LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEI EXPERIMENTO Nº 5 AMPLIFICADOR DE POTENCIA (Simetría complementaria)

I.-OBJETIVO:

-Calcular el máximo pico a pico de la tensión alterna no recortada que es posible obtener con un amplificador de potencia determinado.

-Describir las características de un amplificador, incluyendo clases de operación, tipos de acoplamiento y rango de frecuencias.

-Conocer los factores que limitan la disipación máxima de potencia del transistor y las medidas que se pueden adoptar para mejorar dicha limitación. Transferir la señal utilizando canales poco ruidosos (conductores apantallados).

NOTA : El profesor debe realizar una breve introducción del experimento y sus objetivos. Así mismo debe permanecer durante toda la sesión del experimento, para responder y formular las preguntas necesarias.

II.-EQUIPOS Y MATERIALES:- Osciloscopio- Generador de funciones- Fuente de alimentación- 1 Multímetro digital

-2 Transistores BJT. Uno NPN. TIP 31C o equivalente y su complementario TIP 32C. - 2 Transistor BC 548 ó BC549. -Condensadores (25 V o mas) : 150 pF , 10 uF , 2 x 1000 U uF . -Dos diodos: 1N4148.

- Resistencias (½W): 2 X 0.5 , 1.2K , 150 K. - Potenciómetro: 100K , alternativo, solo para pruebas. -1 Protoboard. -Micrófono dinámico de electret. - parlante: entre 4 - 8 ohmios 2 w. -Jack de conexión para la entrada y salida. con plug and plug.

- 1 Tablero de conexión.III.-DESCRIPCION BASICA:

AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Para afrontar con éxito un diseño de este tipo, es conveniente tomar como punto de partida las especificaciones iniciales, incluyendo las restricciones impuestas en los medios utilizables.

Al tratarse de dos etapas con la estructura definida y acopladas mediante condensador, resultará más fácil estudiarlas por separado en una primera fase, analizando el efecto del acoplo posteriormente y haciendo los reajustes necesarios.

 Puesto que las especificaciones del amplificador se refieren a parámetros de pequeña señal, conviene comenzar con un estudio teórico de la estructura propuesta, obteniendo las expresiones de Av, Ri y R0.

 Con las expresiones obtenidas, hay que identificar cuáles son los valores que más influyen en cada una de las especificaciones, con lo que obtendremos una primera estimación del valor de las resistencias y de los parámetros de pequeña señal del transistor. Esta fase será de gran utilidad para los reajustes posteriores. A continuación se puede pasar a fijar la polarización de los transistores. 

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II AMPLIFICADOR DE POTENCIA Tener en cuenta que en la impedancia de entrada total se verá influida por la impedancia de entrada de la 2ª etapa, la impedancia de salida final será la de la segunda etapa, y la ganancia en tensión deberá conseguirse toda en la segunda etapa ya que la configuración de colector común no amplifica la tensión.  Importante: aunque el valor de Av pedido es sin resistencia de carga, debe tener en cuenta que la impedancia de entrada de la segunda etapa de amplificación actúa como resistencia de carga para la primera.

 Otra precaución necesaria es examinar las hojas de características de los transistores propuestos, en particular las referidas a los parámetros hfe (sus variaciones frente a la corriente de colector y dispersión de valores) y hie, y a los valores máximos de tensiones, corrientes y potencia disipable.

Para el montaje, es recomendable realizar cada etapa por separado, comprobando en primer lugar las tensiones y corrientes de polarización y posteriormente, los parámetros de pequeña señal.

Clases: Clase ASon amplificadores que consumen corrientes continúa altas de su fuente de alimentación, independientemente de la existencia de señal en la entrada. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse una parte importante de la energía que entra en él. Es frecuente en circuitos de audio y en equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan gran calidad de sonido, al ser muy lineal, con poca distorsión.Clase BLos amplificadores de clase B se caracterizan por tener intensidad nula a través de sus transistores cuando no hay señal en la entrada del circuito. Ésta es la que polariza los transistores para que entren en zona de conducción, por lo que el consumo es menor que en la clase A, aunque la calidad es algo menor debido a la forma en que se transmite la onda. Se usa en sistemas telefónicos, transmisores de seguridad portátiles, y sistemas de aviso, aunque no en audio.Clase CLos amplificadores de clase C son similares a los de clase B en que la etapa de salida tiene corriente de polarización cero. Sin embargo, tienen una región de corriente libre cero que es más del 50% del suministro total de voltaje. Las desventajas de los amplificadores de clase B son más evidentes en los amplificadores de clase C. Este tipo de amplificador no se usa en audio.Clase AB Los amplificadores de clase AB reciben una pequeña alimentación constante en su entrada, independiente de la existencia de señal. Es la clase más común en audio, al tener alto rendimiento y calidad. Estos amplificadores reciben su nombre porque con señales grandes se comportan como un clase B, pero con señales pequeñas se comportan como un clase A.Clase D Los amplificadores de clase D tienen un elevado rendimiento energético, superior en algunos casos al 95%, lo que reduce el tamaño de los disipadores de calor necesarios, y por tanto el tamaño y peso general del circuito. Aunque con anterioridad se limitaban a dispositivos portátiles o subwoofers, en los que la distorsión o el ancho de banda no son factores determinantes, con niveles de distorsión similares a los de clase AB. La topología de tres etapas de un amplificador de potencia es una de las más utilizadas e implementadas, ya que de éstas se pueden obtener destacables ventajas en lo que se refiere a estabilidad del circuito, una muy buena linealidad, una muy baja distorsión, una muy buena eficiencia, entre otras.

