Amplicap de 3000W

ARTICULO DE TAPA

73SA B E R EL E C T R O N I C A Nº 135

AMPLICAP 3000WAMPLIFICADOR DE AUDIO DE ALTA POTENCIA

Presentamos a continuación, el circuito de un amplificadorde audio estéreo de alta potencia para ser empleado comoetapa de salida en espectáculos musicales, es una alternati-va de uso válido como amplificador de alta fidelidad para elhogar. El sistema entrega una potencia de salida del ordende los 90W RMS por canal, lo que representa una potencia to-tal del orden de los 3000W PMPO, definición a la que nos tie-nen acostumbrados los fabricantes de audio para presentarla potencia de los equipos que comercializan. Nuestro siste-ma incluye control de tonos, control de balance, ecualizadorde entrada y vúmetro indicador de potencia de salida.

Por: Horacio D. VPor: Horacio D. Vallejoallejo

Con Controles de Tono, Balance y EcualizadorCon Controles de Tono, Balance y Ecualizador

Si Ud. arma equipos desde haceun tiempo, seguramente se ha-brá encontrado con problemas

cuando decidió montar un amplifi-cador de audio. Si la parte amplifi-cadora es muy potente, los compo-nentes son caros y críticos y esoexige un dimensionamiento óptimode la fuente de alimentación y delos disipadores.

Otro problema es el referido ala elección del preamplificador idealpara excitar la etapa de potencia. Eldimensionamiento de la fuente quenormalmente opera con tensión di-ferente de la etapa de potencia y lacombinación de características nosiempre son ideales.

También pueden producirse pro-blemas por falta de excitación, dis-torsión y hasta incapacidad de ope-rar con ciertas fuentes.

Con el objeto de eliminar todosestos problemas, "mejoramos" unproyecto completo que incluye elamplificador de salida, el preamplifi-cador universal y un vúmetro (todoen una sola placa). esta nueva ver-sión de un amplificador publicadohace varios años, presenta una me-jor respuesta en baja frecuencia parapotencias pequeñas, lo que significaque podemos contar con un amplifi-cador de alta fidelidad para emplearen el hogar.

Además de la facilidd de arma-do, se observa el empleo de transis-tores de potencia comunes en la sa-lida (y de bajo costo), además deuna fuente que no exige corrientesaltas, lo que encarecería mucho eltransformador que se use.

Tenemos una potencia de unos90 + 90W como máximo, en un cir-cuito capaz de trabajar con señalesde CDs, radio, entrada auxiliar, sin-tonizador y grabador.

Las características generales delproyecto que se dan a continuaciónpermiten una mejor evaluación desu desempeño.

a) Amplificador de potencia- Potencia de salida de musical

por canal: 90W- Potencia de salida IHF: 58W- Tensión de alimentación: 63V- Corriente máxima por ca-

na1,2A- Excitación señal/ruido: 80dB- Impedancia de entrada: 47kΩ- Distorsión armónica total a

máxima potencia: 0,15%- Impedancia de salida: 8Ω- Distorsión armónica a 25W

(1kHz): 0,01%- Respuesta de frecuencia (1dB):

20Hz a 20kHz

b) Preamplificador- Número de entradas: 3- Consumo de corriente por ca-

nal: 4mA- Sensibilidad en la entrada

magnética: 10mV- Tensión de salida (RMS): 2V

(máx.)- Control de tono tipo Baxendall:

2- Tensión de alimentación del

sector: 12V

Para explicar el funcionamiento,analicemos el circuito por etapas yaque ellas funcionan en forma prácti-camente independiente.

PreamplificadorEl circuito del preamplificador

posee básicamente 3 etapas, utilizapara eso 4 transistores de uso gene-ral (BC548 y BC549).

La llave S1 selecciona cuál de las4 entradas va a usarse. Es evidente

que para cada entrada tenemos doscircuitos idénticos, pues se trata deun aparato estereofónico.

