Amplificador de Audio_Pablo Achig

Universidad Politécnica Salesiana. Achig Pablo. Amplificador de Audio Transistorizado 10W

Resumen – En la presente investigación vamos a ver el funcionamiento de un amplificador de audio, para este circuito vamos a proceder a armar el circuito y ah verificar su funcionamiento.

I. INTRODUCCION

Los amplificadores de audio son bastante antiguos en el mundo de la electrónica, sin embargo no dejan de ser interesantes.

El término de amplificador operacional (operational amplifier u OA u op-amp) fue asignado alrededor de 1940 para designar una clase de amplificadores que permiten realizar una serie de operaciones tales como: suma, resta, multiplicación, integración, diferenciación, etc., importantes dentro de la computación analógica de esa época.

La tensión de entrada, se aplica al pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.

Uno de los amplificadores más fácil de construir.Utilizando un TDA2003 y unos pocos componentes tenemos un buen amplificador que nos puede funcionar para amplificar la salida de audio de nuestra computadora o como amplificador de pruebas.

Según el fabricante el TDA2002 es de 8W y el TDA2003 es de10 W. Las conexiones, los valores de los componentes y voltaje son iguales. Para instrumentos de prueba pueden funcionar con 9 Voltios, como amplificadores de potencia funcionan perfecto con 14 voltios, y es mejor no llegar a 18V.

El circuito integrado es un TDA 2003, debe ser colocado con un adecuado disipador de calor para evitar daños a sus componentes internos por sobre temperatura en la capsula.

A máxima potencia el circuito necesita 2A para trabajar correctamente.

Los 10W se obtienen en el punto óptimo de trabajo una carga de 4Ω. La entrada debe ser de al menos 1 Vpp para lograr este rendimiento

II. PREPARACION DEL TRABAJO TECNICO

EL SONIDO

Como bien es conocido el sonido está compuesto por ondas, más concretamente por ondas sonoras. Éstas constituyen un tipo de ondas mecánicas que tienen la virtud de estimular el oído humano por medio de vibraciones y generar la sensación sonora en nuestro cerebro. Estas son las causadas por un medio elástico, el aire y se producen por el desplazamiento de las moléculas del aire debido a la acción de una presión externa. Cada molécula transmite la vibración a la que está a su lado provocándose un movimiento en cadena. Así 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 propagación y van a una velocidad aproximada de 300 m/s, ya que el oído humano es sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20 KHz, lo que se denomina espectro audible.

Fig. 1. ARMONICOS DEL SONIDO

ESTRUCTURA DE UNA ETAPA DE POTENCIA O AMPLIFICACION

La etapa de potencia es la encargada de suministrar la potencia a los altavoces al ritmo de la señal de entrada. Los altavoces son los que transforman la potencia eléctrica en potencia acústica. En la siguiente figura se representa cómo

Facultad de Ingeniería Eléctrica, Campus Kennedy, Quito - Ecuador

Amplificador de Audio Transistorizado 10W

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Universidad Politécnica Salesiana (UPS), Quito - Ecuador

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la etapa aumenta la tensión de la señal sin perturbar la forma de onda, suministrando además gran cantidad de corriente.

Fig. 2. SEÑAL DE ENTRADA Y SALIDA DE UNA ETAPA DE

POTENCIA EN RELACION A SU AMPLITUD EN VOLTIOS

Fig. 3. ESTRUCTURA GLOBAL DE UNA ETAPA DE POTENCIA

TIPOS DE AMPLIFICADORES

Básicamente, se puede hacer la división atendiendo a los elementos que se van a usar, por lo que podemos hablar de dos tipos de amplificadores:

- Amplificadores realizados con válvulas.

- Amplificadores realizados con transistores.

AMPLIFICADORES REALIZADOS CON VALVULAS

Las válvulas fueron los dispositivos electrónicos activos por excelencia desde principios de siglo hasta bien entrados los años sesenta. Entonces se vieron desbancadas por los diminutos transistores y diodos de estado sólido, capaces de desempeñar las mismas funciones en espacios mucho más reducidos, con un menor peso y con temperaturas de funcionamiento muy inferiores a las de las válvulas. Parecía ser un gran alivio para los músicos, ya que se conseguía más potencia y menos peso. A principios de los setenta se empezó a apostar por la amplificación a transistores y se empezaron a fabricar amplificadores de este tipo.

Fig. 4. AMPLIFICADOR A VALVULAS

CARACTERISTICAS DE LAS VALVULAS

• Las válvulas tienen una ganancia relativamente baja.

• Alta impedancia de entrada. • Baja capacidad de entrada.

• La capacidad de aguantar abusos momentáneos.

• Se saturan suavemente y se recuperan de la sobrecarga rápida y suavemente.

• Son más susceptibles a las vibraciones, que se llamarán micro-fónicas, que los dispositivos de transistores, incluso sufren de ruido cuando se usan con filamentos en corriente alterna.

AMPLIFICADORES REALIZADOS CONTRANSISTORES

A los circuitos que no usan válvulas se les llama a transistores o de estado sólido, porque no usan dispositivos que contienen gas o líquido. Una de las causas por las que se usan transistores es porque las válvulas son prohibitivamente caras para amplificadores de muy alta potencia, ya que la mayoría de los amplificadores a válvulas dan menos de cincuenta watios por canal.