Los altavoces (parlantes o bocinas) requieren instalarse en cajas debido a que su membrana tiene dos lados, uno exterior y otro interior. Cuando el lado exterior de la membrana crea una onda, el interior crea la misma onda pero opuesta, es decir, en fase inversa.Los sonidos graves mueven una gran cantidad de aire, cuando el lado exterior empuja, el interior tira. Con presiones elevadas, resulta fácil que la presión del lado exterior y la contraposición del lado interior, den lugar a la cancelación del movimiento y la presión del aire. Este fenómeno se denomina cortocircuito acústico.

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEIAl meter el altavoz en una caja se elimina este problema, pero se crea otro problema menor. La onda creada por la parte interior, se refleja en el fondo de la caja y se puede llegar a encontrar con la creada por la parte exterior. La suma de la onda en diferente fase crea una onda distorsionada, que siempre es diferente a la onda que queremos reproducir.

IV.- PROCESO OPERATIVO:

1.-Implementar el circuito amplificador de simetría complementaria clase AB de la figura.

2.-Conecte un voltímetro y mida Vcc= 12 v. Para nuestro circuito Mida los voltajes VE, VB y VC. De los transistores Anote.

VE1 =0 VC1=0.44 VB 1=0.32

VE2 =0.43 VC2=11.46 VB 2=0.66

VE3 =0.43 VC3=0 VB 3=0.41

3.- Aplique una señal senoidal de 1000 Hz y 1 Vp-p. Observe en el osciloscopio las formas de onda de las señales de entrada y de salida simultáneamente. Dibuje las formas de onda de las señales de entrada y de salida. Mida y tome nota de las amplitudes. Dibuje:

Vo = 4.88 Vi = 1.03v

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Señal de entradaSeñal de salida

4.- Incremente la magnitud de la señal de entrada hasta que observe que la salida empieza a distorsionarse, justo antes.anote:

Vomax= 4.11 Vi = 2.58 

5.-Para las frecuencias dadas, ajuste con el generador de frecuencias y mida voltaje (en paralelo con el parlante) de salida dibuje.

100hz 1khz

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20khz 50khz

200khz

6.-Con el parlante a la salida, compruebe hasta que frecuencia logra escuchar, utilice el osciloscopio Y generador respectivamente. Anote los resultados. Incida en las frecuencias más bajas y las más altas.

FREC. MAX.= se logro escuchar a una freceucnia aproximada de 15khzFREC. MIN.=minimo 20hz

7.- Mediante el micrófono y /o alterno (radio, dismac, u otros) compruebe la amplificación de nuestro amplificador. Halle dicha potencia. Tome los valores necesarios.

Pl(ac)=Vcc2 /8Rl =122/(8*8)Pl(ac)=2.25 wtsPotencia suministradaPcc=Vcc2/2piRlPcc=2.86

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V.- CUESTIONARIO:

1.- Que se debe elegir amplificadores Analógicos ó Digitales?Es preferible usar mejor un amplificador digital en vez de usar un amplificador analógico porque genera un mayor resultado y evita la formación de ruidos , la señal amplificada se hace mas pura .

