Reparación de Amplificadores de Audio » Electrónica Completa

Todo dispositivo electrnico de entretenimiento tiene un amplificador de audio. En efecto, radios, TVs, centros musicales, Home teather etc. y muchodispositivos de comunicaciones tambin como. El telfono celular, el telfono electrnico con o sin hilos, los equipos de BLU etc. Por lo tanto unreparador debe conocer los circuitos amplificadores a la perfeccin. Ud. estar pensando que en la actualidad los amplificadores estn integrados yno se necesita saber como funciona internamente un CI. Y yo le voy a responder que est equivocado. Si bien es cierto que no se puede reparar unCI por dentro, es necesario saber como funciona para entender conceptualmente la electrnica. Y en este caso particular de los push pull estdoblemente equivocado porque los amplificadores de mayor potencia estn fabricados con componentes discretos debido a que son componentes quedisipan mucho calor. As que dejemos esta discusin y pongmonos a trabajar en forma concreta. En la leccin anterior yo asegur que el proyectoentregado no era algo prctico y que luego indicaramos algn circuito mas adecuado para realizar un trabajo prctico. Mi revisor ortogrfico meescribi indicndome que mi circuito esta formando parte de su viejo Citroen 3CV al que no le puede poner radio ya que Los amigos de lo ajenole cortan la lona y se la roban. Ahora usa una radio de mano y la salida de parlante se la conecta a nuestro amplificador con excelentes resultados ycon la satisfaccin que da el hgalo Ud. mismo.

En esta leccin vamos a comenzar a utilizar un mtodo de evaluacin diferente al habitual. Le vamos a entregar archivos de WB con nuestro circuito del amplificadorpero con componentes daados. Ud. lo tiene que correr en su computadora, verificar la falla y repararlo utilizando todos los instrumentos virtuales del WB y losconocimientos adquiridos en este curso.

El nico dato que le vamos a dar adems del archivo es lo que podra decir el usuario al traer su amplificador a reparar. Esto es lo que se dice una

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Reparacin de amplificadores de audio Electrnica completa http://electronicacompleta.com/lecciones/reparacion-de-amplificadores-de-audio/

1 de 16 22/04/2015 14:40

Para medir la potencia de salida de un amplificador se necesitan tres cosas que por lo general no tiene ningn reparador. Sin embargo las tres sepueden reemplazar con un poco de ingenio y muchas ganas de trabajar bien. El ingenio corre por mi cuenta. las ganas de trabajar las tiene que ponerUd. Vamos a suponer que Ud. quiere trabajar reparando equipos electrnicos o dedicarse a la electrnica como hobbista pero de los buenos; gastandopoco pero realizando todos los pasos conducentes a armar y probar amplificadores de buena potencia. Va a necesitar:

una carga estereofnicaun generador de sealesun osciloscopio o algo que lo reemplace

Y lo primero es realizar una resistencia de carga de 8 ohms 200W. El modo mas rpido de realizarla es utilizando resistores de alambre de 25W.Como seguramente no va a conseguir resistores de 1 Ohms 25W para ponerlos en serie, lo nico que le queda por hacer es utilizar 8 resistores enparalelo de 68 Ohms 25W que dan un valor de 8,5 Ohms que se encuentra dentro de una tolerancia aceptable aunque no es lo ideal. Comoseguramente estos resistores no van a ser fciles de encontrar recomendamos otro mtodo muy simple que es utilizar alambre de cobre esmaltado deun dimetro de 0,30 mm aproximadamente. En general la fuente de este alambre es un taller de bobinado de motores. Pregunte por su barrio a ver siconsigue algn rollo con restos de alambre.

Tome 10 metros y mdalos con el tester digital bien ajustado y sin utilizar las puntas del tester.1. Simplemente estae la punta del alambre de 10 metros colquelas en los bornes del tester y apritelas con alguna cua de madera redondeada.2. Luego debe realizar una regla de tres simple del tipo: si 10 metros de alambre tienen una resistencia de x Ohms una resistencia de 8 Ohmsdeber tener z metros de alambre.

3.

La formula de calculo sera z = 10 . (8/x)4.


