ARTÍCULO
DE
PORTADA
En fiestas y reuniones en las que asiste mucha gente y es preciso un sistema de audio eficiente, se nece sita una etapa de potencia elevada con buen rendi miento y poca distorsión. En lugares cerrados, algu nas estimaciones preliminares pueden determinar que dicha etapa debe ser capaz de proveer de 0,5W a 1W de salida por cada persona que asiste a un evento y siempre que los bafles se coloquen en forma adecuada. Claro está que las dimensiones del lugar tienen mucho que ver pero a rasgos generales podemos tomar esta regla. En este artículo presen tamos tres etapas de potencia y un preamplificador que puede ser empleado en cualquiera de ellas. Las tres configuraciones han mostrado un excelente desempeño y su montaje no reviste consideraciones especiales. La construcción de la etapa de potencia de 400W es la de mayor potencia ofrecida y con ella es posible abastecer de sonido a más de 500 perso nas reunidas para algún fin en común. Para pequeñas reuniones también ofrecemos un amplificador en base a integrados de Philips capaz de ofrecer 25W por canal y si desea un circuito intermedio, también puede construir el amplificador de 60W diseñado por el Ing. Picerno y que también reproducimos en esta nota. Ing. Horacio Daniel Vallejo e-mail: hvquark@webelectronica.com.ar Amplificador Estéreo de 25W por Canal En base a sugerencias de Philips, proponemos el armado de un amplificador de audio de alta potencia y excelentes características de bajo costo y fácil montaje. Nuestro equipo es capaz de proveer una potencia real de salida superior a 25W por canal (100W de pico en una versión estéreo) con el uso de un solo circuito integrado (por canal) y un transistor en la etapa ecualizadora. El amplifi-
cador es de excelente desempeño y requiere pocos componentes externos. Para una versión estereofónica, con la cual se conseguiría una potencia total de 50W, el costo del circuito electrónico completo (sin gabinete ni accesorios), no supera los 40 dólares incluyendo la fuente y el ecualizador propuesto. En líneas generales podemos describir nuestro amplificador estéreo con circuitos integrados de la siguiente forma: Saber Electrónica Nº 244
5
Artículo de Portada Partiendo de un integrado TDA 1510, que contiene, en su interior, dos amplificadores independientes (figura 1), hacemos su conexión en puente y con esto cuadruplicamos la potencia total del sistema. Así, si cada amplificador proporciona en verdad 12,5W, con el montaje en puente obtenemos 25W, lo que corresponde a un total de 50W para el amplificador en versión estereofónica, lo que significa más de 70W musicales y casi 120W de pico. La entrada de este amplificador posee un ecualizador con control de volumen, graves y agudos, del tipo activo con un transistor, lo que permite trabajar con señales de baja intensidad, como las provenientes de cápsulas fonocaptoras o sistemas de CD, además de las señales de mayor intensidad, como las provenientes de mixers, tapedecks o sintonizadores de AM y FM. La salida es de 4Ω, lo que permite la conexión de baffles comunes tanto de esta impedancia como también de 8Ω. Si bien el TDA 1510 puede operar con 2Ω, caso en que inclusive su potencia aumentaría, por medida de seguridad para garantizar mayor durabilidad del aparato, no recomendamos su uso. Una característica importante del aparato es su tamaño bastante reducido, lo que además de facilitar su montaje permite obtener un aspecto muy agradable, principalmente si el lector es habilidoso en la confección de gabinetes acústicos adecuados. Debemos observar el reducido número de componentes externos, lo que hace bastante accesible el montaje, incluso a los lectores que todavía no se consideran maestros en electrónica. Si al lector realmente le gustan los aparatos de audio y está sintiendo la falta de uno en su casa. En el interior de la cubierta del TD1510 existen dos amplificadores independientes que pueden proporcionar 12,5W de potencia en cargas de 2Ω y que admiten tensiones de alimentación situadas entre 9 y 18V. Podemos
TABLA 1 Potencia de salida (W)
Tensión de alimentación (V)
BTL con capacitores de bootstrap (sobretensión) 24 14,4 Estéreo con capacitores de bootstrap 2x7 14,4 2 x 12 14,4 Estéreo sin capacitores de bootstrap 2x6 14,4
6
Saber Electrónica Nº 244
