CONSTRUYA UN AMPLIFICADOR MONO DE 100 WATTS
Debido al xito delAmplificador de 100W,que no es ms que la
versinmono de nuestroAmplificador estereo de 200W, Hemos
desarrollado una versin del famoso amplificador de 100W a partir
delAmplificador de 400W mono, que tiene mucha mejor respuesta y
fidelidad que el amplificador de 100W antes mencionado.
Presentamos un Amplificador de sonido estreo de 100 watts, que
utiliza transistores NPN para los dos semiciclos. A esta
configuracin se le conoce como Amplificador Cuasi-complementario.
Este amplificador de audio es una versin mono del amplificador
conocido popularmente en nuestras costas colombianas como la zener,
Este nombre se le di gracias a que su circuito lleva un diodo zener
que estabiliza el par diferencial de la entrada. Su gran
estabilidad, potencia aceptable y baja distorsin armnica, lo hacen
ideal para amplificar preamplificador de guitarra elctrica,
preamplificador de bajo o simplemente para su uso casero.Este
amplificador de diseo compacto, se puede trabajar con una carga de
8 ohmios. Pero si lo que queremos usar una carga a 4 ohmios, es
necesario cambiar los transistores de salida2SC5200, por los
transistores2SC3858, MJL21194o2SC2922. Cuando se habla de 4 ohmios,
quiere decir que podemos colocarle 2 parlantes de 8 ohmios en
paralelo por canal.Es importante aclarar que si el amplificador
trabaja a 8 ohmios y entrega una potencia aproximada a los 100W, no
quiere decir que al trabajar a 4 ohmios se duplica. Como slo son
dos transistores de salida, no se incrementa la potencia al doble
como normalmente se cree, lo que sucede en realidad es que lo
estamos obligando o forzando a entregar ms potencia y el incremento
de potencia no superar en un 20% aproximadamente. Si coloca mas
transistores en paralelo, cada par de
transistores2SC5200adicionales pueden incrementar la potencia
aproximadamente en unos100W. Adems al aumentar los transistores,
debemos modificar la fuente de alimentacin para que provea la
energa suficiente, de acuerdo al trabajo de los transistores que se
agreguen. Si desea aumentar la potencia es necesario colocar ms
transistores en paralelo, tal como se puede apreciar en la versin
de esteAmplificador mono de 400W.
Una de las grandes cualidades de este amplificador es su gran
estabilidad. Esto se debe a la etapa de regulacin que alimenta el
pardiferencial de la entrada. Esta consiste en undiodo zenerque
puede ser desde 18, hasta 24 Voltios. Este zener va acompaado de su
respectiva resistencia de polarizacin. En este caso usamos una
resistencia de 4.7K a 1W. La etapa de regulacin antes mencionada,
mantiene estable el voltaje que llega al par diferencial formado
por los transistoresA1015. El diodo zener entrega un voltaje
estable y constante, evitando as fluctuaciones de voltaje.A
diferencia de otros amplificadores en los que el voltaje llega
directamente de +Vcc y que cuando hay variaciones en el voltaje,
tambin vara en el punto de unin de los emisores de losA1015, Este
amplificador por el contrario mantiene el voltaje correcto, gracias
a esta etapa de regulacin.Haremos un recorrido de la seal de audio,
haciendo una breve explicacin del funcionamiento de las partes del
amplificador.La seal entra por un conector de dos pines tipo (GP).
Luego pasa por un condensador de2.2 uF(C1), conocido con el nombre
de condensador de desacople DC. Este se encarga de separar el
circuito del reproductor o el preamplificador, del amplificador,
evitando que pasen voltajes DC. El valor aconsejado puede variar
desde 0.47 uF, hasta de 4.7 uF.Despus de que la seal Pasa por el
condensador de desacople, llega a un par de transistores (Q1yQ2).
Se trata de dosA1015(PNP) en configuracin emisor comn que se
encuentran acoplados por el emisor, recibiendo el voltaje de la
etapa de regulacin antes mencionada. A esta configuracin se le
conoce con el nombre de Par diferencial. La base de (Q1) recibe la
seal de audio, mientras que la base de (Q2) est al punto centro o
punto de reposo del amplificador, que finalmente es la salida de
parlante, solo que hay una resistencia de por medio, entre (Q2) y
el parlante.Los colectores estn a Vcc o voltaje negativo, por medio
de un par de resistencias de 3.3K. A su vez los colectores entregan
la seal a los transistoresC2229(Q4yQ5) que tambin estn conectados
por colector.