Fig. 5. AMPLIFICADOR DE AUDIO CON TRANSISTORES

SEÑAL DE AUDIO

Una señal de audio es una señal analógica eléctricamente exacta a una señal sonora; normalmente está acotada al rango de frecuencias audibles por los seres humanos que está entre los 20 y los 20.000 Hz. Una señal de audio se puede caracterizar, por su dinámica (valor de pico, rango dinámico, potencia, relación señal-ruido) o por su composición espectral (ancho de banda, frecuencia fundamental, armónicos, distorsión armónica, etc.). Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener información relevante más allá de los 10 kHz, y de hecho en telefonía fija se toman sólo los primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al hablante.

Fig. 6. SEÑAL DE AUDIO

TDA 2003

Este amplificador, entrega 10 Watts de salida, a pesar de su sencilla configuración en sus terminales, además de los pocos componentes externos necesarios para el montaje de un excelente amplificador de audio, ya que la fidelidad y potencia son excelentes. Este amplificador se presta para modificar o sustituir amplificadores en radios de automóviles, ya que opera con 12 volts.

Fig. 7. SIMBOLO TDA 2003

El TDA2003 es un dispositivo que proporciona una capacidad de alta corriente de salida (Hasta 3.5A) con muy poca distorsión. Garantiza una operación segura puesto que tiene protección de cortocircuito ya sea para AC o DC. Para conectar este dispositivo debemos tener en cuenta la configuración de las terminales que nos proporciona el fabricante, además de los componentes externos que son necesarios para la configuración del mismo. Una segunda configuración del FET es el circuito de Drenaje común llamado también Fuente seguidor este circuito proporciona una ganancia de voltaje menor que 1 sin inversión de polaridad. Además el circuito proporciona una impedancia muy alta y una baja impedancia de salida. Para el cálculo de las impedancias de ingreso y salida se utiliza.

El PIN1 es la entrada de audio no inversora. El PIN2 es la entrada de audio inversora. El PIN3 es la tierra del dispositivo. El PIN4 es la salida de audio amplificada. El PIN5 es para suministro de energía del dispositivo.

Fig. 8. CONFIGURACION DE PINES TDA2003



ESQUEMA AMPLIFICADOR TDA2003

Fig. 9. AMPLIFICADOR DE AUDIO 10W

Fig. 10. MATERIALES DEL AMPLIFICADOR DE AUDIO 10W

III. LISTA HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

MATERIALES:

- Pot1 es un potenciómetro logarítmico de 10K a 50K.

- C1 si no es para "Woofer" puede ser de 1 o 2.2 microfaradios de 10 voltios en adelante.Si desea mejor bajo puede ser de 10 microfaradios.

- R1 es de 1000 ohmios, puede ser pequeña (menos de 1/8W)

- R2 es de 3.3 ohmios (menor a 10 ohmios*, mayor a 2)

- R3 es de 390 ohmios (puede ser: R2 x 100)Si queremos mayor ganancia aumentamos el valor de R3.

- C3 1000 microfaradios 16 voltios (en 10 voltios funciona bien).

- R4 1 ohmio (café, negro, dorado, dorado)

- C4 0.1 microfaradio, en algunos se representa como 104.

- C5 1000 microfaradios 16 Voltios o mayor.

- C2 si la fuente está bien rectificada y no hay mucha distancia de cable puede ser de 470 microfaradios.

HERRAMIENTAS:

Fuente DC.

Osciloscopio

Multímetro.

IV. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

AMPLIFICADOR DE AUDIO

Fig. 11. AMPLIFICADOR DE AUDIO

Para comprobar el funcionamiento del amplificador procedimos a tomar valores de señal de ingreso y de salida, tomando como referencia varios tipos de géneros musicales por ende varias señales de entrada de audio.

SEÑALES SIMULADAS



FRECUENCIA DE 100 HZ

Fig. 12. SEÑAL SIMULADA A 100 Hz

FRECUECUENCIA DE 500Hz

Fig. 13. SEÑAL SIMULADA A 500 Hz

FRECUENCIA A 5KH

Fig. 14. SEÑAL SIMULADA A 5 KHz

V. AGRADECIMIENTOS

Agradezco la colaboración prestada al ingeniero Edwin Quel por la revisión de este documento.

VI. CONCLUSIONES

En esta práctica fue interesante realizarla ya que hemos realizado un amplificador de audio para vehículo, esencialmente este tipo de amplificador se utiliza mucho en vehículos, tuvimos una complicación al momento de realizar la verificación del funcionamiento del circuito, conectad el club de ingreso de mi celular al momento de subir el volumen por el potenciómetro, el mismo comienza a producirse un chillido en el parlante y un cortocircuito, comenzamos a buscar la señal de ingreso e igualmente tenía el mismo efecto hasta que cambiamos la señal de ingreso conectamos a otro celular y ese chillido dejo de existir lo que me llevo a comprender que como las cargas o impedancias de salida de un circuito debe tener el mismo valor o las mismas funciones para obtener las máximas ganancias.

VII. REFERENCIAS

[1] Título: “ANALISIS INTRODUCTORIO DE CIRCUITOS”. Boylestad, Robert. 10ma Edición, 1999

[2] Libro “PPRACTICAS DE ELECTRONICA” Paul B Zbar, Albert Paul lalvino, Michael A Miller. Pg 261-263

[3] Boylestad, Nashelsky: “Electrónica: Teoría de circuitos y Dispositivos Electrónicos” sexta Edición



VIII. BIOGRAFÍA

Pablo Achig, nació en Quito-Ecuador el 14 de Noviembre de 1993. Realizó sus estudios secundarios en el Colegio Técnico “Don Bosco”. Estudia en la Universidad Politécnica Salesiana en la Facultad de Ingeniería Eléctrica en la misma que está cursando el 4to nivel de ingeniería.([email protected])


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