conectar dos amplificadores en puente y, en este caso, obtenemos con carga de 4Ω, 25W aproximadamente, y en carga de 2Ω. Está claro que cada integrado de este tipo debe ser dotado de un buen disipador de calor y esto ya está previsto en su formato. En nuestro caso usamos como disipadores, dos trozos rectangulares de aluminio común, pintados de negro, con 10 x 5 cm de largo y ancho, y 6 mm de espesor. Los circuitos internos del TDA 1510 son amplificadores en clase B que pueden ser usados en la excitación de cargas hasta 16Ω. Cada uno puede operar como para estéreo o mono en puente (BTL). Vienen en cubierta plástica SIL de 13 pins con los pins doblados para el formato DIL. Otro circuito integrado de la familia TDA 1510 de Philips, es el TDA 1515A, el cual posee mejores características y del que se puede obtener una mayor potencia de salida. Entre las características más notables podemos nombrar:
* Baja tensión de offset en la salida (menor de 50mV), importante para la configuración en puente (BTL) * Ganancia de tensión en la banda de 32dB a 56dB en la configuración BTL y de 26 a 50dB en la configuración estéreo (14,4V de alimentación y 4 ohm de carga). * Excelente rechazo de "ripple" (50dB para 1kHz, Rs = 0 ohm). * Deriva de carga y protección SOAR. * Protección contra cortocircuito entre la salida y la tie rra. * Protección contra deriva térmica. * Banda de operación internamente limitada para rechazo de interferencias de alta frecuencia. * Baja corriente de reposo (menor que 2mA) de modo de simplificar la conmutación. * Pocos componentes externos necesarios. * Corriente de "stand-by" (repaso) extremadamente baja (100µA) que permite su conmu tación vía circuitos TTL. * Salidas protegidas contra cortocir cuitos AC y DC en relación a la tierra. * Protección para el parlante en la Impedancia de carga configuración TTL. (ohm) * Salidas protegidas contra cortocir cuitos en relación a la tierra para la configuración BTL. 4 * Protección contra inversión de la polaridad de la alimentación. 4 Para una distorsión total máxima de 2 10% tenemos en la tabla 1 las características obtenidas con alimentación y cargas diferentes. 4 Ahora bien, un sistema amplificador
Artículo de Portada estereofónico no podría ser considerado completo si no poseyera control de volumen y de tono activo. El sistema que proponemos a los aficionados se muestra en la figura 1. Se trata de un ecualizador con un transistor como elemento activo. Según la posición de los controles (graves y agudos) se dosifica la realimentación del circuito en frecuencias altas o bajas, obteniéndose con esto un refuerzo o atenuación de graves y agudos. Con los potenciómetros en las posiciones medias no tenemos ni refuerzo ni atenuación de graves y agudos y, por lo tanto, la señal de entrada es reproducida según su forma original. Con el ajuste de los potenciómetros se puede, entonces, ecualizar la señal de acuerdo con el gusto de cada uno, atenuando o reforzando los graves y agudos. En la figura 2 se da el circuito completo de nuestro amplificador en la versión monoaural. Evidentemente, para construir un amplificador estereofónico se deben armar dos plaquetas unidas solamente por el control de balance. Para su construcción se requiere una placa de circuito impreso, la cual a veces resulta crítica, especialmente por la distribución de las masas, dado que de no ser la adecuada, se podrían tener zumbidos e interferencias. Vea que incluso algunos puntos, que puedan parecer extraños a los lectores, son justificados por esta sensibilidad a los zumbidos y realimentación. Es el caso del capacitor C19, que es colocado junto al integrado para evitar cualquier realimentación. Con la excepción de las fuentes de alimentación, conectores de entrada y salida, interruptor general y fusible, todos los controles y componentes son montados en esta placa, la cual se reproduce en la figura 3. Con esto se evitan las conexiones largas, y las pocas necesarias deben ser cuidadosamente blindadas. Vea que hasta incluso los controles formados por los potenciómetros deben
8
Saber Electrónica Nº 244
Figura 1
ser dotados de un blindaje especial. Esto se hace como muestra el diseño de la placa, con la conexión de un cable de tierra común de la placa al cuerpo de uno de los potenciómetros. Si no se toman todas las precauciones, se puede obtener mucho zumbido en el parlante cuando se abre el control de volumen y hasta incluso con volumen mínimo. El integrado usado es relativamente común en nuestro mercado, no ofreciendo dificultades para conseguirlo. Solamente el disipador debe ser obtenido a partir de fuentes tal vez poco comunes, como por ejemplo aprovechando un laminado de aluminio o incluso una caja. Para los demás componentes las dificultades son mínimas, pues son todos comunes. El transformador usado para la etapa de potencia proporciona una tensión de 6+6V, con
Figura 2