Existe una red de resistores queprocura adaptar la impedancia decada fuente de señal de entrada delcircuito. Para el CD, por ejemplo,tenemos comúnmente una impedan-cia de entrada de 50kΩ, con una se-ñal más intensa, que por eso se ate-nua. Para la entrada auxiliar se tienetambién una atenuación dada porun resistor de 470kΩ, que forma undivisor con un resistor de 39kΩ, yaque también la señal es intensa;ocurre lo mismo para el grabador.En el caso de cápsula magnética, enque la señal es de baja intensidad,la entrada se efectúa en la etapa sinatenuación (posición 1 de la llaveS1). La señal se amplifica en unaetapa con dos transistores de altaganancia. Como se trabaja con seña-les de nivel bajo, el ruido del com-ponente se amplifica junto con elsonido y entonces debe tornarse al-guna providencia para que no apa-rezca el ruido amplificado al finaldel proceso. Eso se logra con el usode transistores de bajo nivel de rui-do y alta ganancia como el BC549 oequivalentes, como el BC239 en laetapa de entrada. El siguiente, de lamisma etapa, no necesita ser de esetipo pues se trabaja con una señalmás intensa (ya amplificada); puedeser BC548 o equivalente con elBC238.

En esta etapa encontramos uncircuito de mucha importancia,esencial para todo preamplificador:la red de ecualización.

Cuando se transmite una señalvía radio (FM o AM) se hace unacierta atenuación y refuerzo de cier-tas frecuencias para facilitar la ope-ración de los circuitos receptores y

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adecuar la finalidadde la emisión a las ca-racterísticas del oídohumano. Del mismomodo, por motivostécnicos, se graban los"discos" con refuerzosy atenuaciónes de al-gunas frecuencias y lomismo se hace en lagrabación de cintas.Para cada fuente deprograma existe una característicade respuesta de frecuencia propiade las señales.

Al efectuarse su amplificación yposterior reproducción, debemosdevolver a la señal su característicaoriginal en lo que se refiere a lacurva de respuesta, lo que se consi-gue mediante el refuerzo y la ate-nuación de determinadas frecuencia.En el caso de los discos se tiene laecualización RIAA para las grabacio-nes magnéticas y NAB que debenestar previstas en cualquier circuitode preamplificación (figura 2).

En el caso de nuestro circuito,como en todos los preamplificado-res, la ecualización se efectúa me-diante una red de capacitores y re-sistores que están conectados a uneslabón de realimentación en lasetapas amplificadoras,en el momento opor-tuno, o sea, mediantela misma llave selec-tora del tipo de señalque se está trabajan-do. Esa red está indi-cada en el diagramaen el sector "b" de lallave S1 y va de la sa-lida de la etapa alemisor del transistorQ1. La señal que tie-ne su preamplifica-

ción en esta etapa va a seguir elcontrol de volumen y luego el con-trol de tono del tipo Baxandall.

En este circuito se tiene una redde realimentación selectiva con dossectores: uno de graves y otro deagudos.

Según la posición de cada poten-ciómetro se puede reforzar o ate-nuar los graves y los agudos, segúnel gusto del oyente. En la posicióncentral del cursor de los potenció-metros, pasan las señales de toda labanda de frecuencia sin atenuaciónni refuerzo (OdB); si lo movemoshacia la derecha tendremos refuer-zo, en cambio, hacia la derecha ha-brá atenuación. El circuito se pro-yectó para que el refuerzo máximosea del orden de 18dB en 50Hz paralos graves y de 18dB en 10kHz para

los agudos, y la ate-nuación será de -23dBen 30Hz para los gra-ves y de -22dB en13kHz para los agudos.La curva aproximadaresultante se ve en lafigura 3.Este circuito tiene susalida acoplada directa-mente a la etapa deentrada de potencia.

Fíjese que el sector que describi-mos tiene una tensión de alimenta-ción relativamente baja, alrededorde 12 volt. Para la etapa de poten-cia, las tensiones y las corrientescrecen a medida que nos acerca-mos, en los transistores de salida.