Los transistoresC2229(Q3yQ4), conocidos como pre-excitadores. Se
encargan de preamplificador la seal proveniente del par
diferencial.LosC2229son transistores de gran rendimiento, muy
usados en aplicaciones de video TV a blanco y negro, conmutacin de
alta tensin y como impulsores (drivers) en amplificadores de
audio.El uso de forma continua o con sobrecargas (por ejemplo, la
aplicacin de altatemperatura, corriente, tensin o cambios fuertes
de temperatura, etc), pueden causar una disminucin de su
rendimiento, incluso si las condiciones de funcionamiento estn
dentro de los valores mximos absolutos. En este caso el trabajo de
los2SC2229es bastante descansado, as que no deben calentar en lo
absoluto.Si por alguna razn estos transistores muestran altas
temperaturas, pueden ser falsificados o que hay un error en el
ensamble del circuito impreso.NOTA:Los transistores2SC2229No deben
tener una ganancia (hFE) superior a los190. De lo contrario son
falsificados. Cuando los2SC2229son falsos, hacen entrar en corto
los transistores de salida, averiando estos. Puede usar como
reemplazo el2SC1573o el2SC1921.En la fotografa observamos tres
transistores de potencia media. Son dos transistoresTIP42y unTIP41.
LosTIP42son transistores bipolares de silicio de base negativa y
losTIP41son de base positiva. Estos transistores tienen una alta
ganancia de corriente. Soportan corrientes hasta de 2 amperios, y
son ideales para aplicaciones de conmutacin. Adems son muy usados
en aplicaciones de audio y amplificadores.En este caso el
transistorTIP42que se encuentra en el centro es parte de la
regulacin de BIAS. El ajuste deBIASconsiste en regular la
intensidad que circula por los transistores de salida, cuando el
amplificador se encuentra en reposo.ElTIP41se encarga de impulsar
el transistor2SC5200del semiciclo positivo.Al momento de comprarlos
recuerde medir el beta con un multmetro que tenga funcin para
mediciones de Beta ohFE. Debe obtener un valor entre 120 y 160. Si
es menor o mayor a este valor, puede ser falsificado.El
transistorTIP42del lado derecho se encarga de impulsar el
transistor2SC5200del semiciclo negativo. De igual manera que con
elTIP41, al momento de adquirirlo mida el beta ohFE. Debe obtener
un valor entre 120 y 160. Si es menor o mayor a este valor, puede
ser falsificado.
Los transistores de salida2SC5200deben estar muy bien ajustados
y debidamente aislados del disipador, utilizando aislantes de mica
y ajustados con tornillos pasantes, arandelas y tuercas. Recuerde
apretar muy bien los tornillos, para que el calor se transmita de
los transistores al disipador y utilizar grasa siliconada.NOTA: Los
transistores de potencia originales son de ganancia baja. Para el
casi de los2SC5200, suhFEdeber estar entre 50 y 90. Recomendamos
los transistores con una ganancia con un mximo de 70. Estos dan un
excelente rendimiento.En el caso de usar transistores2SC3858, el
hFE no debe superar los 50.
El ajuste deBIASconsiste en regular la corriente que circula por
los transistores de salida, cuando el amplificador se encuentra en
reposo. Es decir que cuando el amplificador est en silencio, debe
haber cero (0) voltios a la salida a parlante. Como la idea es
hacer un amplificador de buena calidad, pero sin complicarse la
vida demasiado, este amplificador ya tiene ajustadas
lasBIASmediante una resistencia de33ohmios (R12) y dos diodos
(D2yD3). Sin embargo es importante verificar que si estn bien
ajustadas. Para esto se debe conectar el amplificador a la red
pblica, usando unaSerie con un bombilloincandescentede60Wy con el
multmetro en voltaje continuo, debemos medir en la resistencia, en
el punto donde se une con el colector delTIP42y la base delTIP41.
Deber marcar entre0.6y0.7voltios. La otra medicin se hace en el
ctodo del diodo (D2), en el punto de unin con la base delTIP42. De
igual manera deber haber entre 0.6 y0.7voltios.Cuando lasBIASestn
descuadradas puede haber distorsin por cruce, recalentamiento de
los transistores y en algunos casos se puede quemar la etapa de
salida.Por esta razn es imprescindible hacer esta medicin antes de
conectar los parlantes. Si llegado el caso no se obtienen los
voltajes correctos, revise muy bien el circuito y lea nuestra
seccin deRecomendaciones.