Artículo de Portada Figura 3
toma central (no usada), de donde con la rectificación en onda completa se obtienen cerca de 16V de pico. La corriente de 5A es importante para que se garantice la potencia máxima del sistema en la versión estéreo. De más está decir que si desea armar un amplificador monoaural, será suficiente un transformador de 3A. También, se puede utilizar un transformador de 12 + 12V con la rectificación con dos diodos solamente, o un transformador de 12V con rectificación de onda completa. Como la rectificación es en puente, los diodos precisan soportar solamente la mitad de la corriente de pico, y la tensión inversa de pico debe ser de, por lo menos, 50V para mayor seguridad, pero por esta misma razón, es conveniente utilizar diodos de 5 ó 6A. Para el filtrado se usan electrolíticos de gran valor, con tensiones de trabajo de, por lo menos, 16V. Los demás electrolíticos también deben tener una tensión mínima de trabajo de 16V. Los capacitores cerámicos
10
Saber Electrónica Nº 244
deben ser de buena calidad, especialmente aquéllos por donde pasan las señales de audio. Los capacitores con problemas de calidad pueden causar serios problemas de distorsión. Los resistores, con excepción de R1 de la fuente de alimentación para la etapa de potencia, son todos de 1/8W. R1 es un resistor de alambre de 5W de disipación mínima, el cual trabajará relativamente caliente. Los potenciómetros lineales y logarítmicos son de valores comunes, no ofreciendo problemas para su adquisición. El material complementario depende del tipo de terminación a hacer, como por ejemplo la caja, las perillas plásticas para los potenciómetros, los conectores de entrada y salida, etc. No incluimos en el proyecto lámpara o led indicador de funcionamiento, VU u otros recursos, pero basándose en otros proyectos de nuestra revista los lectores que lo deseen pueden agregarlos.
Amplificadores de Audio con Etapas de Potencia Una vez elegida la entrada de conexión del aparato, según la fuente de señal, deberemos conectar el amplificador. Y si el lector no tiene a mano una fuente de señal y quiere apelar a la "prueba del dedo", esto también es posible. Basta conectar primero el amplificador con el volumen al máximo. No debe haber inicialmente ningún sonido en las cajas usadas (sólo el clásico soplido que es señal de la potencia que está manejando el dispositivo). Vea que la elección de las cajas acústicas que usará es importante, pues de nada sirve tener un buen aparato amplificador, si las cajas no están a su altura. Los parlantes deben ser pesados, preferiblemente acompañados de tweeter, y ser capaces de soportar cada uno, por lo menos, 25W de potencia. Listo para la prueba, el procedimiento es el siguiente: Figura 4 Con fines prácticos, recomendamos fuentes independientes para el ecualizador y la etapa de potencia, dado que para un mejor funcionamiento, es necesario una fuente estabilizada en el ecualizador, debido a que se manejan señales de baja potencia. En la figura 4 se dan los circuitos eléctricos sugeridos para cada caso. Para el montaje se deben tener en cuenta las indicaciones dadas normalmente sobre el cuidado en la polaridad de los componentes, el uso de un soldador apropiado, etc. Después, basta revisar el montaje y, si no se encuentra ninguna irregularidad, sólo resta experimentar. Para la prueba de funcionamiento precisamos de una fuente de señal que puede ser un reproductor de TV, MP3, etc. Antes de conectar su amplificador, fije bien el disipador de calor de cada integrado. Entre el disipador y el integrado debe colocarse un poco de grasa siliconada para facilitar la transferencia de calor de uno hacia el otro. Vea que tenemos dos entradas que pueden usarse para cada canal. La primera (E1) que no tiene el resistor es la entrada de mayor sensibilidad, que será usada con las fuentes de pequeñas señales, o sea, cápsulas fonográficas, micrófonos, etc. La segunda (E2) que tiene el resistor de 22kΩ (incluso mayor) es usada con fuentes de señal de mayor intensidad, o sea, aquellas fuentes en que la señal ya está dotada de amplificación, como sintonizadores de FM, grabadores, tape-decks, radios, etc. El resistor sirve justamente para limitar la señal, evitando así la saturación del circuito y su consiguiente distorsión. Si el lector nota que, con su fuente de señal, al aumentar el volumen el sonido aparece distorsionado, debe aumentar el valor de este resistor R5 hasta encontrar el que le permita obtener toda la potencia sin distorsión. Con fuentes de señal elevadas, este resistor puede tener hasta más de 100kΩ.
