A RTICULOA MPLIFICADORDE

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Presentamos a continuacin, el circuito de un amplificador de audio estreo de alta potencia para ser empleado como etapa de salida en espectculos musicales, es una alternativa de uso vlido como amplificador de alta fidelidad para el hogar. El sistema entrega una potencia de salida del orden de los 90W RMS por canal, lo que representa una potencia total del orden de los 3000W PMPO, definicin a la que nos tienen acostumbrados los fabricantes de audio para presentar la potencia de los equipos que comercializan. Nuestro sistema incluye control de tonos, control de balance, ecualizador de entrada y vmetro indicador de potencia de salida.

Con Controles de Tono, Balance y EcualizadorPor: Horacio D. VallejoSABER ELECTRONICA N 135

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A LTA P OTENCIAque para cada entrada tenemos dos circuitos idnticos, pues se trata de un aparato estereofnico. Existe una red de resistores que procura adaptar la impedancia de cada fuente de seal de entrada del circuito. Para el CD, por ejemplo, tenemos comnmente una impedancia de entrada de 50k, con una seal ms intensa, que por eso se atenua. Para la entrada auxiliar se tiene tambin una atenuacin dada por un resistor de 470k, que forma un divisor con un resistor de 39k, ya que tambin la seal es intensa; ocurre lo mismo para el grabador. En el caso de cpsula magntica, en que la seal es de baja intensidad, la entrada se efecta en la etapa sin atenuacin (posicin 1 de la llave S1). La seal se amplifica en una etapa con dos transistores de alta ganancia. Como se trabaja con seales de nivel bajo, el ruido del componente se amplifica junto con el sonido y entonces debe tornarse alguna providencia para que no aparezca el ruido amplificado al final del proceso. Eso se logra con el uso de transistores de bajo nivel de ruido y alta ganancia como el BC549 o equivalentes, como el BC239 en la etapa de entrada. El siguiente, de la misma etapa, no necesita ser de ese tipo pues se trabaja con una seal ms intensa (ya amplificada); puede ser BC548 o equivalente con el BC238. En esta etapa encontramos un circuito de mucha importancia, esencial para todo preamplificador: la red de ecualizacin. Cuando se transmite una seal va radio (FM o AM) se hace una cierta atenuacin y refuerzo de ciertas frecuencias para facilitar la operacin de los circuitos receptores y

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i Ud. arma equipos desde hace un tiempo, seguramente se habr encontrado con problemas cuando decidi montar un amplificador de audio. Si la parte amplificadora es muy potente, los componentes son caros y crticos y eso exige un dimensionamiento ptimo de la fuente de alimentacin y de los disipadores. Otro problema es el referido a la eleccin del preamplificador ideal para excitar la etapa de potencia. El dimensionamiento de la fuente que normalmente opera con tensin diferente de la etapa de potencia y la combinacin de caractersticas no siempre son ideales. Tambin pueden producirse problemas por falta de excitacin, distorsin y hasta incapacidad de operar con ciertas fuentes. Con el objeto de eliminar todos estos problemas, "mejoramos" un proyecto completo que incluye el amplificador de salida, el preamplificador universal y un vmetro (todo en una sola placa). esta nueva versin de un amplificador publicado hace varios aos, presenta una mejor respuesta en baja frecuencia para potencias pequeas, lo que significa que podemos contar con un amplificador de alta fidelidad para emplear en el hogar. Adems de la facilidd de armado, se observa el empleo de transistores de potencia comunes en la salida (y de bajo costo), adems de una fuente que no exige corrientes altas, lo que encarecera mucho el transformador que se use. Tenemos una potencia de unos 90 + 90W como mximo, en un circuito capaz de trabajar con seales de CDs, radio, entrada auxiliar, sintonizador y grabador.

Las caractersticas generales del proyecto que se dan a continuacin permiten una mejor evaluacin de su desempeo. a) Amplificador de potencia - Potencia de salida de musical por canal: 90W - Potencia de salida IHF: 58W - Tensin de alimentacin: 63V - Corriente mxima por cana1,2A - Excitacin seal/ruido: 80dB - Impedancia de entrada: 47k - Distorsin armnica total a mxima potencia: 0,15% - Impedancia de salida: 8 - Distorsin armnica a 25W (1kHz): 0,01% - Respuesta de frecuencia (1dB): 20Hz a 20kHz b) Preamplificador - Nmero de entradas: 3 - Consumo de corriente por canal: 4mA - Sensibilidad en la entrada magntica: 10mV - Tensin de salida (RMS): 2V (mx.) - Control de tono tipo Baxendall: 2 - Tensin de alimentacin del sector: 12V Para explicar el funcionamiento, analicemos el circuito por etapas ya que ellas funcionan en forma prcticamente independiente.