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(http://electronicacompleta.com/lecciones/reparacion-de-amplificadores-de-audio/attachment/reparacion-amplificadores-1/)

Fig.1 Resistencia de carga simuladora delparlante

Nota: Como valor de referencia le indicamos que 10 metros de alambre de 0,20 mm de dimetro tienen una resistencia de 6,6 Ohms. En el momentoactual todos los equipos son estereofnicos. Esto significa que Ud. debe encarar la resistencia de carga por duplicado ya que una medicin exactaimplica medir los dos canales al mismo tiempo para tener en cuenta la cada de tensin en la fuente de alimentacin que no es regulada. Por logeneral los equipos actuales son de 8 o de 4 Ohms; esto significa que si quiere tener un laboratorio bien equipado necesita 4 resistores iguales paraponerlos en paralelo de a dos y formar 4 Ohms. Ud. estar pensando que lo que le pido es muy complejo pero no tiene otra solucin mas simple omas econmica. Tambin estar pensando que nunca vio semejante artefacto en una Laboratorio de audio y es verdad. Por lo general los vatios delos amplificadores de fabricacin artesanal, son mas imaginarios que reales y los fabricantes no saben bien que potencia tiene lo que fabrican; de esemodo puede mentir mas alegremente sin tener cargos de conciencia. Ni piense en utilizar los parlantes del equipo para hacer la medicin, primeroporque si Ud. es capaz de soportar 400W reales dentro de su laboratorio debe estar sordo o lo va a estar en poco tiempo y segundo porque es


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El segundo instrumento que Ud. necesita es un generador de audio. En la entrega anterior le indicamos una solucin que implicaba el uso de lacomputadora y un programa gratuito bajado de Internet, pero tambin tiene otra solucin que es un disco CD grabado con tonos de audio y que sereproduce en un centro musical o en un DVD. No es lo mismo utilizar un equipo u otro. El centro musical es lo mas adecuado porque ya tiene bajaimpedancia de salida, debido a que posee sus propios amplificadores de audio. El problema es que la tensin de salida para el parlante es muy alta ypuede quemar al circuito de entrada del amplificador bajo medicin. Debe usarlo a travs de un control de nivel realizado segn la figura siguiente.


Fig.2 Atenuador para centro musical

Observe que representamos al centro musical con un generador de funciones al que le asignamos una tensin de salida de 30V de pico que es unvalor muy comn como tensin mxima. Al agregarle un divisor por 34 veces llevamos esa salida a aproximadamente 1V que es doble de lo que


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En una palabra que debe tomar lo que indica el tester y dividirlo por 50 para saber cual es la tensin de salida de nuestro generador casero. Es obvio que paraobtener seales menores se debe operar el control de volumen del centro musical.

El problema cuando se usa un DVD es totalmente diferente ya que el mismo no tiene amplificador interno y solo genera 660 mV con una cargade 75 Ohms aplicada en su salida izquierda o derecha. Esta tensin por lo general es suficiente porque se va a 1,32 V si se carga a altaimpedancia (por lo general las entradas de los amplificadores son de 1KOhms).Otro problema es que el DVD no tiene control de nivel de salida por lo tanto se debe colocar un potencimetro de 1 KOhms entre la salida ymasa y tomar seal del cursor.Otro problema es determinar fcilmente el nivel de salida. El nico recurso que podemos aconsejar es utilizar la Sonda de RF(http://albertopicerno.com/descargas/SondaRF/) que transforma el tester digital en un milivoltimetro y conectarla entre el cursor y masa.

Por ltimo debemos medir la salida del amplificador bajo prueba y detectar el momento en que se recorta la seal de salida. El instrumento idneoes un osciloscopio pero vamos a suponer que el lector no lo tiene. La medicin se puede realizar con un diodo 1N4148 y un capacitor tal como loindicamos en la figura 3.


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Fig.3 Medicin de tensin de recorte positiva

La idea es bajar la seal de entrada y comenzar a aumentarla gradualmente. Se observar que la tensin de salida aumenta proporcionalmente a latensin de entrada hasta que llega a cierto valor y que luego no aumenta mas. Ese valor es la tensin de recorte positiva que en este caso es de 5,3Vaproximadamente. Luego se debe invertir el diodo D1 con el fin de poder medir el pico negativo de la salida. Si el tester es de aguja se debeninvertir sus puntas. Ahora se debe comenzar un procedimiento idntico al anterior hasta que la indicacin del tester no aumente ms, esa es latensin de corte negativa que en nuestro caso es tambin de 5,3V indicando que el amplificador tiene el recorte muy parejo. Ahora solo hay querealizar el calculo de la potencia de salida que ya sabemos realizar de entregas anteriores: la tensin de pico es la menor de las dos tensionesmedidas en caso de que fueran diferentes; en nuestro caso es de 5,3V. El valor eficaz de esta tensin es Vef = 5,3V/1,41 = 3,76V y esa tensinaplicada a un resistor de 8 Ohms desarrolla una potencia Pmax = (3,76)2/8 = 1,76W Para los que no son muy duchos en matemticas calcule elvalor eficaz de la salida dividendo el valor indicado por el tester por 1,41. Luego tome el valor eficaz, multiplquelo por si mismo y divdalo por laresistencia del parlante para obtener la verdadera potencia de salida. Parece un valor muy pequeo pero no es posible aumentar la potencia de salidasi no se aumenta la tensin de fuente o se reduce el valor de la resistencia de carga o se cambia de circuito, porque este circuito est optimizado ysu potencia mxima si los transistores fueran ideales sera: (6/1,41)2/8 = 2,26W que es muy cercana a la anterior.