AMPLIFICADORES ANALOGICOSLa mayoría de los circuitos de multiplicador analógico están incorporados en circuitos integrados diseñados para aplicaciones específicas, tales como un convertidor Verdadero de RMS, aunque existen varios componentes para el armado de multiplicadores analógicos de propósito general como el dispositivo AD834 de Analog Devices. Los dispositivos de propósito general suelen incluir atenuadores o amplificadores en las entradas o salidas para permitir el escalamiento de la señal dentro de los límites de voltaje del circuito.Si bien los circuitos de los multiplicadores analógicos son muy similares a los amplificadores operacionales, son mucho más susceptibles a problemas relacionados con ruido y desvío del voltaje, ya que dichos errores pueden terminar multiplicándose. Cuando se trata con señales de alta frecuencia, los problemas relacionados con el faseo pueden resultar complejos. Por esta razón, la construcción de multiplicadores analógicos de largo alcance para propósitos generales es mucho más complicada que la de los amplificadores operacionales comunes, y dichos dispositivos son típicamente producidos usando tecnologías especiales y laser trimming, como los usados para amplificadores de alta eficiencia. Esto quiere decir que tienen un costo relativamente alto y son generalmente utilizados solo cuando son indispensables.En la mayoría de los casos las funciones realizadas por un multiplicador analógico se pueden realizar mejor y a coste más bajo utilizando las técnicas Digitales de Procesamiento de Señal. En frecuencias bajas, una solución digital será más barata y más efectiva, y permite que la función de circuito para ser modificada por las micro-instrucciones. A frecuencias más altas, el coste de aplicar las soluciones digitales aumenta mucho más rápidamente que las soluciones analógicas. Cuando los avances digitales de la tecnología, el uso de multiplicadores analógicos tiende a ser marginado siempre más hacia circuitos más altos de frecuencia o muy aplicaciones de especialista.Además, la mayoría de las señales ahora se destinan a llegar a ser digitalizadas eventualmente en el sendero de señal, y si en todas posibles las funciones que requerirían un multiplicador tiende a ser movido al lado digital. Por ejemplo, en multímetros Digitales tempranos, las funciones verdaderas de RMS fueron proporcionadas por circuitos analógicos externos de multiplicador. Actualmente (a excepción de medidas de alta frecuencia) la tendencia deberá aumentar la tasa de muestreo del DAC para Digitialise que la señal de entrada que permite RMS y una gama entera de otras funciones para ser llevados a cabo por un procesador digital.

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Además, reóstatos digitalmente controlados permiten microcontroladores para aplicaciones tales como el control del tono y CAG sin tener que procesar la señal digital directamente.

APLICACIONES Amplificador  controlado por tensión Modulador  de anillo: es un efecto de audio, relacionado a modulación o mezcla de

frecuencias, logrado mediante la multiplicación de dos señales de audio, donde una es típicamente una onda sinusoide u otra onda simple. Se denomina "anillo" porque el circuito analógico de diodos originalmente utilizados para implantar este efecto tenían forma de anillo. Este circuito es similar a un rectificador puente, salvo que en vez de los diodos ir a la "izquierda" o "derecha", van "a favor de las agujas del reloj" o "en contra de las agujas del reloj".

Detector de productos: demodulador utilizado para señales de AM y BLU. mezclador de frecuencias

AMPLIFICADOR DIGITALCon esta nota comenzamos una sección a modo de información cuyo objetivo es enseñarle el funcionamiento de los amplificadores de audio y darle algunos consejitos para obtener excelentes beneficios con poca inversión. Tratar un tema tan trillado no parece tener sentido; sin embargo no se apresure, éste no será un curso clásico de audio ya que, aunque haremos un repaso de los amplificadores analógicos, le vamos a enseñar en forma práctica cómo funciona un amplificador que sólo posee transistores mosfet del tipo llave como salida, que no calienta, que no usa disipadores y que puede tener la potencia que Ud. quiera en un tamaño diminuto y con una fuente igualmente pequeña. Los amplificadores clásicos tienen un rendimiento del 60% con un buen diseño. Un amplificador digital puede tener un rendimiento del 95%. ¿Y eso es todo? No, eso es sólo el principio, le vamos a explicar cómo se construye un parlante digital en donde la conversión D/A se realiza en la bobina móvil del parlante y le daremos los datos para que pueda construir parlantes digitales. Y también le vamos a explicar cómo se construye un sistema digital donde se utiliza un parlante diferente para cada bit de la señal digital, es decir “un sistema en que la conversión D/A se realiza en el propio tímpano del oyente”.¿Piensa que nos estamos adelantando a los acontecimientos? No, muchos de estos sistema ya forman parte de la nueva generación de Home Teather y TVs de LCD y PLASMA. También vamos a realizar montajes, generando kits que le permitan practicar los conocimientos adquiridos en este mini curso.