a) Conecte inicialmente sólo el amplificador, aumen tando todo el volumen de cada canal. No debe haber "ron quido" en los parlantes. Si sucede esto, verifique las cone xiones de los cables blindados y los blindajes de los poten ciómetros. Verifique también si los capacitores de filtrado de la fuente no están malos. b) Para la prueba del dedo apoye el índice primero en el enchufe de un canal de entrada y después en el otro. En el toque debe producirse la reproducción de un sonido fuerte. La reproducción en cada canal debe ocurrir en el mismo nivel (si es que se ha decidido por el montaje esté reo). c) Si usa cualquier fuente de señal, puede conectarla. Elija una buena estación de FM, un buen disco o bien una buena cinta y ajuste el volumen en el punto en que no ocu rra distorsión. Verifique la actuación de los controles de tono. Si nota distorsión en los volúmenes elevados con fuentes de señal de alta intensidad, entonces aumente R5. Si la señal de la fuente no fuera suficiente para excitar el amplificador a su máxima potencia entonces será preciso usar un buen preamplificador. Esto ocurrirá por ejemplo si usa un micrófono dinámico o una cápsula magnética de baja impedancia. Si percibe alguna anormalidad, comience verificando si la tensión de la fuente está correcta. En C19 debe haber una tensión superior a 12V. Si la tensión estuviera más baja, entonces el problema puede estar en el transformador cuyas especificaciones no están de acuerdo, en la conexión de los diodos, o bien en R1 de la fuente de la etapa de potencia que puede estar abierto o con valor diferente del exigido. Si no hubiera ninguna señal en el parlante, experimente inyectando directamente en el control de volumen una señal de prueba. Esto puede hacerse simplemente apoyando el dedo en este terminal. Si hubiera un "ronquido", entonces el problema estará en la etapa de ecualización que debe ser verificada. Si no hubiera, el problema puede Saber Electrónica Nº 244
11
Artículo de Portada estar en el integrado correspondiente al canal que no funciona y en los componentes adyacentes. Debe recordarse que estamos trabajando con un circuito sensible de audio y que todas las conexiones por donde pasen señales deben hacerse con cables blindados y las mallas conectadas a un punto común de tierra. Sin este procedimiento pueden aparecer inestabilidades, "ronquidos" y oscilaciones que perjudicarán el funcionamiento del aparato.
