, Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la
Educacin
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per,
DECANA DE AMRICA)
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA
Informe DE:Amplificador de audio
CURSO : Circuitos Electrnicos
PROFESOR : Gernimo Huamn Celso
Integrantes : Vilcapoma Huamn, Lisandro Lima Per
2015
Introduccin
Una de las aplicaciones ms importantes de los transistores en
electrnica analgica es la de amplificacin de seales elctricas de
amplitud variable, tanto de voltaje como de corriente. Dependiendo
de la funcin que se pretenda realizar, los circuitos amplificadores
pueden ser de diversos tipos, tales como amplificadores de
potencia, amplificadores sintonizados, etc. A su vez, los
amplificadores constituyen la base de otros circuitos ms complejos.
Ejemplos tpicos lo forman las diferentes familias de generadores de
seal, las fuentes de alimentacin, los amplificadores operacionales,
etc. Dado la enorme amplitud de estos temas en este trabajo nos
centraremos en los fundamentos de los circuitos de amplificacin de
potencia
El sonido Como bien es conocido el sonido est compuesto por
ondas, ms concretamente por ondas sonoras. Estas constituyen un
tipo de ondas mecnicas que tienen la virtud de estimular el odo
humano por medio de vibraciones y generar la sensacin sonora en
nuestro cerebro. Estas son las causadas por un medio elstico, el
aire y se producen por el desplazamiento de las molculas del aire
debido a la accin de una presin externa. Cada molcula transmite la
vibracin a la que esta a su lado provocndose un movimiento en
cadena. As pues, el sonido es el resultado de estos
desplazamientos.
Se ha de tener en cuenta que las personas no perciben todas las
ondas sonoras, que utilizan el aire como medio de propagacin y van
a una velocidad aproximada de 300 m/s, ya que el odo humano es
sensible nicamente a aquellas cuya frecuencia est comprendida entre
los 20 y los 20 KHz, lo que se denomina espectro audible.
Los sonidos inferiores a 20 Hz se llaman infrasonidos y a los
que estn por encima de 20 KHz se les llama ultrasonidos. Este
espectro vara segn cada persona y se altera con la edad. Los
sonidos graves van desde 20 a 300 Hz, los medios de 300 a 2 KHz y
los agudos de 2 hasta 20 KHz. A su vez este espectro de subdivide
en octavas, el cual el valor mximo de cada de ellas es el doble del
de la anterior.
Estructura de una etapa de potencia o amplificacinLa etapa de
potencia es la encargada de suministrar la potencia a los altavoces
al ritmo de la seal de entrada. Los altavoces son los que
transforman la potencia elctrica en potencia acstica. En la
siguiente figura se representa como la etapa aumenta la tensin de
la seal sin perturbar la forma de onda, suministrando adems gran
cantidad de corriente.
La principal caracterstica que define a una etapa de potencia o
amplificacin es la potencia que puede entregar a la salida. La
etapa de amplificacin de potencia no tiene ciertos elementos tpicos
de los amplificadores como son los previos, selector de previos o
controles de tono.
La tpica etapa de potencia tendr una tecla de encendido, un par
de controles de nivel por ser estreo y algn dispositivo que indique
el estado de trabajo instantneo: bien leds o bien medidores de
aguja, uno por canal.
La estructura global de una etapa de potencia es la
siguiente:
A continuacin se explican en que consiste cada parte de la
figura presentada anteriormente:
Control de entrada: es el punto a donde llega la seal de
entrada. Esta seccin define la impedancia de entrada del aparato y
es donde se selecciona el nivel de amplificacin deseado. Aumenta un
poco la tensin de la seal de entrada antes de pasarla al driver.
Los mandos que controlan la potencia de salida trabajan sobre esta
etapa.
Driver: es la encargada de excitar la etapa de potencia. Para
ello amplifica mucho la seal que recibe del control de entrada para
elevar mucho su voltaje antes de pasarla a la etapa de
amplificacin.
Etapa de potencia o de salida: es la encargada de dar la
potencia necesaria a la seal. La seal que recibe tiene mucho
voltaje, pero muy poca intensidad. Esta etapa es la que proporciona
varios amperios de intensidad de corriente elctrica a la seal, sin
embargo, apenas aumenta el voltaje que traa desde el driver. Maneja
tensiones y corrientes muy elevadas y es la que ms recursos
energticos demanda de la fuente de alimentacin, es decir la que ms
consume. Esta es la etapa que se conecta al altavoz, donde se
consume la energa elctrica, transformndose en movimiento que genera
ondas acsticas y calor.
Fuente de alimentacin: es un dispositivo que adapta la
electricidad de la red elctrica general, para que pueda ser usada
por las distintas etapas.