Al momento de usar el amplificador con respuesta plana (flat),
es necesario colocar un potenciometro entre el reproductor de
sonido y el amplificador.Como los reproductores de audio
normalmente son estreo, hemos utilizado un terminal RCA hembra
estreo. Unimos las entradas de seal L y R por medio de dos
resistencias de 2.2K. As sumamos las dos seales, convirtindolas en
una sola seal monofnica. El conector RCA se interconecta con el
potencimetro y con el conector GP, por medio de cable blindado. La
manera correcta de colocar un potencimetro es; conectando la seal
que viene del reproductor, a la pata 3 del potencimetro (de
izquierda a derecha). La pata central del potenciometro, va a la
entrada de seal del amplificador. Y la pata 1 interconecta el
tierra del reproductor y del amplificador.Si usa un
preamplificador, no es necesario hacer esta conexin, puesto que
este ya trae su propio potencimetro. El preamplificador se conecta
de su salida de seal, a la entrada de seal del amplificador.
La fuente de alimentacion de este amplificador es fuente
simtrica. Esto quiere decir que entrega un voltaje positivo, un
voltaje negativo y un tierra o TAP central que hace de punto de
referencia al momento de que el amplificador se encuentra en
reposo.Hemos usado 4 diodos de 3 amperios, interconectados de tal
manera que forman un puente de diodos.El puente de diodos se
encarga de separar los semiciclos positivos de los semiciclos
negativos y los dos condensadores rectifican estos semiciclos,
convirtiendo la corriente alterna (AC) en corriente directa
(DC).Los condensadores de la fuente pueden ser de 4700uF, hasta
68.000 uF. Si los coloca por debajo de este valor, puede perder
contundencia de bajos en alto volumen y si los coloca por encima de
6.800uF, lo nico que conseguir es gastar ms dinero.El transformador
debe construirse segn la carga que piense colocar. Si va a trabajar
el amplificador a 8 ohmios, se usa alambre un poco ms delgado que
si lo trabaja a 4 ohmios.Es un transformador con TAP central de
33+33V AC, Es decir que entre los extremos marca 66V AC. La
corriente debe ser de 3 amperios como mnimo.Para la construccin de
este transformador, hemos usado un ncleo de3.8centmetros, por4cm.
En Colombia el voltaje de la red pblica es de 120 voltios, por lo
tanto al transformador tuvimos que enrollar en el devanado
primario331vueltas de alambre calibre22y para el secundario
dimos182vueltas de alambre calibre17, detenindonos en la mitad de
vueltas del secundario y soldar un cable de salida que har
deTAPcentral. Luego se dan la otra mitad de vueltas de alambre.
Otra opcin es enrollar el alambre en doble y dar slo91vueltas.Para
los pases que tiene un voltaje de 220 en la red pblica, es
necesario dar607vueltas en el devanado primario con alambre calibre
24. El devanado secundario es igual en ambos casos.Si tiene alguna
duda sobre la construccin del transformador, lea nuestro artculo
deClculo de transformadores.Aqu podemos apreciar nuestro
amplificador terminado, listo para encajar en su gabinete. Es muy
importante que antes de encender este amplificador se hagan las
mediciones pertinentes con el multmetro. Se debe colocar el
multmetro en continuidad y medir la entrada de AC, sin conectar el
transformador y no debe marcar nada. Luego mida la salida a
parlante y tampoco deber marcar nada.
Si todo es correcto, conecte el amplificador a la red pblica
usandouna serie.NUNCA LO CONECTE DIRECTAMENTE. El bombillo de la
serie no deber prender. Coloque el multmetro en voltaje continuo y
mida la salida, deber marcar cero (0) voltios. Mida las vas las
cuales deben dar un voltaje de 0.7V y por ltimo el voltaje de la
fuente despus de los condensadores. Si estas mediciones le dan
correctamente, entonces es en ese momento que podr conectar el
parlante y una seal para probarlo.MedicionesADVERTENCIA! Antes de
encender cualquier amplificador por primera vez, es necesario hacer
las mediciones pertinentes. Esto es indispensable, a veces a la
hora de ensamblar cometemos errores que pueden llegar a daar el
circuito gravemente o sencillamente no funciona.