El amplificador de potencia tieneuna configuración denominada cua-si-complementaria, con transistoresTexas de potencia TiP33 y TIP34.

Se proyectó este circuito de ma-nera que cada par de transistores desalida amplifique un semiciclo de laseñal. Para eso debe haber un equi-librio correcto de las etapas (paraque la señal sea simétrica) que selogra si se mantiene la tensión deVcc/2 en el punto de conexión delcapacitor de acolamiento al altopar-lante.

La señal del preampli-ficdor se aplica enton-ces al primer transistorde la etapa de poten-cia, que eleva su in-tensidad para excitarla etapa siguiente, undriver con el BC639.Este es un transistorde 1A/100V capaz deproporcionar en su sa-lida una señal de in-tensidad suficiente pa-ra excitar la etapa de



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potencia. El equilibrio de la etapade potencia en cualquier condiciónes garantizado por un circuito deprotección térmica en el que tene-mos un transistor BC548 (Q7) mon-tado en el disipador de calor de lostransistores de potencia. La corrienteentre el colector y el emisor de estetransistor ajustada para un punto dereposo ideal con un trimpot conec-tado en su base, sufre desvíos quedependen de la temperatura y man-tienen la etapa de potencia en situa-ción de equilibrio, evitará un au-mento excesivo de la corriente dereposo.

Un aumento excesivo es causade calentamiento que puede quemarlos transistores.

Cada transistor de potencia desalida es excitado en el acoplamien-to directo por un transistor de po-tencia media complementario. ElTIP34 (del tipo PNP) es excitadopor un NPN BD137, mientras que elTIP33 (que es un NPN) es excitadopor un NPN del tipo BD138.

La tensión en el punto medio dela etapa que corresponde al acopla-miento del altoparlante es, en lascondiciones de reposo, igual a lamitad de la tensión de alimentacióno sea, 30V. En los picos positivos dela señal, cuando el capacitor en se-rie con el altoparlante se carga, lle-ga prácticamente a Vcc o sea 60V,mientras que en la descarga, cuandola conducción de Q7 hay picos ne-gativos, llega a cero.

Eso significa que la tensión so-bre los transitores sufre una oscila-ción cuya amplitud llega a 60V. Paraasegurar su integridad, elegimostransistores TIP33 y 34 de la claseB, que soportan 120V de tensiónmáxima entre colector y emisor.También pueden usarse los tipos C

o D con ventaja, pero no son im-prescindibles.

Existen dos componentes impor-tantes para la estabilidad de la etapaamplificadora: con exceso de poten-cia y sensibilidad puede haber unatendencia a la oscilación del circui-to. Los capacitores C3 y C4 puedenayudar a eliminar la oscilación. Si seprodujera, aun en presencia de esoscapacitores, habrá que aumentar susvalores. Si eso no resolviera el pro-blema debemos conectar capacitoresde 220pF entre las bases de losBD137 y 138 y en las líneas negati-va y positiva de alimentación.

La siguiente es la etapa del vú-metro cuyo funcionamiento es comosigue.

El VU emplea dos transistores demodo de poder operar con señalesde poca intensidad. El control desensibilidad, único ajuste del circui-to, se efectúa con un trimpot de470Ω. El instrumento puede ser unvúmetro (microamperímetro) de 0-200µA o cerca de esto. Los capacito-res C35 y C36 determinan la inerciade operación del instrumento y pue-den alterarse si se desea modificarla respuesta de la aguja.

Este circuito se alimenta con unatensión de 12V que se obtiene de laetapa preamplificadora.

Finalmente tenemos el circuitode la fuente. Para los dos canales aplena potencia tenemos una corrien-te de 2A y ésta determina las carac-terísticas del transformador. La ten-sión del secundario es de 45V, querectificada y filtrada resulta en unacarga para el capacitor de filtro delorden de 63V.