AMPLIFICADOR EN CLASE AEn esta modalidad todos los elementos activos de la etapa de salida se encuentran conduciendo en su zona lineal, durante la amplificación. Se emplean en equipos HI-FI donde el rendimiento no es importante, dado que presentan una distorsión armónica muy reducida. Fue el circuito preferido para las viejas autorradios sin pasacassettes ni reproductor de CD. Sólo radio de AM, FM y un amplificador formado por un preamplificador con carga a transformador y un transistor de salida también con transformador que adaptaba la impedancia de parlante a la impedancia de colector del transistor.En la actualidad un amplificador de este tipo tendría un valor prohibitivo por los elementos bobinados ya que los mismos requieren el trabajo de un ser humano (son muy difíciles de construir con máquinas robotizadas). Se prefieren los circuitos integrados, inclusive los híbridos, porque se fabrican con máquinas ensambladoras automáticas y componentes SMD y luego se prueban con máquinas automáticas y software para PC. En aquella época también se los prefería porque su consumo es constante y si la conexión a

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II AMPLIFICADOR DE POTENCIA la batería no es buena sólo se pierde algo de potencia, pero la radio sigue funcionando sin problemas de fuente común.Para que el lector pueda realizar alguna prueba vamos a tratar un circuito que se utiliza normalmente para excitar pequeños parlantes. Salvo por la potencia, la experiencia es válida porque el transistor repetidor funciona en clase A. En la figura 1.2.1 se puede observar un amplificador clase A tipo emisor común simplificado.

AMPLIFICADOR EN CLASE BEn el amplificador en clase B se emplean dos elementos activos en la etapa de salida, de manera que cada uno de ellos conduce tan sólo en el semiciclo positivo o negativo de la señal de entrada. De esta manera se consigue un mejor rendimiento debido a que el transistor tan sólo conduce durante el 50% del ciclo completo, pero con mayor distorsión originada por la zona de transición por cero o “crossover”. La figura 1.3.1 muestra un amplificador clase B simplificado

AMPLIFICADOR EN CLASE ABEn esta configuración se permite que los dos transistores de la etapa de salida conduzcan al mismo tiempo, durante un breve instante de tiempo, para evitar la distorsión en los cruces por cero. Dado que puede alcanzarse un rendimiento mayor que en clase A con menor distorsión que en clase B, es el más comúnmente usado. La figura 1.3.2 muestra un amplificador clase AB simplificado.

CLASE CNo se utilizan prácticamente en amplificadores de audio, salvo para los megáfonos portátiles en donde la distorsión puede ser muy elevada pero el consumo debe ser bajo. Su aplicación son los amplificadores de potencia sintonizados de RF que se usan en los transmisores de radio y TV analógicos y digitales.

AMPLIFICADOR EN CLASE HEn estos tipos de amplificadores se dispone de dos niveles de alimentación distintos que permiten evitar las pérdidas en los elementos activos cuando el amplificador no trabaja a plena potencia. Estos amplificadores presentan las ventajas de los amplificadores en clase AB respecto a distorsión armónica y aumentan el rendimiento hasta un 70%~80%. En la actualidad son muy valorados en el mundo del audio profesional. Para muchos autores estos amplificadores son los clase D, ya que aparecieron en el mercado luego de los de clase AB y la letra C ya se empleaba para los amplificadores de RF.

AMPLIFICADORES CLASE DEl amplificador en clase D emplea elementos activos trabajando en corte o en saturación, es decir que el transistor de salida es una llave abierta o cerrada y por lo tanto teóricamente no disipa energía. En realidad las llaves no son perfectas y por lo tanto disipan algo de energía, pero siempre mucho menos que un transistor trabajando en clase A, B o inclusive C.En realidad, el problema del consumo de energía no es lo que más le importa al fabricante porque esa energía la paga el usuario. Su interés es reducir el tamaño de los disipadores y poder usar transistores más chicos, con lo cual puede achicar el tamaño total de los equipos. También es posible mantener el tamaño del equipo, los disipadores y los transistores y aumentar la potencia de salida.Como parecen todas ventajas y ninguna desventaja, el lector seguramente se preguntará por qué no están más difundidos los amplificadores digitales clase D. Y la verdadera razón es que, lamentablemente, incluyen un inductor de potencia en el filtro de valor medio de salida y ese inductor debe manejar toda la corriente de salida del equipo. Además las llaves de potencias deben ser muy rápidas y entonces se tornan caras. 

