Amplificador de audio

Diseño y construcción de un amplificador didáctico de potencia para audio
Antonio Blanco Solsona Francisco Hortelano Moya
Antonio.Blanco@uv.es hortelmo@hotmail.com

INTRODUCCIÓN
En el presente artículo se describen los fundamentos básicos de los amplificadores de potencia para audio. Estos conceptos se aplican en el diseño y construcción de un amplificador de potencia. Por emplearcomponentes básicos y no hacer uso de ningún circuito integrado puede ser considerado como un buen amplificador didáctico donde se visualizan los fundamentos básicos de la amplificación de audio. También se comenta el diseño y construcción del circuito impreso usando el ORCAD. El montaje se ha realizado obteniendo muy buenos resultados a niveles teóricos, experimentales y didácticos.

ción acústica esnecesario disponer de altavoces con un gran cono y para mover este cono es necesario que circule una elevada corriente. Se consigue con una etapa final. La etapa final amplifica corriente y no tensión. La etapa de potencia es una etapa amplificadora de corriente. La primera aproximación es intentar conseguirlo con un amplificador en clase A con transistores. La primera dificultad es adaptar la bajaimpedancia del altavoz con la necesaria en el colector del transistor. Suele ser alrededor de 1.000 Ω. Se utiliza un trasformador para adaptar las impedancias. El esquema se muestra en la figura 1.

EVOLUCIÓN DE LOS AMPLIFICADORES DE POTENCIA
Una vez realizada la amplificación de tensión es necesario actuar sobre el medio acústico para producir la sensación sonora. El elemento donde se producela conversión de las variaciones eléctricas en variaciones de presión es el altavoz. Si se quiere producir una gran variaAutores científico-técnicos y académicos

Figura 1. Amplificador en clase A con transformador

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Diseño y construcción de un amplificador didáctico de potencia para audio

En un transformador se tiene:

Por todas estas causas este tipo de amplificador no esrecomendable. No se usa y dio paso a otra configuración. Es el amplificador en clase B.

Siendo n la relación de transformación. Como el transformador tiene un rendimiento superior al 90%, se puede considerar ideal y la potencia del primario es prácticamente igual a la potencia en el secundario: P1 = P2 Y como la potencia es:

AMPLIFICADOR EN CLASE B
El amplificador en clase B o en contrafase contransformador se diseñó para solucionar los problemas que presentaba la amplificación de potencia para audio en clase A. El esquema básico es:

Potencia para cargas resistivas. El altavoz se considera una carga resistiva o se adapta mediante la red de Zobel. Mediante la ley de Ohm se obtiene:
Figura 2. Amplificador en contrafase en clase B

Haciendo operaciones se obtiene:

Z1 representa laimpedancia transferida al primario de Z2. Si Z2 es la impedancia del altavoz resulta:

El amplificador tiene dos rectas de carga distintas. La recta de carga estática y dinámica. Se diseña para que trabaje en clase A en régimen dinámico, resultando una corriente en el punto de funcionamiento:

La señal de entrada Ve llega a un transformador con toma media en el secundario. Se obtiene una señalcon toma media respecto a masa. Para un semiciclo la polarización hace que entre en conducción Q1 y se corte Q2. Al siguiente semiciclo, conduce Q2 y se corta Q1. La salida de ambos colectores va al primario de otro transformador con toma media conectada al positivo de la fuente de alimentación. En la salida de este transformador se obtiene sobre la carga o altavoz, la señal reconstruida y adaptadaa la impedancia de éste. La ventaja de este amplificador reside en el alto rendimiento (78%) y en la ausencia de consumo sin señal en la entrada. El principal inconveniente es la distorsión de cruce. Esta se produce al estar los transistores en corte. Para que entren en conducción es necesario superar la barrera de potencial de los diodos. Es necesario que entre base y emisor se tengan...