PreamplificadorEl circuito del preamplificador posee bsicamente 3 etapas, utiliza para eso 4 transistores de uso general (BC548 y BC549). La llave S1 selecciona cul de las 4 entradas va a usarse. Es evidente

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A MPLIFICADORadecuar la finalidad de la emisin a las caractersticas del odo humano. Del mismo modo, por motivos tcnicos, se graban los "discos" con refuerzos y atenuacines de algunas frecuencias y lo mismo se hace en la grabacin de cintas. 2 Para cada fuente de programa existe una caracterstica de respuesta de frecuencia propia de las seales. Al efectuarse su amplificacin y posterior reproduccin, debemos devolver a la seal su caracterstica original en lo que se refiere a la curva de respuesta, lo que se consigue mediante el refuerzo y la atenuacin de determinadas frecuencia. En el caso de los discos se tiene la ecualizacin RIAA para las grabaciones magnticas y NAB que deben estar previstas en cualquier circuito de preamplificacin (figura 2). En el caso de nuestro circuito, como en todos los preamplificadores, la ecualizacin se efecta mediante una red de capacitores y resistores que estn conectados a un eslabn de realimentacin en las etapas amplificadoras, en el momento oportuno, o sea, mediante la misma llave selectora del tipo de seal que se est trabajando. Esa red est indicada en el diagrama en el sector "b" de la llave S1 y va de la salida de la etapa al emisor del transistor Q1. La seal que tiene su preamplifica3

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A LTA P OTENCIAlos agudos, y la atenuacin ser de -23dB en 30Hz para los graves y de -22dB en 13kHz para los agudos. La curva aproximada resultante se ve en la figura 3. Este circuito tiene su salida acoplada directamente a la etapa de entrada de potencia. Fjese que el sector que describimos tiene una tensin de alimentacin relativamente baja, alrededor de 12 volt. Para la etapa de potencia, las tensiones y las corrientes crecen a medida que nos acercamos, en los transistores de salida. El amplificador de potencia tiene una configuracin denominada cuasi-complementaria, con transistores Texas de potencia TiP33 y TIP34. Se proyect este circuito de manera que cada par de transistores de salida amplifique un semiciclo de la seal. Para eso debe haber un equilibrio correcto de las etapas (para que la seal sea simtrica) que se logra si se mantiene la tensin de Vcc/2 en el punto de conexin del capacitor de acolamiento al altoparlante. La seal del preamplificdor se aplica entonces al primer transistor de la etapa de potencia, que eleva su intensidad para excitar la etapa siguiente, un driver con el BC639. Este es un transistor de 1A/100V capaz de proporcionar en su salida una seal de intensidad suficiente para excitar la etapa de

cin en esta etapa va a seguir el control de volumen y luego el control de tono del tipo Baxandall. En este circuito se tiene una red de realimentacin selectiva con dos sectores: uno de graves y otro de agudos. Segn la posicin de cada potencimetro se puede reforzar o atenuar los graves y los agudos, segn el gusto del oyente. En la posicin central del cursor de los potencimetros, pasan las seales de toda la banda de frecuencia sin atenuacin ni refuerzo (OdB); si lo movemos hacia la derecha tendremos refuerzo, en cambio, hacia la derecha habr atenuacin. El circuito se proyect para que el refuerzo mximo sea del orden de 18dB en 50Hz para los graves y de 18dB en 10kHz para

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A MPLIFICADORpotencia. El equilibrio de la etapa de potencia en cualquier condicin es garantizado por un circuito de proteccin trmica en el que tenemos un transistor BC548 (Q7) montado en el disipador de calor de los transistores de potencia. La corriente entre el colector y el emisor de este transistor ajustada para un punto de reposo ideal con un trimpot conectado en su base, sufre desvos que dependen de la temperatura y mantienen la etapa de potencia en situacin de equilibrio, evitar un aumento excesivo de la corriente de reposo. Un aumento excesivo es causa de calentamiento que puede quemar los transistores. Cada transistor de potencia de salida es excitado en el acoplamiento directo por un transistor de potencia media complementario. El TIP34 (del tipo PNP) es excitado por un NPN BD137, mientras que el TIP33 (que es un NPN) es excitado por un NPN del tipo BD138. La tensin en el punto medio de la etapa que corresponde al acoplamiento del altoparlante es, en las condiciones de reposo, igual a la mitad de la tensin de alimentacin o sea, 30V. En los picos positivos de la seal, cuando el capacitor en serie con el altoparlante se carga, llega prcticamente a Vcc o sea 60V, mientras que en la descarga, cuando la conduccin de Q7 hay picos negativos, llega a cero. Eso significa que la tensin sobre los transitores sufre una oscilacin cuya amplitud llega a 60V. Para asegurar su integridad, elegimos transistores TIP33 y 34 de la clase B, que soportan 120V de tensin mxima entre colector y emisor. Tambin pueden usarse los tipos C