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEIDe todos modos, es una tecnología que no está muy difundida pero se emplea sobre todo en los amplificadores para buffers. Con referencia a las topologías empleadas hasta ahora, el amplificador clase D aumenta el rendimiento notablemente hasta valores superiores al 90%. Esto permite realmente diseños más compactos y menos pesados. El empleo de una realimentación es muy importante para conseguir niveles de distorsión armónica similares a los diseños tradicionales. La figura 1.6.1 muestra un amplificador clase D simplificado.En este tipo de amplificador, la señal de audio es codificada como PWM (modulación de ancho de pulso) de manera que la información de amplitud y frecuencia está contenida en el ciclo de trabajo de la conmutación de los transistores de la etapa de potencia. Si Ud. lo necesita puede leer el apéndice sobre señales PWM.

Los bloques que forman el amplificador son los siguientes:

A) Etapa de entradaEn esta etapa se encuentra el control de ganancia, (antiguo control de volumen a potenciómetro, actualmente reemplazado por un juego de dos pulsadores. Además se incluye un filtro pasa bajos para evitar inestabilidad del lazo de control en la reproducción de frecuencias mayores a 20kHz y por último el desbalanceador que polariza la salida alrededor de una tensión continua que comparada con la proveniente de la salida, a través de la red de realimentación opera como polarización de la salida en caso de que la salida requiera un valor de polarización distinto de cero.

B) Etapa de ControlPara mejorar la THD (distorsión armónica total) del sistema, se utiliza un lazo cerrado de realimentación negativa. Este lazo, al realimentar la tensión de salida, compensa las imperfecciones de la etapa de potencia. Este bloque es el encargado de anular los errores entre la referencia (señal de entrada) y la señal de salida al parlante. La diferencia con un amplificador clásico es que la realimentación debe estar filtrada con un circuito desplazador de fase para compensar el desplazamiento de la misma producido por el filtro de salida. Con operacionales, la etapa de realimentación es el clásico restador donde una de las señales es la señal de entrada al amplificador y la otra que ingresa por la entrada inversora, es la realimentación que previamente pasó por un filtro compensador de fase. La figura 1.6.2 reproduce el circuito de un restador de realimentación y filtro compensador de fase.Para los que entienden de matemáticas, la función de transferencia de la etapa compensadora de fase para señales pequeñas es la siguiente:El ajuste del polo, el cero y la constante de integración es el siguiente:

Puede realizarse el ajuste mediante la técnica de “Loop-Shaping” para que el sistema sea estable, empleando el diagrama de Bode y cumpliendo el criterio de estabilidad de Nyquist.Si Ud. no desea diseñar un sistema, sino sólo entender su funcionamiento, le decimos que un amplificador clase D tiene un filtro de salida que provoca un retardo de las señales de audio de alta frecuencia que llegan al parlante. Ese retardo es inaudible porque el oído escucha cada frecuencia de la señal de audio por separado y no puede relacionar la fase de las mismas. Si quiere tener una idea de cómo funciona el oído, piense en él, como si fuera un conjunto de diapasones cortado cada uno con un uno por ciento de diferencia en la frecuencia de resonancia respecto del siguiente; cuando un diapasón vibra, el nervio auditivo lo reconoce y le avisa al cerebro que entró una señal con una frecuencia y una amplitud determinadas. Si tomamos una muestra de la salida y la realimentamos para compararla con la entrada, el desfasaje toma una importancia fundamental porque a diferencia del oído, el

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II AMPLIFICADOR DE POTENCIA comparador reacciona a los desfasajes de las distintas componentes de la señal de audio. Por esa razón la señal realimentada debe procesarse en fase antes de la comparación, ya que no hacerlo significa provocar una distorsión, en lugar de corregirla. Lo que se atrasó en el filtro del parlante se debe adelantar en la red de realimentación.

C) Generador PWMEs el encargado de generar la señal PWM a partir de la señal moduladora (audio de entrada) y la portadora que se genera intrínsecamente. Se emplea como portadora una señal triangular con una frecuencia comprendida entre 200kHz y 400kHz, y como moduladora la señal de salida de la etapa de realimentación. El modulador se realizará con un operacional o un comparador, capaz de manejar la frecuencia de la señal portadora.En principio parecería que la frecuencia podría hacerse más alta para facilitar el diseño del filtro de salida. Pero diseñar una llave de potencia que trabaje eficientemente a 400kHz no es simple, por eso se prefiere utilizar una frecuencia más baja aunque el filtro resulte más voluminoso.

