Para empezar, necesitas algo que pueda empujar y tirar de tu altavoz. Este "algo" se llama etapa de salida. (Lo que implica que hay más de una etapa, por cierto.) En términos generales, para un buen rendimiento esto suele significar dos dispositivos activos, no uno.
Incluso puede significar cuatro de ellos, si los configuras en un puente H; también conocido como carga atada a un puente (BTL). Puedes mirar el TDA8551 para un ejemplo de \$1\:\textrm{W}\$ Amplificador estilo BTL. Una de las principales razones para considerar un BTL es que se puede obtener más potencia de un solo raíl de alimentación. En su caso, con \$5\:\textrm{V}\$ Esto podría ser una ventaja útil. Pero hacerlo desde cero y no usar un CI conlleva complejidad. Así que está fuera de la mesa.
En todos estos etapa de salida casos, la ganancia de tensión suele ser de unos un . El objetivo principal de la etapa de salida es igualar las impedancias y entregar la potencia. La potencia es tanto la tensión y corriente. Pero el enfoque habitual en este caso es ocuparse primero de la tensión, antes de que llegue a la etapa de salida, y luego centrarse sólo en mejorar el cumplimiento de la corriente en la etapa de salida. Así que una ganancia de voltaje de aproximadamente un está bien.
La topología de su amplificador es una estándar (sub-estándar y más forma de enseñanza de libro, realmente) cuando se desea la ganancia de voltaje. No conducirá bien un altavoz. No está diseñado para entregar la energía en un \$8\:\Omega\$ altavoz. Y prácticamente no lo hará. Se ajusta más a una etapa anterior. No lo usemos, por ahora.
(Podría ser posible diseñar un amplificador de un BJT para que funcione con tu altavoz, pero estoy casi seguro de que también necesitarías un transformador a menos que quisieras hacer funcionar las cosas en clase A, con una corriente continua considerable, un recorrido limitado del altavoz y probablemente algunas distorsiones bastante extrañas por las asimetrías mecánicas. No voy a abordar ninguno de estos aquí).
Examinemos primero lo que tenemos. Se quiere utilizar \$5\:\textrm{V}\$ para su fuente de alimentación. También es una fuente única. Cuando se utiliza un solo carril de suministro, la potencia disponible es esta:
$$P = \frac{V^2}{8 R}=P$$
Eso suponiendo que podamos usar todo de la tensión de alimentación y entregarla al altavoz. Pero no se puede. Lamentablemente, hay que aspirar cerca de un voltio de cada lado sólo para mantener los dos BJTs necesarios fuera de la saturación. Ahora, eso es una cosa muy mala con sólo \$5\:\textrm{V}\$ para trabajar. Así que tenemos que hacer algunos compromisos serios. Voy a dejar de lado sólo \$\tfrac{1}{2}\:\textrm{V}\$ para cada lado, dejando una estimación de \$4\:\textrm{V}\$ para trabajar. Eso debería ser habitable, y dado el mísero suministro de energía con el que hay que trabajar, no hay muchas opciones realmente. Este proceso de pensamiento significa que no podemos esperar más que \$63\:\textrm{mW}\$ de potencia de salida en un \$8\:\Omega\$ orador. Dado que eso está muy por debajo de una calificación muy estándar para los altavoces baratos, estamos en territorio fácil.
El esquema completo será algo así:
![schematic]()
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Hay muchas cosas que no gustan del esquema anterior. Para empezar, tuve que renunciar a otro voltio para el tercer BJT. Lo cual es mucho teniendo en cuenta lo poco que tienes, de todos modos. Una ventaja de perder ese voltaje, sin embargo, es que el conductor BJTs casi seguro que no mucho más de un pico de corriente de \$100\:\textrm{mA}\$ que está bien para casi cualquier dispositivo de señal pequeña. Así que toma lo bueno con lo malo, supongo. Por otra parte, el circuito no es realmente diseñable. Pero traté de mantenerlo en partes y si usted está dispuesto a ajustar las cosas un poco creo que puede hacer que funcione aceptablemente.
No quiero explicar \$R_1\$ y \$R_2\$ por ahora. Basta con que los ponga a caer sobre \$100\:\textrm{mV}\$ cada uno. \$C_1\$ es gran . Siéntase libre de hacerlo más pequeño y ver cómo van las cosas. No es crítico.
