Amplificador Monofónico de 250 Vatios Híbrido

Amplificador complementario de excelente sonido, que utiliza un amplificador operacional a la entrada y transistores en su etapa de potencia.


Amplificador complementario

250W amplifierSello de probadoEste amplificador de audio complementario de gran potencia, utiliza transistores NPN y PNP, que se complementan entre sí. Además por utilizar 4 transistores, (2 positivos y 2 negativos), permite una carga de parlantes de 4 ohmios. Esto quiere decir que podemos colocar 2 parlantes en paralelo de 8 ohmios o un parlante de 4 ohmios. Otra de sus grandes virtudes es su baja distorsión armónica y calidad de sonido. Ésto lo hace ideal para combinar con el preamplificador de guitarra, el preamplificador de bajo o con el filtro pasa bajos. Si desea hacer un Amplificador estéreo de 500W a partir de éste amplificador, basta con hacer dos etapas iguales. En este caso deberá hacer dos transformadores, uno para cada etapa, o un transformador del doble de potencia, que pueda alimentar las ambas etapas.



El circuito impreso (PCB)

PCBDespués de leer con detenimiento este articulo, descargue el archivo PDF que  se encuentra al final.  Con esto podrá hacer el circuito impreso sobre una placa fenólica virgen, mediante una de las tres las técnicas, ya sea la de serigrafía, la de papel fotosensible o la de planchado. Los materiales para este proyecto son relativamente económicos.
Si usted no desea hacer el circuito impreso, le recomendamos fábricas como; El radar electrónico, Yahico electrónica, o Microcircuitos.
Si usted se encuentra en otro país, puede calcar el diseño con las herramienta de EasyEDA y mandarlo a hacer por Internet.
Una última recomendación: Al hacer el PCB con la técnica de planchado, recuerde configurar bien su impresora, para que el circuito impreso salga al tamaño correcto.

Colocación de las resistencias

Después de tener listo el circuito impreso, proceda a colocar todas las resistencias. Como se observa en la fotografía, hay resistencias de diferentes potencias que oscilan entre 1/4W y 5W. En la lista de materiales que está al final del archivo PDF, se especifica el valor y la potencia de cada una. sea ordenado y pulcro.
Las resistencias se usan básicamente para limitar la corriente en los circuitos. Están compuestas de materiales conductores y resistivos, con la proporción adecuada entre uno y otro, para lograr los valores deseados de resistencia.

Ganancia del amplificador

En el tema de los amplificadores; una cosa muy diferente es la potencia y otra cosa es la ganancia.
Potencia: es la capacidad del amplificador para aumentar el nivel de una señal, mediante, el incremento de la amplitud de la señal de entrada, utilizando corrientes de polarización (voltaje negativo, voltaje positivo) que es sumada a la señal original, mediante transistores o circuitos integrados.
Ganancia: es la sensibilidad a una señal de entrada. Ésta se gradúa mediante un divisor de voltaje, formado por dos resistencias. Además se toma una muestra de la señal de la salida y de la de entrada.
En este caso usamos una resistencia de 33K que va, a la salida del amplificador a la entrada no inversora del TL071, y a su vez está en serie con una resistencia de 1K . La división de la resistencia de 33K, entre la de 1K, da como resultado una ganancia de 33. Si al conectar el amplificador sin usar un preamplificador, nota un volumen muy bajo, puede subir la resistencia de 33K, hasta 100K. En caso de usar preamplificador no es necesario.

Voltaje regulado con diodos zener

zener diodeEl amplificador es alimentado con un voltaje por encima de los +/-60 voltios DC. Y el amplificador operacional TL071 sólo soporta una tensión de hasta +/- 18V DC.  por esta razón es necesario reducir el voltaje, utilizando un par de diodos zener de 15V, con su respectiva resistencia de polarización (RZ). La resistencia para el diodo zener se calcula así:
RZ = Vt – Vc / Ic
Resistencia de polarización = voltaje total, menos el voltaje de consumo del zener, dividido entre los amperios de consumo del zener. Entonces tenemos que:
60V – 15V = 45V/0.02A = 2250 ohmios.
En este caso probamos con una de 2.2K, pero se calentaba demasiado. Entonces la subimos a 3.9K y funcionó a la perfección.