D) SemipuenteEstá formado por dos transistores llave. Uno se conecta a la fuente negativa y otro a la positiva. Se han empleado transistores MOSFET de potencia de canal N (lo que permite un diseño más eficiente y económico) alimentados mediante una fuente de CC, correctamente desacoplada para evitar el efecto de “pumping” (bombeo) inherente al modo de funcionamiento del amplificador en clase D (las llaves sólo consumen energía en la conmutación y por lo tanto presentan picos de corriente a ritmo de la portadora que deben ser filtrados con una combinación de electrolíticos, capacitores de polyester metalizado y capacitores cerámicos). En la figura 4 sólo se dibujó un capacitor pero recuerde que éste representa 3 capacitores; si sólo usáramos un electrolítico, éste filtraría las bajas frecuencias, pero a 200kHz o 400kHz se comporta con una inductancia considerable. Un capacitor de polyester metalizado seguramente filtrará esas componentes de una centena de kHz. Pero la portadora PWM es una señal rectangular de flancos muy abruptos y hay que asegurarse un buen filtrado, tal vez hasta frecuencias de 100 o 1.000 veces la frecuencia fundamental. A esas frecuencias sólo puede funcionar un capacitor cerámico disco. En realidad, el buen filtrado no mejora la distorsión de la salida; pero su uso es fundamental para evitar la emisión de interferencias. Es decir que, en realidad, lo que estamos diseñando es un filtro EMI que favorece tanto al propio equipo como a equipos vecinos. En efecto, lo más probable es que con un filtrado inadecuado se produzcan oscilaciones en la banda de AM cuando se levanta el volumen.

E) Filtro de salidaUn diseño correcto del filtro de salida presenta múltiples ventajas, como por ejemplo limitar el consumo de corriente (recuerde que por el inductor circula la corriente de salida y que ésta puede ser de 10 ó 20A, si el inductor no tiene el tamaño adecuado se calentará y esa energía térmica sólo puede salir de la fuente de alimentación); minimizar la irradiación del ruido de conmutación (EMI) y proteger al parlante de los armónicos de alta frecuencia debidos a la conmutación. Estos armónicos deben ser suficientemente atenuados, la amplitud de la portadora después del filtro, debe ser como máximo un 5% de la amplitud del primer armónico, pero sin reducir la banda pasante de audio de modo no se vea modificada ni en amplitud ni en fase, por lo menos hasta 20kHz. De los distintos tipos de filtros (Chebyshev, Butterworth y Bessel), se prefiere un filtro tipo Butterworth LC de segundo orden, dado que presenta una respuesta muy plana en la banda pasante, resonancia amortiguada en la frecuencia de corte (entre 15kHz y 25kHz en función de la frecuencia PWM), y por último un número limitado de componentes.

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEISi Ud. sabe de matemáticas puede utilizar las siguientes fórmulas para calcular los valores de L1 y C1 del filtro en función de la resistencia del parlante.

2.- Para nuestros amplificadores elegimos Fuentes reguladas ó no reguladas cual es recomendable?

Lo recomendable es usar una fuente no regulable, es decir una fuente de valor fijo en este caso hemos utilizado una fuente de 25-0-25 voltios Fuente regulada es aquella que permite ajustar voltajes en un determinado rango según las necesidades de lo que necesitemos alimentar. En este caso permite ajustar valores de voltaje entre 0 y 15 volts con un valor de corriente de hasta 1,5 amperes para pruebas de taller. fuente no regulada es simplemente el puente de diodos y un capacitor no mantiene el voltaje constante ni corriente. A mayor carga mas corriente y se cae el voltaje, pues el capacitor de que se usa como filtro no puede por si solo mantener le nivel de DC pues la descarga es muy elevada

3. Investigue sobre las características y tipos de los parlantes. Cual es el más adecuado.

TIPOS DE PARLANTESExisten varias maneras de clasificar los parlantes. Unas lo hacen de acuerdo con su tamaño, otras según los materiales con que se construyen, pero la manera más acertada de hacerlo es por la frecuencia que cada modelo es capaz de reproducir con precisión.Los parlantes diferentes a los woofer y los subwoofer no se pueden clasificar en la genérica categoría de midrange, porque los hay especializados para reproducir sonidos altos (los tweeter), medios (midrange) y bajos (woofer).La mayoría de parlantes que vienen de fábrica con los automóviles son baratos, que permiten la reproducción de casi toda la gama de sonidos, pero son deficientes de varias maneras.Desde el punto de audio de la frecuencia, esos parlantes stock no permiten la correcta ejecución de los sonidos bajos porque entre menos tamaño, menor capacidad de reproducción de las bajas frecuencias, y entre más grande el parlante cuesta más.Sin embargo, y dejando de lado estas consideraciones, hay seis tipos de parlantes: los tweeter, los midrange, los midbass, los woofer, los subwoofer y los multifrecuencia.Tweeter, para altos Estos parlantes son diseñados para reproducir altas frecuencias de audio, es decir, aquellas que van desde los 4 hasta los 20 kilohercios (kHz).Para lograr esto, el cono del parlante tiene que moverse muy rápidamente, para que el aire en frente de él se agite a una frecuencia alta.En consecuencia, el cono se fabrica de material rígido como papel, aluminio, titanio, polímeros, cerámica, grafito, etcétera.