Esta debe ser la tensión mínimade trabajo del capacitor, cuyo valorestá determinado por la calidad delfiltrado. Un capacitor de 4.700µF es

suficiente para este circuito. Los dio-dos son comunes, del tipo 1N4007 o1N4004 ya que, como la rectifica-ción es en onda completa y cadadiodo sólo conduce la mitad de lossemiciclos, tenemos una corrientemáxima media de 1A, que está den-tro de las especificaciones de estecomponente. Para mayor seguridadpueden usarse tipos de 1,5 ó 2A pa-ra 100V.

El transformador y el capacitorde filtro deben quedar fuera de laplaca principal y las pistas del cir-cuito que corresponden a la alimen-tación deben ser más gruesas.

El montaje debe efectuarse muycuidadosamente, sobre todo en elsector de entrada que debe estarbien blindado para evitar inestabi-lidades y la captación de zumbidos.El circuito completo se muestra enla figura 1. La placa de circuito im-preso se muestra en las figuras 4 y5. Esta placa debe fijarse en una ca-ja metálica por medio de separado-res, así como los disipadores de lostransistores de potencia. Los transis-tores están dotados de aisladores demica o plástico, recubiertos con gra-sa siliconada para que no se pro-duzca la conexión indebida al radia-dor, el que, a su vez, está puesto atierra por el propio montaje.

Para las conexiones de entrada,los potenciómetros de volumen y lallave selectora, deben usarse cablesblindados.

La llave S1 selectora de entradases del tipo rotatorio de 4 polos x 4posiciones y se usan dos seccionespara cada canal.

Una conexión importante en elcircuito es el control de balance queconsiste en un potenciómetro linealque equilibra la intensidad de señalen los dos canales.





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55Atención: Esta placa está al 80%de su valor real.

Una vez armado el equipo revisetodas las conexiones. Luego, utiliceun multímetro en la escala de ten-siones para corriente continua, y ve-rifique las tensiones que se estable-cen en el diagrama de la figura 1.Para los ajustes iniciales es intere-sante conectar en la salida un resis-tor de alambre de 8Ω x 35W en lu-gar del parlante.

En primer lugar verifique si latensión de la fuente está cerca de65V. Regulamos enseguida el trim-pot conectado a la base del BC639(P5), de manera de obtener en elelectrolítico C29 (punto de reuniónde los resistores del colector de lostransitores de potencia) una tensiónigual a la mitad de la tensión de ali-

mentación. Enseguida, conectandoel amperímetro en serie con la ali-mentación, regulamos el trimpot P6junto a la base del BC548 para unacorriente de reposo de 84mA apro-ximadamente.

Si al conectar el amplificdor seprodujera excesivo calentamiento deuno de los transistores o de los re-sistores de 56Ω junto a la base decada transistor de potencia, es señalde que algo anda mal con la salida;verifique entonces la aislación delos transistores respecto del disipa-dor y el estado de los mismos.

Conecte una fuente de señal a laentrada correspondiente. Si, en au-sencia de la señal, con el volumenabierto y los controles de tono en la

posición media hubiera ruido (zum-bido) u oscilación, controle antesque nada los blindajes de los cablesde entrada y, si fuera necesario, laspuestas a tierra de los capacitoresque amortiguan las oscilaciones.Acercando las manos a los cables deentrada de la señal o a los potenció-metros podemos detectar que secaptan zumbidos. Si eso ocurre enlos potenciómetros significa que hayque poner bien a tierra los blindajesde los cables.

Hechos los ajustes y comproba-do que todo está en orden, el am-plificador ya puede usarse. Deberespetar siempre las característicasen lo que respecta a las fuentes deseñal y a la carga.