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tensin de entrada que se requiere para llevar al amplificador al nivel de recorte. La misma medicin anterior nos da la respuesta. El amplificadortiene una sensibilidad de 640 mV de pico o de 640/1,41 = 453 mV eficaces. Para nuestro caso alcanza perfectamente pero podra no alcanzar o serexcesivamente grande. Cmo se puede ajustar el nivel de sensibilidad de nuestro amplificador? El modo idneo es por variacin del resistor derealimentacin negativa para la CA que en nuestro caso es R6. Le pedimos al lector que modifique el valor de R6 a 4,7 Kohms y pruebe el nuevovalor de sensibilidad a recorte. Observar que la misma ser ahora de 430 mV de pico o de 305 mV eficaces. Pero no se pierde nada al reducir larealimentacin negativa? Se pierden varias cosas muy importantes. En principio podemos asegurar que aumenta la distorsin ya que la realimentacinnegativa fue agregada para reducirla y se pierde respuesta en frecuencias bajas y altas. Mas adelante vamos a ver que la realimentacin influyetambin sobre otros factores.

El alumno debe entender el concepto del rendimiento generalizado para cualquier mquina como: la energa que entrega la mquina divida la energa que consume.

Este no es un concepto electrnico sino que es un concepto mecnico que los dispositivos electrnicos deben cumplir a ultranza porque correspondea lo que podramos llamar una ley superior. Y el rendimiento debe ser siempre inferior a la unidad porque en caso contrario habramos inventado elmovimiento continuo. Muchas veces el autor observa los centros musicales procedentes de oriente que claramente indica el consumo sobre la redcomo de 200W y mgicamente tiene especificada una potencia de salida de audio de 250W+250W (estereo). Esto significa que entregan 500W yconsumen 200W. Si con un rendimiento normal menor a 1 el equipo se calienta con ese rendimiento de 500/200 = 2,5 el equipo debera enfriar. Si,busque bien porque seguramente encontrar una cubetera de hielo por algn lado. Volvamos a la realidad; nuestro equipo pertenece al mundo fsico ypor lo tanto se calentar indicando que tiene un rendimiento menor a uno. Cunto menor? Es lo que vamos a medir. Desde que ajustamos lacorriente de vaco para reducir la distorsin por cruce nuestro amplificador qued con un ampermetro en serie con la fuente. Lo dejamos colocado


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el amplificador bajo medicin sino tambin el del otro canal y deben tener ambos la carga nominal que en nuestro caso es de 8 Ohms. Si observa lafigura 3 ver que el ampermetro indica 0,25 mA aproximadamente cuando sale la potencia mxima de 1,76W. La potencia entregada por la fuenteser de 12Vx0,25A = 3W El rendimiento es entonces bastante bajo ya que solo es de 1,76/3 = 0,6 o del 60% Es decir que el 40 % de la potencia defuente se transforma en calor en los dos transistores de potencia porque 3W x 0,2 = 0,6W en cada transistor. Este rendimiento de potencia es elmnimo del amplificador en cualquier condicin? No; cuando el amplificador trabaja a menor salida tiene menor rendimiento. As que se debe realizarla medicin de rendimiento a diferentes potencias de salida para graficarlo o tabularlo. El WB nos evita el problema porque posee un watmetro quepuede realizar el trabajo por nosotros si conectamos uno sobre la salida y otro sobre la fuente.


Fig.4 Medicin de rendimiento convatmetros

Observe que el vatmetro es un instrumento de cuatro terminales, dos de corriente y dos de tensin. La seccin de corriente se conecta en serie con


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1,78 2,64 600 67

1,25 2,21 500 56

0,81 1,77 400 45

0,95 1,32 300 34

0,19 0,865 200 22

0,01 0,19 50 5

Tabla de rendimiento de un amplificador push pull bipolar Observe que los resistores de colector del driver R1 y R4 no estn conectados alvatmetro, es decir que el rendimiento real considerando la potencia de excitacin es aun menor que el considerado porque el driver maneja unapotencia considerable para poder excitar a los transistores de salida que tienen un beta relativamente bajo. El rendimiento de un amplificador realconsiderando la salida y el driver es del orden del 50%. Cuanto combustible fsil desaparece por hora en todo el mundo debido a semejantedesperdicio?