Estas fuentes de alimentacin suelen ser simtricas. Tiene que ser
suficientemente grande para poder abastecer a la etapa de salida de
toda la energa que necesita en el caso de estar emplendose el
aparato a plena potencia. Un punto dbil de las etapas de potencia
suele ser la fuente de alimentacin, que no puede abastecer
correctamente a la etapa de salida. Por ejemplo: una etapa de
potencia estreo tiene que duplicar las tres etapas (entrada, driver
y salida) y puede usar una fuente de alimentacin para todos. Los
equipos de calidad estreo incorporan dos fuentes de alimentacin,
una por canal.
Protecciones: las etapas de potencia actuales incorporan
diversas medidas de proteccin contra avera, que son ms o menos
sofisticados en funcin de la calidad y coste del equipo. Pueden ir
desde el tpico fusible a dispositivos activos de control de
potencia
Estructura completa de un amplificador
Se ha de tener en cuenta que, los amplificadores comerciales
constan de una o ms fuentes de alimentacin, previos como controles
de balance, graves, agudos, volumen y otros, y despus las etapas de
potencia, sin estar contenidas las anteriormente dichas en esta
etapa. En el caso de existir control digital, el selector de canal
puede ir incluido en esa parte, aunque puede ser mecnico. Un extra
que se ha extendido a casi la totalidad de los amplificadores es el
mando a distancia, lo cual como se ha de suponer no es
indispensable para estos equipos, sino que lo que ofrecen es una
mayor comodidad al usuario final.Se ha visto por ahora todo lo que
los fabricantes de amplificadores comerciales ofrecen en el
mercado, pero .realmente, es necesario, que un amplificador tenga
todos estos elementos? Pues bien, la respuesta es claramente que
no, ya que cuando se empezaron a fabricar estos aparatos, estos
elementos no fueron incluidos desde un principio. Lo mnimo
necesario que tiene que tener para que pueda funcionar un
amplificador es:
fuente de alimentacin. control de volumen. pre-amplificador
(previos) etapa(s) de potencia.
El esquema ms normal de un amplificador es este:
La Fuente de Alimentacin es la encargada de transformar la
tensin de 220V en las diferentes tensiones de trabajo que necesita
el amplificador para trabajar correctamente. Existen tres partes
diferenciadas dentro de la fuente de alimentacin: el transformador
de alimentacin, el rectificador y los filtros.
El control de volumen y balance se suele hacer utilizando un
potencimetro. Una de las ventajas que ofrece es que no puede aadir
distorsin armnica a la seal, aunque por el contrario presenta la
desventaja de que si aade ruido.
La distorsin, la ecualizacin y efectos como la reverberacin se
aaden a la seal bsica de nuestro instrumento en esta parte del
amplificador. Debido a esto tendremos que ms de un 50% del carcter
del sonido del amplificador depende del diseo del pre-amplificador.
En la mayora de los amplificadores de alta gama no se incluyen
controles de graves y agudos, ya que se entiende que a este nivel
cualquier ecualizacin del sonido, para evitar reverberaciones y
para ajustar el sonido al gusto personal debe hacerse en los
altavoces.
Etapa diferencial de entrada: Proporciona ganancia, rechazo al
rizado de la fuente de alimentacin y hace que la realimentacin sea
ms eficiente.
Etapas de ganancia en voltaje: Proporcionan una ganancia en lazo
abierto mucho mayor. Esto contribuye a aumentar el ancho de banda y
reducir la distorsin cuando se aade la realimentacin.
Etapa de ganancia en intensidad: Etapa cuya ganancia en voltaje
es menor que uno, consistente en un seguidor de emisor, o fuente, o
dos complementarios.
Amplificador expandible en potencia (Hasta 1500W)
A continuacin presentamos una tabla para los transistores
2SC3858, los 2SC2922 o los MJL21194, con la cantidad de
transistores, el voltaje DC mximo de la fuente y la impedancia o
carga de parlantes permitida.