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A LTA P OTENCIAsuficiente para este circuito. Los diodos son comunes, del tipo 1N4007 o 1N4004 ya que, como la rectificacin es en onda completa y cada diodo slo conduce la mitad de los semiciclos, tenemos una corriente mxima media de 1A, que est dentro de las especificaciones de este componente. Para mayor seguridad pueden usarse tipos de 1,5 2A para 100V. El transformador y el capacitor de filtro deben quedar fuera de la placa principal y las pistas del circuito que corresponden a la alimentacin deben ser ms gruesas. El montaje debe efectuarse muy cuidadosamente, sobre todo en el sector de entrada que debe estar bien blindado para evitar inestabilidades y la captacin de zumbidos. El circuito completo se muestra en la figura 1. La placa de circuito impreso se muestra en las figuras 4 y 5. Esta placa debe fijarse en una caja metlica por medio de separadores, as como los disipadores de los transistores de potencia. Los transistores estn dotados de aisladores de mica o plstico, recubiertos con grasa siliconada para que no se produzca la conexin indebida al radiador, el que, a su vez, est puesto a tierra por el propio montaje. Para las conexiones de entrada, los potencimetros de volumen y la llave selectora, deben usarse cables blindados. La llave S1 selectora de entradas es del tipo rotatorio de 4 polos x 4 posiciones y se usan dos secciones para cada canal. Una conexin importante en el circuito es el control de balance que consiste en un potencimetro lineal que equilibra la intensidad de seal en los dos canales.

o D con ventaja, pero no son imprescindibles. Existen dos componentes importantes para la estabilidad de la etapa amplificadora: con exceso de potencia y sensibilidad puede haber una tendencia a la oscilacin del circuito. Los capacitores C3 y C4 pueden ayudar a eliminar la oscilacin. Si se produjera, aun en presencia de esos capacitores, habr que aumentar sus valores. Si eso no resolviera el problema debemos conectar capacitores de 220pF entre las bases de los BD137 y 138 y en las lneas negativa y positiva de alimentacin. La siguiente es la etapa del vmetro cuyo funcionamiento es como sigue. El VU emplea dos transistores de modo de poder operar con seales de poca intensidad. El control de sensibilidad, nico ajuste del circuito, se efecta con un trimpot de 470. El instrumento puede ser un vmetro (microampermetro) de 0200A o cerca de esto. Los capacitores C35 y C36 determinan la inercia de operacin del instrumento y pueden alterarse si se desea modificar la respuesta de la aguja. Este circuito se alimenta con una tensin de 12V que se obtiene de la etapa preamplificadora. Finalmente tenemos el circuito de la fuente. Para los dos canales a plena potencia tenemos una corriente de 2A y sta determina las caractersticas del transformador. La tensin del secundario es de 45V, que rectificada y filtrada resulta en una carga para el capacitor de filtro del orden de 63V. Esta debe ser la tensin mnima de trabajo del capacitor, cuyo valor est determinado por la calidad del filtrado. Un capacitor de 4.700F es

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Atencin: Esta placa est al 80% de su valor real.

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A MPLIFICADORUna vez armado el equipo revise todas las conexiones. Luego, utilice un multmetro en la escala de tensiones para corriente continua, y verifique las tensiones que se establecen en el diagrama de la figura 1. Para los ajustes iniciales es interesante conectar en la salida un resistor de alambre de 8 x 35W en lugar del parlante. En primer lugar verifique si la tensin de la fuente est cerca de 65V. Regulamos enseguida el trimpot conectado a la base del BC639 (P5), de manera de obtener en el electroltico C29 (punto de reunin de los resistores del colector de los transitores de potencia) una tensin igual a la mitad de la tensin de ali-