Amplificador de 60W Reales de Alta Fidelidad El amplificador que describiremos fue diseñado por el Ing. Alberto H. Picerno y un informe sobre el mismo fue publicado en saber Electrónica Nº 129. Este amplificador está diseñado para fuente de 35V de doble polaridad, transistores de salida 2N3055 y excitadores TIP29/30. Pero no es la única posibilidad de armado. Si Ud. desea mayor potencia, puede utilizar una fuente de mayor tensión y otros transistores de salida. Sobre esta variante todos experimentan pero nadie cuenta la verdad. Al decir del autor, en la potencia sexual y en la salida de los amplificadores de audio todos mienten. Nosotros queremos explicar el tema develando todos los misterios y con una metodología didáctica. Empleamos todos los medios disponibles en la actualidad, para que nadie fantasee sobre la probable potencia de un amplificador al cambiarle tal o cual componente. El kit AUDI60W contiene sólo la parte de señal del amplificador; es decir que no incluye los transistores de potencia y los drivers. De ese modo le damos al lector la posibilidad de que elija la potencia más adecuada. En este apartado le damos indicaciones sobre el tipo de transistor a utilizar y la tensión de fuente recomendada. La potencia normal de 60W se consigue con +35 y 35V y transistores 2N3055 de salida excitados por TIP29 y 30. Potencias más elevadas (100W) se puede conseguir utilizando una tensión de fuente de +42V y -42V con transistores de acuerdo a la tabla 2. ____________________________________________ Tabla 2: Transistores a utilizar en el amplificador EXCITADOR PNP
EXCITADOR NPN
TRANSISTORES SALIDA
2SA 740 2SA 766 2SA 913 2SA 940 2SA 1011 2SA 1111 MJE 15029
2SC 1410 2SC 1448 2SC 1626 2SC 1669 2SC 1683 2SC 1913 MJE 15028
MJ 15001 MJ 15003 MJ 15015 MJ 15024 2SD 172 2SD 173 2SD 174
12
Saber Electrónica Nº 244
Lista de Materiales del Circuito de la Figura 2
P1, P2 - 100k - potenciómetros lineales dobles b) Fuente de la etapa de poten cia: - T1 - transformador con primario de acuerdo con la red local y secundario de 6+6V x 5A D1, D2, D3, D4 - 50V x 3A - dio dos rectificadores S1 - interruptor general C1, C2 - 4700µF x 16V - capaci tor electrolítico C3 - 0,1µF - capacitor cerámico R1 - 1R x 5W - resistor de alam bre F1 - fusible de 3A c) Fuente para el ecualizador: T1 - trafo. con primario de acuer do con la red local y secundario de 12+12V x 250mA. D1, D2, 50V x 1A - diodos recti - ficadores C1 - 4700µF x 16V - capacitor - electrolítico C2 - 100µF x 16V - capacitor electrolítico - R1 - 100 Q - TIP 29 - transistor NPN Dz - zener de 10,1V x 1W
a) Amplificador: CI-1 - TDA1515 - circuito integra do Q1 - BC548 - transistor NPN R1, R2 - 6k8 R3, R7 - 33k R4 - 4k7 R5 - 22k R6 - 180k R8 - 3k9 R9 - 1k R10, R11, R12, R17 - 100k R13, R14 - 4R7 R15 - 680 R16 - 22 R18 - 2k2 P3 - 100k- potenciómetro log. simple C1 - 1µF x 16V - capacitor elec trolítico C2, C3 - 2n2 - capacitores cerá micos C4 - 47nF - capacitor cerámico C5, C7 - 47µF x 16V - capacito res electrolíticos C6 - 220nF - capacitor cerámico C8, C11, C19 - 100µF x 16V capacitores electrolíticos Varios: disipadores de calor C9, C10, C13 - 100nF - capacito - para los integrados (ver texto), res cerámicos perillas para los potenciómetros, C12 - 330pF - capacitor cerámico conectores de entrada, cables C14 - 4,7µF x 16V - capacitor blindados, terminales de salida electrolítico para los parlantes, placa de cir PTE - parlante (4 u 8 ohm) para cuito impreso, caja, cable de ali 25W como mínimo mentación, etc. MJE 15031 2SB 608 2SB 719 2SB 720 2SB 861 2SB 1037 2SB 1085 2SB 1190 2SA 490
MJE 15030 2SD 175 2SC 2073 2SD 176 2SC 2167 2SD 211 2SC 2168 2SD 212 2SC 2344 2SD 727P 2SC 2591 2SD 1213 2SD 386 TIP 35 2SD 401 2SD 402 2SD 759 2SD 1138 2SD 1562 2SC 1089 ______________________________________________
Amplificadores de Audio con Etapas de Potencia
Queda a cargo del lector determinar el tipo de disipador a utilizar según los métodos propuestos en el artículo publicado en Saber Electrónica Nº 129 y que Ud. puede descargar de nuestra web: w w w.webelectronica.com.mx, haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave “AUDI60W”. Sin embargo, creo oportuno mencionar cómo puede hacer para medir la temperatura en los transistores de salida del amplificador. Tome uno de los transistores de salida y proceda a realizar un circuito como para medir su tensión de juntura a 1mA con un téster digital, como el de la figura 5. Tome agua corriente y colóquela en una pava u otro recipiente metálico. Coloque el transistor bajo medición dentro de la pava de modo que las patas de conexión no entren