Cantidad de transistoresVoltaje mximoImpedancia mnima
2+/-55V DC8 Ohmios
4+/-60V DC8 Ohmios
6+/-65V DC4 Ohmios
8+/-70V DC4 Ohmios
10+/-75V DC4 Ohmios
12+/-80V DC2 Ohmios
14+/-85V DC2 Ohmios
16+/-90V DC2 Ohmios
24+/-92V DC2 Ohmios
LISTA DE MATERIALESTransistores Transistores 2SC3858 originales
o en remplazo MJL21194 1 Transistor 2SC5198 o en reemplazo D718 1
Transistor 2SA1941 o en reemplazo B688 1 Transistor 2SC2229 o
2SC2230 3 Transistores 1 Transistor A940 o en reemplazo el B546 4
Transistores A1015 o A872
Condensadores
6 Condensadores de 2200 uF a 80V y si son ms de 10 transistores,
coloque los condensadores de 4700 uF 2 Condensadores de 220 uF a
80V 1 Condensador de 4.7 uF a 50V 3 Condensadores de 120 pF (121)
cermicos 2 Condensadores de 470 pF (471) cermicos
Resistencias
Resistencias de 0.33 ohmios a 5W Resistencias de 4.7 ohmios a
1W, (pueden ser desde 1 ohmio) 2 Resistencias de 47 ohmios a 5W 4
Resistencias de 100 ohmios a 1W (caf, negro caf) 2 Resistencias de
22 ohmios a 1W (rojo, rojo, negro) 1 Resistencia de 2.2K a 1W
(rojo, rojo, rojo) 1 Resistencia de 6.8K a 1/2W (azul, gris, rojo)
2 Resistencias de 1.8K a 1/4W (caf, gris, rojo) 2 Resistencias de
100K a 1/4W (caf, negro, amarillo) 2 Resistencias de 15K ohmios a
1/4W (caf, verde, naranja) 1 Resistencia de 33k a 1/4W (naranja,
naranja, naranja) 1 Resistencia de 1k ohmios a 1/4W (caf, negro,
rojo)
Diodos
1 Puente de diodos de 25 amperios en adelante (de acuerdo a la
cantidad de transistores)3 Diodos 1N40071 Diodos Zener de 12
voltios (puede ser hasta 15 voltios)
Varios
Porta fusible y fusible de 4 amperios. 1 conector de 3 pines
pequeo (GP) 3 conectores de 6 pines grande (Molex) 2 Resistencias
de 10 ohmios a 1W para la Red de Zobel 1 condensador de 0.1 uF
(104) a 250V.La bobina de la Red de Zobel es de 12 espiras con
ncleo de aire de 3/8 de pulgada y alambre calibre 16 AWG. En caso
de usar transistores 2N3055 el transformador debe ser de 36+36
voltios AC Para otros transistores debe calcular el transformador.
La corriente tambin depende de los transistores.Si piensa hacer dos
etapas para tener un amplificador estreo, el amperaje debe ser el
doble.ComponentesValoresSugeridosPropsitoValor mayor que el
propuestoValor menor que el propuesto
R1100KResistencia de impedancia de entradaAumento de la
impedancia de entradaDisminucin de la impedancia de entrada
R3, R42.2K, 6.8KLimitadoras del zener y del transistor de
regulacinDescompensacin del transistor de regulacinRecalentamiento
de estas Averfa del zener o transistor
R5, R715K, 33KDivisor de voltaje polarizacin de Q3 yQ4Valores
fijosValores fijos
R6, R81.8KPolarizacin de Q3 y Q4Disminuye la gananciaAumenta la
ganancia
R91KGanancia de retroalimentacinDisminuye la gananciaAumenta la
ganancia
R10100KGanancia de retroalimentacinAumenta la gananciaDisminuye
la ganancia
R11, D1100 ohmPolarizacin de la base del transistor
Q8Descalibracion de las BIASDescalibracion de las BIAS
R12100 ohmPolarizacin del emisor del transistor
(Q7)Descalibracion de las BIASDescalibracion de las BIAS
R13, R14100 ohmPolarizacin de los transistores Pre-excitadores
(Q8 y Q9)Descalibracion de las BIASDescalibracion de las BIAS
R15, R1622 ohmLimitadoras para proteccin de Q10, y Q11)Perdida
de ganancia-
R17, R1847 ohmPolarizacin de los transistores
impulsadoresRecalentamiento de los transistores de
salidaRecalentamiento de los transistores impulsadores
R19, R204.7 ohmLimitadoras para proteccin de Q12 y Q13Perdida de
ganancia-
R21, R220.33 ohmPolarizacin y proteccin de los transistores de
salidaRecalentamiento de los transistores de salida-
R23, R2410 ohmRed de Zobel o bloqueo de oscilacinPosible
oscilacin y desestabilizacinRecalentamiento de los transistores de
salida
C14.7 uFDesacople de entrada DCAumenta el pop al encenderRecorte
de las frecuencias bajas
C2120pFDerivacin tensin de entrada de serialRecorte de las
frecuencias altas-
C3220 uFDerivacin tensin de la gananciaRealce de las frecuencias
bajasRecorte de las frecuencias altas
C4220 uFDerivacin tensin de la alimentacin par
diferencial-Posible rizado o hum
C5, C6100 pFFiltro pasa banda(Mas de 120 pF) aumento de
distorsin de frecuencias altas(Menos de 10pF) recorte de
frecuencias bajas
C7, C8470 pFProteccin de oscilacinRecorte de frecuencias menores
a 100 HzPeligro de oscilacin
C90.1 uFRed de Zobel o bloqueo de oscilacinRecalentamiento de
los transistores de salidaPeligro de oscilacin
Los valores modificables, estn en la siguiente tabla. Esta
informacin le puede ayudar a personalizar el circuito. Los
componentes que no se encuentran en la tabla, no se pueden
modificar. TRANSISTOR NPN 2SC3858
TRANSISTOR 2N3055
TRANSISTOR 2SC5198
TRANSISTOR 2SA1941
TRANSISTOR 2SC2229
TRANSISTOR 2SC2230
TRANSISTOR 2SC2073
TRANSISTOR 2SA940
TRANSISTOR A1015