LISTA DE MATERIALES

Q1 - BC549 o equivalente - transistor NPN debajo ruido.Q2, Q3, Q4, Q7 - BC548 o equivalente - transis-tor NPN de uso general.Q5 - BC547 o equivalente - transistor NPNQ6 - BC639 - transistor NPN para 100V/1AQ8 - BD137 - transistor NPN de media potencia.Q9 - BD138 - transistor PNP de media potencia.Q10 - TiP34B - transistor PNP de potenciaQ11 - TiP33B - transistor NPN de potenciaD1 - 12V o 12V6 - diodo zéner de 1WP1 - 100kΩ - potenciómetro log - doble (*)P2, P3 - 100kΩ - potenciómetro lin. doble (*)P4 - 100kΩ - potenciómetro lin - simpleP5 - 100kΩ - trimpotP6 - 100Ω - trimpot(*) común a los dos canalesR1, R6 - 47kΩR2, R4 - 470kΩR3, R5, R35 - 39kΩR7 - 56kΩR8 - 1MΩR9, R16 - 1kΩR10, R23 - 1k5R11, R21 - 68kΩR12, R33, R46 - 470 ohm (amarillo, violeta, ma-rrón)R13, R42 - 150kΩR14, R26, R27 - 220kΩR15, R24, R25, R29, R30, R32, R44 - 10kΩR17 - 820kΩR18 - 2k2R20 - 180kΩR22 - 15kΩR28, R39, R45 - 4k7

R31, R43 - 33kΩR34, R41 - 330kΩR36, R56 - 6k8R37 - 560ΩR38 - 270ΩR40 - 2k7 x 2WR47 - 22kΩR48 - 2k7R49 - 680ΩR50 - 1k8R51 - 120ΩR52 - 47ΩR53 - 68ΩR54, R55 - 56ΩR57, R58 - 0,33ΩR59 - 10ΩR63 - 1k2C1, C28 - 220pF - cerámicoC2, C4, C7, C16, C18, C19 - 47µF x 16V - elec-trolíticosC3 - 1µF x 16V - electrolíticoC5 - 3n9 - cerámico o poliésterC6 - 1nF - cerámico o poliésterC8, C11, C20, C21 - 10µF x 16V - electrolít.C9 - 150pF - cerámicoC10, C31 - 100nF - cerámicoC12, C13 - 33nF - cerámicoC14, C15 - 2n2 - poliéster o cerámicoC17 - 1n8 - cerámico o poliésterC22, C15, C26 - 47µF x 25V - electrolíticosC23 - 100pF - cerámicoC24 - 180pF - cerámicoC27 - 47µF x 50V - electrolíticoC29 - 2200µF x 70V - electrolíticoC30 - 56nF - cerámico o poliésterC32 - 100µF x 70V - electrolíticoS1 - llave de 4 polos y 4 posiciones

Varios:Placa de circuito impreso, disipadores de calorpara transistores, perillas para los potencióme-tros, gabinete para el montaje, cables, estaño,bornes de salida para los parlantes, jacks de en-trada, tornillos, tuercas, separadores, etc.

LISTA DE MATERIALES PARA EL VUMETRO(1 CANAL)Q12, Q13 - BC548 - transistores NPN de uso ge-neralM1 - microamperímetro 0-200µA (VU)D2, D3 - 1N34 - diodos de germanioP7 - 470Ω - trimpotR60 - 470ΩR61 - 2M2R62 - 5k6C33, C35, C36 - 10µF x 16V - electrolíticosC37 - 100µF x 16V - electrolíticoC34 - 100nF - capacitor cerámico o de poliéster

LISTA DE MATERIALES DE LA FUENTE (CO-MUN A LOS DOS CANALES)T1 - transformador con primario según la red ysecundario de 45V x 3A con pantalla "antidistor-sión"D4, D5 - 1N5004 o equivalente de 3A/100V C38 - 4.700µF x 70V o 100V (o dos de 2.200µFx 100V en paralelo)F1 - 3A - fusibleS2 - interruptor simple (puede incorporarse alcontrol de volumen)S3 - llave de un polo x 2 posiciones de 220Vpara cambio de red.Varios:Cable de alimentación, soporte para el fusible,cables, tornillos, tuerca, estaño, etc.

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