Si en un laboratorio casero de fabricacin de amplificadores, no se realizan ni las mediciones mas elementales, el lector puede imaginarse que ladistorsin es un parmetro imposible de medir porque requiere instrumental especifico. En efecto la medicin requiere un instrumento llamadomedidor de distorsin armnica total que difcilmente se encuentre en un taller de reparaciones. Nosotros solo vamos a analizar la influencia de larealimentacin en la distorsin y dejaremos el problema de construir un medidor de distorsin para mas adelante ya que realmente no es imposiblefabricarlo en forma casera, con amplificadores operacionales y ayudado por la seccin de clculos de filtros del WB. En la figura siguiente se puedeobservar la conexin del instrumental para medir la distorsin y el ajuste del nivel de entrada que como vemos fue realizado a media potencia que es


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Fig.5 Medicin de la distorsin armnicatotal

El medidor de distorsin ya est ajustado por defecto para realizar una medicin de audio a una frecuencia de 1 KHz con una resolucin de 100 Hzy con un display que indica directamente porcentaje de distorsin. Como podemos observar nuestro amplificador tiene una DTH (Distortion TotalHarmonic = distorsin armnica total) del 0,33% lo cual indica un comportamiento muy adecuado del amplificador. La distorsin es funcin de larealimentacin negativa del amplificador. Recuerde que fue agregada para evitar un apreciable apartamento de la forma de seal senoidal de entrada.El mejor modo de verificar el funcionamiento de la realimentacin negativa es reducirla a la mitad llevando el valor de R6 a 6.8Kohms, reajustandola seal de entrada al valor nominal de seal de salida y midiendo nuevamente la distorsin. Al realizar este cambio observamos que la sensibilidaddel amplificador es ahora doble de la anterior y que la TDH se incremento a 0,63% que es lo que realmente indica un anlisis terico del problema:si la realimentacin negativa se reduce a la mitad la distorsin y la sensibilidad se duplican.


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amplificador tiene una respuesta en frecuencia inadecuada tiene otra forma de distorsin pero no dude que se trata de una distorsin que es estecaso se llama distorsin por corte de la respuesta en frecuencia. El odo humano tiene un rango de respuesta de 10Hz a 20 KHz aproximadamentedependiendo de la edad y la educacin del odo. Por debajo de 10 Hz el odo percibe los ciclos senoidales como golpes separados del cono delparlante y por arriba de 20 KHz no tiene sensacin auditiva. Como el odo es incapaz de distinguir dos seales cuya amplitud difiera en menos del33% (3 dB) la respuesta en frecuencia se mide considerando una cada de ese valor en frecuencias altas y bajas.

Ud. solo debe medir la tensin de salida con nuestro diodo y capacitor a 1 KHz, subir la frecuencia y observar la cada de tensin en el testeren un 33%.

1.

Esa es la frecuencia de corte superior.2. Luego hacer lo mismo hacia las bajas frecuencia y determinar el corte de frecuencia inferior.3.

El WB nos facilita la medicin con el medidor de Bode que ya utilizamos en este curso para medir la respuesta de las bobinas a las RF. Como elmedidor llega a frecuencias de audio nos permite medir automticamente la curva de respuesta en frecuencia y modificarla si fuera necesario. En lafigura 6 se puede observar el modo de conexin del medidor de Bode y la curva de nuestro amplificador.

(http://electronicacompleta.com/lecciones/reparacion-de-amplificadores-de-audio


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esto no puede perjudicar la audicin de los agudos pero una respuesta anormalmente alta puede generar oscilaciones espurias cuando se coloca unparlante real, con inductancia, adems de la resistencia. En bajas frecuencias el corte est cerca de los 80 Hz lo cual se considera adecuado enprincipio ya que el amplificador debe tener poca respuesta a la frecuencia de resonancia del parlante y del gabinete acstico para evitar que genereun sonido a tonel en baja frecuencias. El modo idneo de cortar los agudos es mediante una realimentacin negativa capacitiva agregada a la redexistente.


