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Construir un amplificador para auriculares utilizando el amplificador operacional discreto SS2590 Pro de Sparkos Labs puede llevar tu experiencia de audio a un nivel superior.
Este Op Amp es conocido por su alta calidad sonora y capacidad para manejar cargas complejas, como las presentadas por auriculares de alta impedancia.
¿Por qué utilizar el SS2590 Pro de Sparkos Labs?
Puede parecer inusual sugerir el uso de amplificadores operacionales en un circuito amplificador para auriculares. Y créame, la mayoría de los amplificadores operacionales no están diseñados para esta función, ya que tienen una capacidad limitada para conducir corriente. Sin embargo, el SS2590 es una excepción, ya que puede manejar hasta un cuarto de amperio y operar con tensiones de alimentación de +/-24V, lo que lo hace muy adecuado para esta aplicación con algunos circuitos simples.
Los amplificadores operacionales generalmente están diseñados para manejar cargas puramente resistivas, pero los auriculares no se comportan de esta manera. De hecho, los auriculares se consideran cargas reactivas, lo que significa que poseen una inductancia significativa en las bobinas de voz y una capacitancia en el cableado, además de la resistencia del cable de la bobina. Estas características no son del agrado de los amplificadores operacionales. Forzar a un amplificador operacional a manejar este tipo de cargas reactivas suele provocar inestabilidad y oscilaciones a altas frecuencias. El truco para estabilizar un amplificador operacional cuando se enfrenta a una carga reactiva radica en la adición de una resistencia adicional (Riso), como se muestra en los circuitos a continuación. Estos son los mismos circuitos que utilizamos en la etapa de salida del amplificador de auriculares Aries de Sparkos Labs.
El SS2590 es un amplificador operacional discreto que ofrece una calidad de sonido superior en comparación con los op-amps integrados convencionales. Está diseñado para manejar cargas reactivas, lo que lo hace ideal para aplicaciones de audio, especialmente en amplificadores para auriculares. Su capacidad para entregar una alta corriente de salida garantiza que puede manejar auriculares con diferentes impedancias sin distorsión.
¿Qué necesitas para construir un amplificador de auriculares DIY con el SS2590?
Para construir un amplificador para auriculares con el SS2590, necesitarás los siguientes componentes:
- SS2590 Pro Discrete Op Amp: El corazón del amplificador.
- Resistor de aislamiento (Riso): Este resistor se coloca en serie con la salida para asegurar la estabilidad del amplificador al manejar la carga inductiva y capacitiva de los auriculares.
- Fuente de alimentación dual: Necesitarás una fuente de alimentación que proporcione ±15V o ±18V, dependiendo de la configuración y los requerimientos del Op Amp.
- Condensadores y resistores de alta calidad: Es crucial utilizar componentes pasivos de buena calidad para mantener la integridad de la señal.
Configuración No inversa
Una configuración no inversa es una de las formas más comunes de usar el SS2590 en un amplificador para auriculares. Esta configuración permite una ganancia estable y una buena respuesta en frecuencia. El Riso se coloca entre la salida del Op Amp y la carga (auriculares) para evitar oscilaciones.
En la imagen inferior, podemos observar una configuración típica de un amplificador operacional no inversa, con la adición de la resistencia Riso para manejar audífonos. Riso evita que la salida del amplificador vea la carga reactiva que presentan los audífonos, asegurando su estabilidad. Es importante notar cómo la resistencia de retroalimentación (R1ganancia) está conectada al otro lado de Riso, y cómo Riso está incluida en el lazo de retroalimentación. Esto obliga al SS2590 a "superar" la resistencia Riso, evitando que forme un divisor de voltaje con los audífonos. Además, mantiene un alto factor de amortiguamiento, permitiendo que el amplificador tenga un control firme sobre las bobinas de los audífonos.
Riso debe ser una resistencia de potencia con una capacidad de 3 a 5 vatios, ya que soportará la corriente que demandan los audífonos. Las resistencias de hilo bobinado son una buena opción para esto.
El capacitor Cpole, que también se utiliza para garantizar la estabilidad y establecer un ancho de banda, normalmente iría en paralelo con R1ganancia. Sin embargo, con la adición de Riso, se debe conectar de manera diferente, uniéndose entre la entrada negativa del amplificador operacional por un lado, y la salida del mismo por el otro. Se suele ajustar el valor de Cpole para obtener una frecuencia de corte de unos cientos de kHz. En el circuito que se muestra a continuación, con los valores mostrados, esto resulta en aproximadamente 234 kHz.
Circuito amplificador de audífonos usando el SS2590
Algunos otros detalles del circuito mencionado es que tiene una ganancia de 3 con los valores actuales. La ganancia se puede modificar fácilmente ajustando el valor de R1ganancia según las necesidades. Dado que los audífonos son considerados una "carga exigente" que requiere decenas o cientos de miliamperios para funcionar, se puede optar por usar capacitores electrolíticos de 100uF (Cbyp1 y Cbyp2) en los rieles de la fuente de alimentación. Normalmente también se agregarían capacitores cerámicos X7R de 0.1uF en paralelo con estos, pero el amplificador operacional pro discreto SS2590 ya los tiene incorporados, por lo que no es necesario añadirlos externamente.
Habrá un flujo considerable de corriente en la tierra de los audífonos, así como en el lado de tierra de R2ganancia. Estas conexiones de tierra deben regresar a los capacitores principales de la fuente de alimentación utilizando un esquema de enrutamiento en estrella.
Implementación de Modo Balanceado
Para aplicaciones que requieren una mayor potencia de salida, puedes considerar la implementación de un modo balanceado. Este enfoque utiliza dos amplificadores operacionales en una configuración diferencial, proporcionando así una mayor capacidad de manejo de corriente y una reducción en el ruido.
A continuación os mostramos un circuito para implementar el modo balanceado. Es esencialmente el mismo circuito descrito anteriormente, pero con un segundo SS2590 añadido que funciona en modo de inversión con ganancia unitaria para manejar el otro lado de los audífonos. Este segundo amplificador operacional inversor también incluye una resistencia Riso y componentes de ajuste de ganancia similares. Dado que este amplificador operacional simplemente toma la salida del primero y la invierte, su ganancia debe estar configurada en unidad. Los valores de R1 y R2 logran esto, ya que la ganancia de un amplificador inversor es igual a R1 / R2.
Un circuito amplificador para audífonos que funciona en modo balanceado (también llamado "modo puente") puede duplicar la oscilación de voltaje hacia los audífonos. Esto puede ser útil si los rieles de la fuente de alimentación son bajos o si la impedancia de los audífonos es de varios cientos de ohmios.
El diseño de un amplificador para auriculares con el SS2590 no es complicado, pero requiere una atención cuidadosa a los detalles, especialmente en la selección de componentes y en el diseño del circuito impreso (PCB). Un buen diseño garantizará que el amplificador pueda manejar cualquier tipo de auricular, proporcionando un sonido limpio, detallado y potente. Si necesitas asesoramiento personalizado no dudes en ponerte en contacto con nosotros.
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