Diodos de protección

diodo 1n4148
El diodo 1N4148 de encapsulado en vidrio, es de tipo SMD. Se trata de un diodo que puede conmutar a alta velocidad, entre los estados de alta impedancia y baja impedancia (4 nanosegundos). En éste caso estos diodos forman parte de un circuito de protección de las salidas. Por eso se usan de respuesta rápida.
Observe que el diodo tiene una banda negra que rodea el terminal negativo o cátodo, para poder diferenciarlo del positivo o ánodo.
Tenga mucho cuidado de respetar la polaridad, a la hora de colocarlos. Revise la máscara de componentes.

Base para circuito integrado

base ICComo vemos, el título de nuestro proyecto es Amplificador Híbrido. Esto quiere decir que es una combinación entre circuitos integrados y transistores. En este caso la parte de pre-excitación de los transistores impulsores la hace un amplificador operacional TL071.
Colocamos una base de 8 pines para integrado, que se encargará de albergar el circuito integrado TL071. Aunque no es indispensable usar esta base, es recomendable colocarla. Si usted requiere cambiar el chip, ya sea por avería o cualquier otra razón, podrá hacerlo de manera rápida y sin maltratar las pistas. Recordemos que desoldar un circuito integrado, no es tarea fácil.

 

Resistencias de protección

resistencias 5W
Las resistencia de 0.22 ohmios a 5W, van entre el emisor de los transistores de potencia y la salida. Estas resistencias cerámicas protegen los emisores de los transistores de salida. Su impedancia debe ser menor a la impedancia del parlante, en este caso 0.22 ohmios. Se utilizan para absorber transientes* que se produzcan entre los transistores complementarios. Además estas resistencias funcionan como un fusible de protección.
*Un transiente es una señal o forma de onda que inicia en una amplitud cero.



Condensadores de poliéster

polyester caacitorColoque los condensadores de poliéster. Estos no tienen polaridad. sus funciones en la tarjeta son variadas. Van desde rectificación del voltaje para evitar rizos, hasta corte de frecuencias.
Un condensador está formado por dos placas separadas por un aislante llamado dieléctrico. La principal función de los condensadores es la de almacenar energía eléctrica en forma temporal. Los condensadores de poliéster son más precisos que los condensadores cerámicos y soportan voltaje de 100 voltios en adelante. Todos los condensadores de poliéster para este circuito son de 100V. Si por alguna razón no consigue de éste voltaje, puede colocar condensadores de poliéster de más voltaje. Lo importante es que estén por encima del voltaje de trabajo del circuito.

 

Condensadores electrolíticos

electrolytic capacitor
Coloque los condensadores electrolíticos, tenga en cuenta la posición mostrada en la máscara de componentes, que entregamos en el archivo PDF.
Como estos tienen polaridad, si los coloca al revés, puede ser desastroso. El voltaje mínimo a utilizar es de 63 voltios, excepto los dos condensadores de 100 microfaradios, que pueden ser de 50 voltios.

Condensadores cerámicos

ceramic capacitorLos condensadores cerámicos comunes soportan voltajes hasta de 50 voltios. Aunque éste amplificador trabaja con un voltaje más alto, el punto en el circuito donde se encuentran estos condensadores no conduce voltajes superiores a los 50V. Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
El principio de elaboración de un condensador cerámico, reside en la metalización de las dos caras del material cerámico. Los valores más comunes en el comercio están entre 1 picofaradio y 470 nanofardios.
Para saber su valor, se usa un código alfanumérico llamado código japonés. La medida picofaradio, equivale a una billonésima de faradio (0.000000000001 F).

 

Transistores pre-excitadores e impulsores

drivers transistorSe colocan los transistores C2073 y A940. Recuerde usar la guía de la máscara de componentes, al momento de instalarlos. Estos transistores trabajan en pares. Los dos transistores que están más adentro de la tarjeta, son los pre-excitadores. Y los otros dos transistores, hacen de impulsores “driver” de los transistores de salida. En otras palabras, los impulsores se encargan de excitar los transistores de salida con una señal preamplificada. Éstos no manejan altas corrientes, por esta razón no necesitan disipador.



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