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II AMPLIFICADOR DE POTENCIA Son pequeños (generalmente de menos de 5 centímetros de diámetro) y más frágiles que los demás. Se deben usar junto con otra clase de parlantes.Midrange, para medios Por su diseño, estos parlantes reproducen frecuencias medias (entre 400 Hz y 5 kHz), que a menudo sobrepasan las de los tweeter y bajos. Son muy importantes porque la mayoría del rango de audición humana se ubica dentro de este rango y, por consiguiente, son musicalmente cruciales para una correcta ejecución.Por consiguiente, si está armando un equipo de sonido para el auto, básese en unos buenos medios para lograr un sonido ideal.Generalmente tienen un tamaño entre 4 y 6 pulgadas (unos 10,16 y 15,24 centímetros) Midbass, para semibajos Estos no son especialmente los más comunes, pero se diseñaron para cubrir la gama de sonidos entre los 200 Hz y los 3 kHz, es decir, entre la gama superior de los bajos y la inferior de los medios.Tienen unas 6 pulgadas de diámetro y su construcción es idéntica a la de los bajos, solo que más pequeños.Estos parlantes trabajan bien sin woofers, pero lo hacen mejor en compañía de un subwoofer o un crossover.Woofer, para bajos Trabajan en el rango de 30 Hz y 2 kHz. Se caracterizan por su gran tamaño (entre 20 y 30 centímetros) y por la construcción para trabajo pesado. Los materiales preferidos para elaborar el cono es una combinación de papel y cualquier otro material.Los woofer se alojan en la parte trasera del vehículo, generalmente en el baúl (detrás del asiento) o en la bandeja (o palomera ), con el fin de mejorar la caja acústica y el efecto escenario que se ha explicado en este espacio varias veces.Subwoofer, para más bajos Esta clasificación se ubica más dentro de los woofer, porque su finalidad es reproducir sonidos de más baja frecuencia (entre 20 Hz y 1 kHz). Por lo general se les ve instalados entre cilindros independientes o bazookas .Multifrecuencia Para quienes quieren evitar la instalación de varios tipos de parlantes alrededor de la cabina se hicieron los multifrecuencia aunque, si bien se ahorra esfuerzo y espacio, se pierde calidad de sonido.

Parlantes de bobina móvil: La señal eléctrica de entrada actúa sobre la bobina móvil que crea un campo magnético que varía de sentido de acuerdo con dicha señal. Este flujo magnético interactúa con un segundo flujo magnético continuo generado normalmente por un imán permanente que forma parte del cuerpo del altavoz, produciéndose una atracción o repulsión magnética que desplaza la bobina móvil, y con ello el diafragma adosado a ella. Al vibrar el diafragma mueve el aire que tiene situado frente a él, generando así variaciones de presión en el mismo, o lo que es lo mismo, ondas sonoras.

Parlantes de condensador: Estos altavoces tienen una estructura de condensador, con

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEIuna placa fija y otra móvil (el diafragma), entre las que se almacena la energía eléctrica suministrada por una fuente de tensión continua. Cuando se incrementa la energía almacenada entre las placas, se produce una fuerza de atracción o repulsión eléctrica entre ellas, dando lugar a que la placa móvil se mueva, creando una presión útil. Tweeters: los tweeters están diseñados para reproducir frecuencias entre 2KHz y pueden llegar por encima de los 20KHz. Miden entre ½ y 1 pulgada. 

Parlantes piezoeléctrico: En estos altavoces el motor es un material piezoeléctrico (poliéster o cerámica), que al recibir una diferencia de tensión entre sus superficies metalizadas experimenta alargamientos y compresiones. Si se une a una de sus caras un cono abocinado, éste sufrirá desplazamientos capaces de producir una presión radiada en alta frecuencia.

Parlante de cinta: El altavoz de cinta tiene un funcionamiento similar al altavoz dinámico, pero con diferencias notables. La más obvia, en lugar de bobina, el núcleo es una cinta corrugada. Pantalla infinita: Es un sistema de colocación para altavoces dinámicos, que consiste en integrar el altavoz en una gran superficie plana (por ejemplo, una pared) con un agujero circular en el centro (donde va alojado el cono del altavoz). 