Figura 5
en el agua. Coloque todo el conjunto sobre una llama y observe como al calentarse el agua la barrera se va reduciendo. Cuando el agua comience a hervir anote el valor de la barrera como VB100. En el mismo recipiente, o en otro, coloque una mezcla por partes iguales de agua y hielo granizado. Revuelva el hielo por un par de minutos aproximadamente y unos 5 minutos después coloque el transistor sin sumergir sus patas en el agua helada. Observe como la barrera aumenta a un nuevo valor. Anótelo como VB0. Con estos dos valores puede calcular cuántos mV por grado °C varía la barrera. Por ejemplo es típico un cambio de -2,5 mV por grado centígrado. Ahora debe colocar el transistor en el amplificador (sobre su disipador) pero no directamente, sino a través de una llave de dos polos dos posiciones. Ver la figura 6. Observe que dibujamos una etapa de salida típica con el transistor Q1 conectado con una llave, para realizar la medición de barrera. Primero debe colocar en el amplificador una señal de 1kHz, que lleve la potencia de salida al 75% del total que es donde más energía se disipa en el transistor. Luego de un tiempo adecuado como para que se caliente el transistor, se mueve la llave y el multímetro que indica el valor de fuente pasa a indicar la barrera del Saber Electrónica Nº 244
13
Artículo de Portada transistor. Si esta barrera coincide con la de medición a 100°C, la juntura se encuentra a esa temperatura, si la barrera está 10mV por debajo de VB100, la temperatura es de 4 grados menos (es decir 96°C). Cualquier otro valor lo puede sacar por regla de tres simple. En una palabra, si Ud. sabe la regla de tres simple puede comprobar si un disipador es adecuado para su equipo.
Figura 6
¿Qué significa un disipador adecuado? Es un disipador que con la temperatura ambiente máxima hace que la juntura llegue a 100°C, ni más ni menos. Si es menos tenemos un problema económico (salvo que a Ud. no le interese porque el equipo es sólo para uso personal). Y si es más significa que debe diseñar un disipador con mayor superficie lateral. La etapa de entrada se encarga de la amplificación de tensión y de la realimentación del amplificador. La realimentación consiste en tomar una señal desde la salida del amplificador, atenuarla debidamente y restarla de la señal de entrada. El amplificador de potencia no amplifica entonces la señal de entrada, sino una señal compleja que se llama señal diferencial. Todo esto se puede expresar también en forma matemática. Por ejemplo, si llamamos Ve a la señal de entrada y Vs a la señal de salida y entre la entrada y la salida colocamos una red de realimentación negativa con una atenuación At y el amplificador tiene una amplificación bruta (sin realimentación) de un valor Am. Podemos decir que la señal de salida se puede expresar de la siguiente forma: Vs = (Ve - Vs . At) Am
(1)
El paréntesis es la verdadera tensión de entrada diferencial, que al multiplicarla por la amplificación bruta del amplificador nos da la tensión verdadera de salida. Una clara aplicación de este concepto, es el caso del amplificador diferencial con una realimentación externa por red resistiva. Ver la figura 7. Observe la indicación de los voltímetros de CA. El XMM3 nos indica que el generador entrega 1V de pico al
14
Saber Electrónica Nº 244