Cuando ya tenemos el amplificador terminado y hemos revisado
cuidadosamente el impreso a contra luz, las soldaduras y la posicin
de cada componente, debemos hacer algunas mediciones sin alimentar
el circuito. A esto se le llamanmediciones en fro.Comenzamos por
revisar la salida a parlante: No debe estar en corto o detectar una
baja impedancia. Colocamos el multmetro en la escala de
continuidad, luego se coloca la punta negra en el pin tierra y la
roja en el pin de salida positiva. Deber marcar infinito (un 1 a la
izquierda). En algunas ocasiones se puede ver una marcacin por
algunos segundos, mientras cargan los condensadores. Esto es
normal, lo importante es que finalmente mida infinito. Al invertir
las puntas tambin deber medir infinito. Si la medicin es incorrecta
(un corto o una impedancia baja), mida cada transistor de salida,
ya que puede haber alguno defectuoso. Revise las pistas del
circuito impreso y si est usando red de zobel, revsela tambin.
Otra medicin necesaria antes de conectar el amplificador a la
red pblica, es revisar que no haya continuidad entre los
transistores de salida y el disipador. De haber continuidad puede
quemar los transistores al momento de encender el amplificador.La
parte trasera de todo transistor de potencia est unida con el
colector, que por lo general es el pin del centro. Se debe colocar
el multmetro en la escala de continuidad. Luego, con una punta
tocando el disipador y la otra en el colector de cada transistor,
comprobamos que no haya continuidad. No deber marcar nada o
infinito (un 1 a la izquierda.)Si llegase a haber alguna impedancia
o conduccin, es necesario que desatornille el transistor y cambie
el aislante. Otra razn por la que puede llegar a conducir el
transistor con el disipador es que el tornillo est haciendo
contacto con la parte de atrs del transistor. Corrija el problema y
vuelva a medir.
La entrada de alimentacin, donde ser conectado el transformador
tambin debe ser comprobada. Esta medicin se hace para estar seguros
que no hay cortos entre pistas de alimentacin, los diodos
rectificadores defectuosos o alguno de los condensadores de la
fuente en corto.Se coloca el multmetro en continuidad y se mide
colocando una punta del multmetro en el tierra, que es el mismo
sitio donde ir el TAP central del transformador y la otra punta en
uno de los pines de alimentacin. No deber marcar nada. Puede que se
vean unos nmeros mientras se cargan los condensadores, pero al
final debe dar infinito (un 1 a la izquierda).Invierta las puntas y
luego mida entre el tierra y el otro pin de alimentacin. En ninguno
de los casos deber marcar impedancias o continuidad.Si llega a
haber continuidad o impedancias, revise cada diodo, mida los
condensadores y revise las pistas del circuito impreso a contra
luz. Tambin puede ser un transistor en corto.Mediciones en
calienteSi las anteriores mediciones son correctas, Podemos
conectar el amplificador a la red pblica usando una serie.NUNCA LO
CONECTE DIRECTAMENTE.Elcircuito seriees un sistema elctrico que
permite probar circuitos o aparatos, sin el riesgo de quemarlos. Si
el aparato est en corto circuito, el bombillo prende. Si el
circuito no est en corto o est abierto, el bombillo no prende o si
prende deber ser muy levemente.
Coloque los dos caimanes del Circuito Serie en las dos puntas de
entrada de corriente del transformador. Si el bombillo prende
plenamente, esto indica que hay un corto en el amplificador y deber
desconectar rpidamente y revisar minuciosamente las pistas del
circuito impreso y tambin cada componente. Si el bombillo prende a
media luz, indica que hay un consumo, que puede ser por falta de
chapas en el transformador, un corto en la etapa del par
diferencial o lasBIASdescuadradas. Revise los A1015 midiendo el hFE
de cada uno. Compruebe que los diodos D1 y D2 de la regulacin de
BIAS estn en buen estado y mida la resistencia de 33 ohmios.Si el
bombillo no prende o prende muy levemente, procedemos a hacer las
mediciones de voltajes (mediciones en caliente).
Ahora debemos medir nuevamente las salidas a parlante, slo que
esta vez en presencia de corriente circulando por el amplificador.
Coloque el multmetro en la escala de voltaje continuo (DC), y con
la punta negra en tierra y la roja en la salida, deber marcar cero
(0). Si llega a aparecer algn voltaje en la salida, puede haber
corto entre las pistas, un transistor defectuoso o algn otro
componente averiado. Revise bien el circuito impreso. Algunas veces
es necesario retirar los transistores para poderlos medir
correctamente.Medicin de la alimentacin
Para medir el voltaje de la fuente en DC, se coloca el multmetro
en la escala de voltaje DC, luego se coloca la punta roja sobre el
ctodo de cualquiera de los diodos del semiciclo positivo y
medimos.Si el transformador es de33x33V AC, el voltaje rectificado
que sale de la fuente hacia el amplificador ser de
aproximadamente+/-45voltios DC o algo ms. En este caso vemos el
voltaje positivo en45.8V DC.Si la medicin no es la correcta revise
los diodos y los condensadores de la fuente. Tambin revise el
impreso y sus pistas y lea nuestra seccin deRecomendaciones.
