DISEÑO DE AMPLIFICADORES

Introducción.

Un amplificador es un elemento que se encuentra entre las fuentes de sonido y los altavoces. Su misión es seleccionar y acondicionar la señal que llega de las fuentes, y posteriormente aumentar su potencia para que pueda excitar al altavoz, y así producir el sonido.

El término amplificador habitualmente se refiere al de amplificador integrado, donde las partes de selección, acondicionamiento y aumento de potencia están en una misma caja. Las partes de selección y acondicionamiento habitualmente se denominan previos, o preamplificador a todo el conjunto, y no tiene porqué estar necesariamente en la misma caja que la parte de potencia, denominada etapa de potencia..

Amplificar es una palabra muy genérica, se pueden hacer amplificaciones que no sirvan para cargar con un altavoz. La potencia depende de dos términos, uno es la corriente y el otro es el voltaje. Uno no puede existir sin el otro, pero en ocasiones la cuantía de uno de los dos puede ser infuciente para una tarea. Por esto es más exacto referirse a amplificación de voltaje, corriente o potencia, si se amplifican ambos, a pesar de que habitualmente nos referimos a las etapas de potencia como amplificadores.

A continuación examinaremos la estructura de un amplificador integrado.

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Estructura de un amplificador integrado

Los amplificadores integrados comerciales constan de una o más fuentes de alimentación que se encargan de suministrar energía a todos los circuitos. Éstos son previos como control de balance, graves, agudos, volumen y otros, y finalmente las etapas de potencia. También puede existir una parte de control, casi obligatoriamente digital, que puede controlar diversas funciones casi siempre referidas a la selección y al acondicionamiento.

Lo mínimo necesario para que pueda funcionar un amplificador es:

  • Fuente de alimentación.
  • Control de volumen.
  • Etapa(s) de potencia.

El esquema más usual de un amplificador integrado es este:

En muchos equipos de alta gama no se incluyen controles de graves y agudos, ya que a ese nivel se entiende que no existen deficiencias que corregir en el resto del sistema. Cualquier corrección del sonido, para evitar reverberaciones y para ajustar el sonido al gusto personal debe hacerse en los altavoces o en el recinto donde se valla a escuchar el equipo, una solución cara en caso de tener que cambiar algún componente.

El control de volumen siempre es necesario, salvo que esté integrado en alguna de las fuentes, porque no siempre se escucha la música al mismo volumen, ni tampoco todos los discos están grabados al mismo volumen.

Para ampliar información, visite la esta sección:

Preamplificadores

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Estructura de una etapa de potencia.

El caso de la etapa de potencia es el más importante. La inmensa mayoría de las etapas de los amplificadores comerciales de transistores siguen esta configuración.

  • Etapa diferencial de entrada: Proporciona ganancia de tensión, y permite restar una parte de la tensión de la salida con el objetivo de estabilizar la ganancia y corregir la distorsión. A esta técnica se la denomina realimentación negativa, y la configuración con etapa diferencial permite que sea más eficiente que en las etapas en emisor común antiguas. También se pueden cancelar ciertos tipos de ruido eléctrico.
  • Etapas de ganancia en voltaje: Proporcionan una ganancia en tensión mucho mayor que la etapa diferencial. Cuanto mayor sea el nivel de la señal realimentada, más se tiende a reducir la distorsión.
  • Etapa de ganancia en corriente: Es una etapa cuya ganancia en voltaje es levemente menor que la unidad, pero que produce ganancia en corriente. La salida de esta etapa posee una réplica del voltaje de la entrada pero permite que se le demande corriente sin grandes problemas.

El objetivo del diseño es que la calidad del sonido sea la mayor posible, con una mínima distorsión y un nivel de ruido muy bajo. Todos los elementos son una fuente de distorsión, los elementos pasivos (condensadores, bobinas, resistencias, transformadores), los activos (transistores, diodos)... pero se puede reducir la distorsión que generan mediante la técnica de realimentación, pero esta técnica también conlleva sus propios problemas: inestabilidad y limitaciones dinámicas.

El método de añadir varias etapas de ganancia para conseguir que la ganancia sea desorbitada, y el factor de reailmentación también, con el fin de reducir la distorsión armónica se empleaba en los 70 y sus resultados eran una calidad muy pobre. La tendencia clara es minimizar partes, se va imponiendo también el tratar de que cada bloque genere la mínima distorsión posible y como la realimentación negativa también tiene sus propios inconvenientes, el número de etapas normalmente se reduce a tres, casi el mínimo.

En los documentos que se exponen a continuación trataremos los aspectos básicos de los elementos que componen una etapa de potencia.

 

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