resistor R1. Dado que el operacional tiene una elevada impedancia de entrada, la misma señal se aplica al terminal + del amplificador. Como el amplificador diferencial utilizado es una versión absolutamente virtual que tiene una ganancia de 1.000.000 de veces, se entiende que para que la salida tenga un valor comprendido entre la fuente negativa y la positiva la señal aplicada entre la entrada - y la + debe ser del orden de la decenas de µV. Observando el medidor XMM1 vemos que es exactamente de 10µV. Esto Lista del Amplificador de 60W (circuito de la figura 8) R13 - 27 R14 - Pre-set lineal de 1k Q1, Q2, Q11 - BC548 - R17, R20 - 100 x 2W Transistores NPN de uso general R18 - 15k Q3, Q4 , Q5 - BC558 - R21, R22 - 0,39 x 5W Transistores PNP de uso general R23 - 10 x 2W Q6 - BD140 - Tranasistor de C1, C7 - 150pF - Cerámico audio PNP C2 - 2,2µF - Electrolítico x 50V Q7, Q8 - BD139 - Transistores de C3, C8 - 47µF - Electrolítico x audio NPN 50V Q9, Q10, Q12 y Q13, ver texto. C4, C6 - 100µF - Electrolítico x Led 1 - Led rojo de 5 mm 50V D1, D2, D3 - 1N4007 - Diodos C5 - 220µF - Electrolítico x 50V rectificadores de 1A C9 - 0,1µF - Cerámico R1 - 220 R2, R3, R5, R7, R10, R15, R19 100 Varios: R4 - 15k Placa de circuito impreso, fuente R6 - 470 partida de ±35V, parlantes, R8 - 10k conectores, cables, gabinete, R9 - 220 etc. R11, R12, R16 - 1k
Amplificadores de Audio con Etapas de Potencia significa que el medidor del terminal negativo debería estar indicando 999.990µV. Dado que el display solo puede indicar 4 dígitos se lee el valor aproximado de 1V. Como la señal sobre el resistor inferior del atenuador (R2) es de 1V sobre la salida debe tener un valor tal que el divisor R2 R3 tenga aplicados 10V. En efecto, como se trata de un divisor por 10 podemos decir que la señal de salida del amplificador es de 10V. Así se cumple la fórmula propuesta en (1) que reemplazando indica que la tensión de salida es: Vs = (Ve - Vs . At) Am 10 V = (1 - 10,001 . 0,1) 1.000.000
(2)
Cuando la amplificación bruta es muy grande, la ganancia del amplificador tomada como Vs/Ve es la inversa de la atenuación. Esto significa que en la práctica el cambio de la ganancia bruta no modifica la tensión de salida, que solo depende de una relación de resistores. Cuando el autor explica este tema en una clase, llegado a este punto, realiza una pregunta a la clase y anota todas las respuestas en el pizarrón. La pregunta es: para qué sirve la realimentación negativa. Hasta ahora nunca me ocurrió que me dieran todas las respuestas; los alumnos sólo nombran algunas, pero se olvidan de la más importante. Piense en su respuesta y compárela luego con la siguiente tabla: a) Para reducir la distorsión b) Para ajustar la sensibilidad del amplificador
c) Para reducir el ruido generado en el preamplificador d) Para mantener fija la tensión de CC de salida (mitad de fuente) e) Para evitar oscilaciones f) Para controlar la respuesta en frecuencia (aumentar o reducir) g) Para aumentar la resistencia de entrada h) Para reducir la resistencia de salida El que siempre olvidan los alumnos es el “h”, que con mucho es el más importante o podríamos decir indispensable. ¿Por qué? Un análisis elemental da cuenta que los parlantes tienen impedancias que como mínimo son de 3,2 ohm. Por lo tanto parecería que si el amplificador tiene una impedancia de salida 10 veces menor (0,32 ohm) alcanzaría para excitarlo perfectamente sin mayores pérdidas de potencia. Y en efecto así es, en lo que respecta a la potencia, pero hay algo más importante. Con resistencias de salida del orden de los 100 miliohm los parlantes tienen una importante distorsión porque el cono no puede seguir a la señal en las transiciones abruptas que le exigen al mismo una aceleración y desaceleración inmediata. Es decir que una alta impedancia o resistencia de salida produce una elevada distorsión en el parlante y la realimentación es el medio que reduce ese factor. Tan es así, que los equipos profesionales de alta fidelidad se conectan a los parlantes con gruesos cables especiales que cuestan mucho dinero. A veces la cuarta parte del valor del bafle. Sin embargo, existe una solución mas
Figura 8
Saber Electrónica Nº 244
15
Artículo de Portada Figura 9
económica y efectiva que consiste en considerar al parlante como un resistor de cuatro terminales y alimentarlo con dos cables gruesos para llevar la potencia y dos finos para tomar una muestra de audio para la realimentación. Dada la importancia de este tema debemos dejarlo para su terminación en la siguiente entrega de esta serie
16
Saber Electrónica Nº 244
en donde indicaremos que es la realimentación a 4 hilos. En la figura 8 le brindamos el circuito completo del amplificador y en la figura 9 el diagrama de la placa de circuito impreso. Ambos dibujos corresponden a la versión que incluye un disipador en “L” que se monta directamente sobre la plaqueta.