Ahora medimos el voltaje negativo rectificado por la fuente.
Mantenemos el multmetro en la escala de voltaje DC y se coloca la
punta roja sobre el nodo de cualquiera de los diodos del semiciclo
negativo. El voltaje rectificado que sale de la fuente hacia el
amplificador ser de aproximadamente-45voltios DC.De igual manera
que con el voltaje positivo, si la medicin no es la correcta revise
los diodos, los condensadores de la fuente, el impreso y sus
pistas.La diferencia de voltaje entre el voltaje positivo y el
voltaje negativo no debe superar los 0.4 voltios. Si esta medicin
no da los voltajes simtricos, puede haber algn condensador de la
fuente defectuoso una resistencia o algn corto entre pistas.
Observe que la diferencia fue de slo 0.1 voltio entre el voltaje
positivo y el voltaje negativo.
Ahora debemos verificar que la etapa de regulacin del par
diferencial se encuentra trabajando correctamente. Se coloca el
multmetro en escala de voltaje continuo (DC), la punta negra en
tierra y la punta roja en el ctodo deldiodo zener. Si el diodo es
de 23 voltios, pues por lgica el voltaje debe ser de
aproximadamente 23 voltios. En este caso usamos un zener
de23voltios, por eso vemos en la foto un voltaje de22.9voltios.
Recuerde que el diodo puede ser de18Va24voltios. El voltaje debe
ser del valor correspondiente al diodo zener que use.Si no aparecen
el voltaje correspondiente es porque el zener puede estar averiado
o alguno de los componentes que lo acompaan, como su resistencia
limitadora (R2). Vale la pena resaltar que siempre se debe revisar
el impreso y la posicin de cada componente.
Una medicin importante es en la unin de los dos emisores de los
transistoresA1015(Q1yQ2). Se podra pensar que si el voltaje del
diodo zener es de23voltios, debera haber este voltaje en el par
diferencial, pero no es as. Si medimos colocando la punta negra del
multmetro en tierra y la roja en la unin de los dos transistores,
el voltaje debe estar por los 0.6 o 0.7 voltios. Eso quiere decir
que el amplificador est en su punto de reposo correcto.Si el
voltaje que medimos es mayor a0.8 voltiosDC, puede haber un
componente averiado, comenzando por la resistencia de33K(R3), en
caso de que est averiada, puede dejar pasar mas voltaje de la etapa
de regulacin hacia el par diferencial, desestabilizando el
amplificador.
La ltima medicin que debemos hacer es verificar si lasBIASestn
bien ajustadas. Cuando las BIAS estn descuadradas puede haber
distorsin por cruce de frecuencias, recalentamiento excesivo y
hasta se pueden quemar los transistores de salida. Por esta razn es
imprescindible hacer estas mediciones antes de conectar los
parlantes.Se debe colocar el multmetro en voltaje DC, colocar la
punta negra en tierra y la punta roja en el ctodo del diodo (D2),
en el punto de unin con la base delTIP42(Q7). Deber haber entre 0.5
y 0.6 voltios.De igual manera, si la medicin no es la correcta,
comience por hacer todas las revisiones anteriormente mencionadas y
tambin mida losA1015. Estos deben tener unhFEde170aproximadamente.
Si elhFEes mas alto de180, losA1015son falsificados y suelen
descuadrar lasBIAS.
La otra medicin deBIASSe hace con el multmetro en voltajeDC, se
coloca la punta negra en tierra y la punta roja en la resistencia
de 33 ohmios, en el punto donde se une con la base del
transistorTIP41(Q6) y el colector delTIP42(Q5). Deber haber
entre0.6y0.7voltiosDC. Si el voltaje es menor a 0.6 voltios o mayor
de 0.8V, revise muy bien el circuito o cambie la resistencia de 33
ohmios por una de 10 ohmios. Si el problema persiste, revise que
todos los transistores sean originales, midiendo en cada uno su
hFE. Revise las pistas del circuito impreso a contra luz.Si todas
las anteriores mediciones le dieron correctamente, entonces es el
momento de probar el amplificador. Ya puede conectar el parlante y
una seal de audio, proveniente del reproductor de su gusto.
