemente no le importe HiFi, por lo que puede relajar el requisito de baja frecuencia y salirse con la suya con un condensador más pequeño. Tenga en cuenta que la tapa puede ser electrolítica ya que el voltaje siempre tendrá una sola polaridad.

3. Usa un transformador. Hay transformadores de audio diseñados para este propósito. Tienen suficiente margen magnético en el núcleo para tolerar cierta corriente de polarización y aun así poder proporcionar suficiente oscilación en ambas direcciones. La salida del transformador es inherentemente CA, que luego se utiliza para impulsar el altavoz.

   Una ventaja adicional de este esquema es que obtiene una conversión de impedancia de forma gratuita. No tiene que usar un transformador 1: 1, por lo que la impedancia que debe conducir el amplificador (al primario del transformador) no tiene que ser la impedancia del altavoz.

4. Utilice una salida de puente. Se trata de dos amplificadores de potencia con la señal invertida entre los dos. Uno eleva un lado del altavoz mientras que el otro eleva el otro lado del altavoz en la misma cantidad al mismo tiempo. Este método tiene la ventaja adicional de tener 4 veces la capacidad de potencia en el mismo altavoz. Esta es una de las razones por las que este método es común en los sistemas de bajo voltaje.

   Con una salida de un solo extremo y un suministro de 5 V, el altavoz puede funcionar como máximo con ±2,5 V, que es 1,8 V RMS. Eso en 8 Ω es solo 390 mW. Con una salida de puente, el altavoz se puede conducir a ±5 V, que son 3,5 V RMS, lo que puede generar 1,6 W en el mismo altavoz de 8 Ω.

Tiene razón en que, por lo general, no es una buena idea aplicar CC a un altavoz. Sin embargo, puede evitar la necesidad de un suministro negativo utilizando un transformador para acoplar la salida de su amplificador al altavoz. El transformador también permitirá la máxima transferencia de potencia haciendo coincidir la impedancia del altavoz con el amplificador.

En general, las diversas respuestas aquí son bastante correctas. El problema del voltaje cero con un altavoz es mecánico: el cono está diseñado para moverse tanto hacia adelante como hacia atrás dentro del imán, y aplicar solo voltaje positivo reducirá a la mitad el movimiento disponible y empujará el resto hacia una banda de alta resistencia mecánica como el cono. se acerca a su límite de estiramiento hacia adelante o golpea el imán detrás, dependiendo de la forma en que lo conecte.

Sin embargo, claramente no está construyendo un cine en casa de alta fidelidad ni preparándose para el próximo concierto de Spinal Tap: los amperios de 5 voltios no llegan a 11. Así que simplemente agregaría un condensador conveniente (y opcional) y sobreespecificaría el altavoz. A 5v, casi cualquier altavoz en su catálogo más cercano estará muy por encima de lo que necesita o lo suficientemente barato como para que no le importe.