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A LTA P OTENCIAposicin media hubiera ruido (zumbido) u oscilacin, controle antes que nada los blindajes de los cables de entrada y, si fuera necesario, las puestas a tierra de los capacitores que amortiguan las oscilaciones. Acercando las manos a los cables de entrada de la seal o a los potencimetros podemos detectar que se captan zumbidos. Si eso ocurre en los potencimetros significa que hay que poner bien a tierra los blindajes de los cables. Hechos los ajustes y comprobado que todo est en orden, el amplificador ya puede usarse. Debe respetar siempre las caractersticas en lo que respecta a las fuentes de seal y a la carga. Varios: Placa de circuito impreso, disipadores de calor para transistores, perillas para los potencimetros, gabinete para el montaje, cables, estao, bornes de salida para los parlantes, jacks de entrada, tornillos, tuercas, separadores, etc. LISTA DE MATERIALES PARA EL VUMETRO (1 CANAL) Q12, Q13 - BC548 - transistores NPN de uso general M1 - microampermetro 0-200A (VU) D2, D3 - 1N34 - diodos de germanio P7 - 470 - trimpot R60 - 470 R61 - 2M2 R62 - 5k6 C33, C35, C36 - 10F x 16V - electrolticos C37 - 100F x 16V - electroltico C34 - 100nF - capacitor cermico o de polister LISTA DE MATERIALES DE LA FUENTE (COMUN A LOS DOS CANALES) T1 - transformador con primario segn la red y secundario de 45V x 3A con pantalla "antidistorsin" D4, D5 - 1N5004 o equivalente de 3A/100V C38 - 4.700F x 70V o 100V (o dos de 2.200F x 100V en paralelo) F1 - 3A - fusible S2 - interruptor simple (puede incorporarse al control de volumen) S3 - llave de un polo x 2 posiciones de 220V para cambio de red. Varios: Cable de alimentacin, soporte para el fusible, cables, tornillos, tuerca, estao, etc.

mentacin. Enseguida, conectando el ampermetro en serie con la alimentacin, regulamos el trimpot P6 junto a la base del BC548 para una corriente de reposo de 84mA aproximadamente. Si al conectar el amplificdor se produjera excesivo calentamiento de uno de los transistores o de los resistores de 56 junto a la base de cada transistor de potencia, es seal de que algo anda mal con la salida; verifique entonces la aislacin de los transistores respecto del disipador y el estado de los mismos. Conecte una fuente de seal a la entrada correspondiente. Si, en ausencia de la seal, con el volumen abierto y los controles de tono en laR31, R43 - 33k R34, R41 - 330k R36, R56 - 6k8 R37 - 560 R38 - 270 R40 - 2k7 x 2W R47 - 22k R48 - 2k7 R49 - 680 R50 - 1k8 R51 - 120 R52 - 47 R53 - 68 R54, R55 - 56 R57, R58 - 0,33 R59 - 10 R63 - 1k2 C1, C28 - 220pF - cermico C2, C4, C7, C16, C18, C19 - 47F x 16V - electrolticos C3 - 1F x 16V - electroltico C5 - 3n9 - cermico o polister C6 - 1nF - cermico o polister C8, C11, C20, C21 - 10F x 16V - electrolt. C9 - 150pF - cermico C10, C31 - 100nF - cermico C12, C13 - 33nF - cermico C14, C15 - 2n2 - polister o cermico C17 - 1n8 - cermico o polister C22, C15, C26 - 47F x 25V - electrolticos C23 - 100pF - cermico C24 - 180pF - cermico C27 - 47F x 50V - electroltico C29 - 2200F x 70V - electroltico C30 - 56nF - cermico o polister C32 - 100F x 70V - electroltico S1 - llave de 4 polos y 4 posiciones

LISTA DE MATERIALESQ1 - BC549 o equivalente - transistor NPN de bajo ruido. Q2, Q3, Q4, Q7 - BC548 o equivalente - transistor NPN de uso general. Q5 - BC547 o equivalente - transistor NPN Q6 - BC639 - transistor NPN para 100V/1A Q8 - BD137 - transistor NPN de media potencia. Q9 - BD138 - transistor PNP de media potencia. Q10 - TiP34B - transistor PNP de potencia Q11 - TiP33B - transistor NPN de potencia D1 - 12V o 12V6 - diodo zner de 1W P1 - 100k - potencimetro log - doble (*) P2, P3 - 100k - potencimetro lin. doble (*) P4 - 100k - potencimetro lin - simple P5 - 100k - trimpot P6 - 100 - trimpot (*) comn a los dos canales R1, R6 - 47k R2, R4 - 470k R3, R5, R35 - 39k R7 - 56k R8 - 1M R9, R16 - 1k R10, R23 - 1k5 R11, R21 - 68k R12, R33, R46 - 470 ohm (amarillo, violeta, marrn) R13, R42 - 150k R14, R26, R27 - 220k R15, R24, R25, R29, R30, R32, R44 - 10k R17 - 820k R18 - 2k2 R20 - 180k R22 - 15k R28, R39, R45 - 4k7

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