Fig.7 Agregado del capacitor de corte deagudos

Como se puede observar ahora el corte se produce alrededor de los 50 KHz para que no exista ninguna perdida de agudos pero evitando la mismotiempo la posibilidad de oscilaciones.


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correr los archivos y encontrar el material daado haciendo mediciones con los instrumentos virtuales. Cuando est seguro de cual es el materialdaado deber cambiarlo y verificar si la falla qued reparada.

Descarga gratis del demo de Multisim (http://lumen.ni.com/nicif/esa/academicevalmultisim/content.xhtml)Archivo BUD1971.ms9 (http://electronicacompleta.com/descargas/bud1971.ms9) No funcionaBUD1972.ms9 (http://electronicacompleta.com/descargas/bud1972.ms9) Distorsiona a mximo volumenBUD1973.ms9 (http://electronicacompleta.com/descargas/bud1973.ms9) Tiene muchos bajos pero deformadosBUD1974.ms9 (http://electronicacompleta.com/descargas/bud1974.ms9) No funcionaBUD1975.ms9 (http://electronicacompleta.com/descargas/bud1975.ms9) Distorsiona a bajo volumen

Nota: tenga en cuenta alguna caractersticas del WB. Cada vez que se comienza una simulacin los preset se ponen automticamente a mitad devalor. En nuestro caso antes de correr la simulacin lleve el preset a 80%. El generador de funciones arranca en 1 Hz con 10V de amplitud. Utilicelos parmetros correctos. Toda reparacin debe comenzar con la medicin de tensin de fuente; luego se deben medir las tensiones continuas delcircuito que se pueden obtener de correr el archivo sin fallas que es el BUD1923.ms9 (con el agregado del capacitor de core de agudos) si tienedudas utilice este circuito como si fuera el manual de service del equipo real (no se olvide de llevar el generador a 1mV o menos cuando midetensiones continuas).

Un circuito realimentado es muy difcil de reparar midiendo tensiones continuas porque una tensin modifica a las otras. Para medir tensionescontinuas debe abrir el lazo de realimentacin negativa. Desconecte el resistor R5 de la salida y conectndolo a una fuente de aproximadamente 6V.Mida la salida y vare la tensin de la fuente unos mV para arriba y para abajo hasta que la salida est justo en la mitad de la tensin de fuente delamplificador. Si la salida no vara es porque el equipo tiene una falla, deje la fuente en 6V y trate de seguir las tensiones desde la entrada a la salida


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Fig.8 Mtodo del lazo abierto

El tester digital en su funcin hmetro puede utilizarse si necesidad de desoldar los componentes, prcticamente en todos los casos. La razn es queel hmetro funciona con una batera virtual de 0,5V. Con este valor de tensin los diodos y los transistores bipolares no operan porque esa tensinest por debajo de la barrera de las junturas de silicio. En los modernos equipos con componentes de montaje SMD (montaje superficial o que notienen terminales de alambre) es imprescindible el uso de tcnicas no invasivas. Es imposible soldar y desoldar un resistor o un capacitor sin alterarlode algn modo. Los nicos casos que requieren desconexin del componente es cuando el mismo se encuentra en paralelo con un componentebobinado o de muy baja resistencia. El WB puede realizar una perfecta simulacin de un tester analgico pero debe tener en cuenta que para quefuncione debe estar operando la simulacin. Desconecte la fuente de 12V del amplificador, active la simulacin y mida con el tester tal como lohara en el mundo real. Recuerde que para que un cambio en el circuito sea reconocido por el WB (por ejemplo cambiar el valor de tensin de lafuente de lazo abierto) se debe apagar y volver a encender la simulacin.


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Siempre hay que buscar el punto central de un equipo basto y realizar una medicin que permita determinar si la falla se encuentra antes o despusde ese punto. En nuestro caso, por ejemplo, Luego de abrir el lazo se pueden desconectar las bases de los transistores de salida y medir en elcolector del driver. La tensin no cambia demasiado con o sin las bases conectadas. Si el problema se resuelve el dao est en alguno de lostransistores de salida que tira abajo o arriba la tensin de colector.

As realizamos un anlisis de los principales parmetros de un amplificador y explicamos como se miden en forma virtual y real. Si Ud. aplica lastcnicas aprendidas aqu puede estar seguro que tiene un conocimiento mas profundo del tema que muchos que se dedican profesionalmente al audioy que repararan cambiando componentes al azar. En la prxima leccin vamos a seguir realizando mediciones sobre el amplificador y sobre todovamos a explicar como se le puede aumentar la potencia de salida realizando una conexin de dos amplificadores en puente.

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