Dado que los BJTs tendrán corrientes de colector con picos de alrededor de \$100\:\textrm{mA}\$ En general, puedo esperar que las corrientes de base alcancen un pico en torno a \$1\:\textrm{mA}\$ . Me imagino que por gastar algo de voltaje para \$V_{CE}\$ de \$Q_3\$ yo pondría el punto medio conduciendo \$C_1\$ a cerca de \$2.8\:\textrm{V}\$ para dar el mayor rango de trabajo ( \$2.8\pm 1.7\:\textrm{V}\$ o alrededor de \$45\:\textrm{mW}\$ en el altavoz si tenemos suerte).
Así que puse \$R_3\$ para proporcionar \$8\:\textrm{mA}\$ de corriente disponible, como \$R_3=\tfrac{5\:\textrm{V}-\left(2.8\:\textrm{V}+0.7\:\textrm{V}\right)}{8\:\textrm{mA}}\approx 180\:\Omega\$ . (Puedo hacer esto como \$C_1\$ mantiene un voltaje casi constante a través de sí mismo). Esta corriente fluye hacia abajo a través de \$R_4\$ , \$D_1\$ y \$D_2\$ antes de convertirse en corriente de colector para \$Q_3\$ . Las bases de \$Q_1\$ y \$Q_2\$ tomar prestado de esta corriente, según sea necesario. \$Q_3\$ Recoge lo que sobra.
Y aquí está el problema. Usted quiere \$Q_3\$ no sólo para trabajar para conducir los BJT de salida, pero también quiere ganar de él, también. El hecho de que su emisor esté conectado a tierra significa que hay mucha ganancia (demasiada, en realidad.) Pero hay una retroalimentación negativa al rescate en forma de \$R_5\$ . Pero conseguir todo esto depende de los detalles específicos de \$Q_3\$ . Y eso significa que este circuito depende de \$Q_3\$ parámetros con los que... no podemos contar exactamente. Como el valor de \$\beta\$ por ejemplo.
Entonces, tienes que hacer algunos ajustes. En primer lugar, sin señal de entrada, ajustar el valor de \$R_5\$ hasta que se mida un valor de \$2.8\:\textrm{V}\$ en el punto medio entre \$R_1\$ y \$R_2\$ . A continuación, ajuste \$R_4\$ hasta que veas sobre \$1\:\textrm{mV}\$ a través de \$R_1\$ . Si necesita quitar uno de los dos diodos para conseguirlo, hágalo, y luego aumente \$R_4\$ para compensar eso y seguir retocando para lograr \$1\:\textrm{mV}\$ a través de \$R_1\$ . Vuelva a comprobar la tensión del punto medio para \$2.8\:\textrm{V}\$ . (Y asegúrese de que hay alrededor de \$1.4\pm 0.2\:\textrm{V}\$ a través de \$R_3\$ .)
Ahora ves por qué este circuito no es tan diseñable. \$Q_3\$ 's \$\beta\$ asuntos. Pero una vez que consigas la parte quiescente más o menos bien, entonces tienes la capacidad con el uso del potenciómetro para ajustar la ganancia justo a lo que quieres. Parte de la razón por la que necesita ese potenciómetro, también, es porque su retroalimentación negativa en \$R_5\$ tiene un doble propósito: la retroalimentación negativa y sesgo. Aun así, creo que puede funcionar. Sin embargo, este es el precio de un número mínimo de piezas.
Más diseñable sería algo como lo siguiente:
![schematic]()
simular este circuito
Aquí, \$Q_3\$ sigue cumpliendo su función principal. Pero la retroalimentación negativa va a un lado del par de cola larga( \$Q_4\$ y \$Q_5\$ ) y pueden ajustarse de forma independiente. La polarización de \$Q_3\$ se maneja casi automáticamente por la forma en que dispuse el par de cola larga, también. Puedes ajustar la ganancia jugando con \$R_9\$ -- hacerla más pequeña aumenta la ganancia al reducir la retroalimentación negativa. Si usted está realmente interesado en los detalles de diseño aquí, puedo añadir que.
Todavía hay muchas más formas de hacerlo. Pero ahora puedes ver por qué la gente sólo usa CIs hoy en día. Por ejemplo, mira el TDA8551. Es barato, fácil de conseguir, incluye un control de volumen que puedes utilizar simplemente pulsando hacia arriba o hacia abajo, y utiliza una configuración de carga en puente para sacar el máximo provecho de una pequeña tensión de alimentación. Pondrá MUCHA más potencia que los circuitos mostrados anteriormente. Y ni siquiera necesitas mucha educación para diseñar con uno.
He quitado la resistencia de 8 ohmios y la toma de tierra para poder comprobar la tensión de Vout.