Parlante Bass réflex: Es un sistema de construcción de altavoces para mejorar la respuesta en bajas frecuencias. En una de las paredes de la caja se abre una puerta

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II AMPLIFICADOR DE POTENCIA (orificio en forma de tubo) y todos los parámetros que afectan al volumen interno de la caja están previstos para que el aire en el interior del tubo resuenen en una baja frecuencia determinada. Radiador auxiliar de graves: Como el Bass-réflex, su finalidad es proporcionar un refuerzo de graves. Se trata de un sistema similar al Bass-réflex pero en lugar de un simple orificio en forma de tubo convencional, este tubo se pliega en forma de laberinto. Parlante de carga con bocina: La bocina es un cono alimentado por un motor que permite aumentar la señal eléctrica de entrada hasta en 10 dB a la salida, con lo que son muy empleadas cuando se requiere gran volumen sonoro. 

4.-Explique las características y funcionamiento del amplificador implementado.

Los amplificadores de salida, también denominados de potencia, tienen como misión entregar a la carga una señal de potencia grande con la mínima distorsión y el máximo rendimiento. La impedancia de salida ha de ser pequeña puesto que la carga suele ser un altavoz (4 u 8 ohms); así pues, estos amplificadores suelen ser en colector común ya que su ganancia de Corriente es muy elevada y esto hace que la intensidad de la salida sea grande, lo suficiente como para mover la bobina del altavoz. Los  ampl i f i cadores  de  potenc ia  de  aud io  proporc ionan a l ta   cor r i ente a  una  carga  de   sa l ida ,  que corresponde a un parlante o caja acústica. Se enomina amplificador de Potencia a aquellos circuitos capaces de entregar más de 1 Watts. El concepto simétrico corresponde a una distribución simétrica de voltajes en los transistores Q1 y Q2. En concepto complementario se usa por el uso de transistores NPN y PNP. Como  los a l tavoces t i enen   impedanc ias  de  2 ,4 ,6  y  8  ohm,   los ampl i f i cadores  de  potenc ia  deben compensar esta baja impedancia entregando una alta corriente de salida. Por esta razón, los circuitos en configuraciones Clase A, emisor, colector o base común, no son utilizados, ya que en las salidas deben tener altas resistencias, que impediría la circulación de alta corriente sobre un altavoz. Estos amplificadores se denominan complementarios, pues utilizan pares de transistores similares, pero de tipos opuestos, NPN y PNP. A su vez son denominados simétricos, pues cada transistor amplifica la mitad de la señal de entrada, y posee una polarización DC que también se reparte en forma simétrica

5.-Halle los datos teóricos básicos del circuito implementado.

El Transistor TIP31 : es un transistor de potencia, para bajas frecuenciasDescripción: Es un transistor bipolar NPN, fabricado de silicio, con excelentes características, lo podemos encontrar en diversas versiones, cuyo sufijo indica la tensión máxima entre colector y emisor. Su par complementario es el Transistor TIP32

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LABORATORIO DE ELECTRONICA II UNFV-FIEIPrincipales características

Aplicaciones · Fuentes de alimentación. · En amplificadores de audio de baja potencia.

El transistor tip32: es un transistor de potencia, para bajas frecuenciasDescripción: Es un transistor bipolar NPN, fabricado de silicio, con excelentes características, lo podemos encontrar en diversas versiones, cuyo sufijo indica la tensión máxima entre colector y emisor. Su par complementario es el Transistor TIP32

B548: El BC548 es un transistor NPN bipolar de propósitos generales utilizado principalmente en equipos de procedencia europea. Eléctricamente es similar al transistor 2N3904 (estadounidense) y al 2SC1815 (japonés), aunque la asignaciones de los pines es distinta. El dispositivo viene integrado en un encapsulado tipo TO-92. El orden de los pines mirando la parte plana del encapsulado de derecha a izquierda es emisor, base, colector.

Resistencias:Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule.Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

1n4148:Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

Condensadores:Un condensador  nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de

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campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

6. Anote observaciones y conclusiones del experimento.

Observaciones:

1. El amplificador de potencia en simetría complementaria es un circuito de muy fácil manejo.

2. Es una manera de generar un amplificador de potencia3. El amplificador de simetría complementaria puede generar un señal de salida muy

limpia sin ruido4. Es un tipo de amplificador que utiliza un Darlington con Tip 31 y 325. Fue muy interesante realizar este proyecto y aprender a alcular la señal con el

osciloscopio y las frecuencias de cuanto varia.6. Podemos destacar que este diseño puede generar hasta 15 watts de potencia de

salida

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