AMPLIFICADORPublicINTRODUCCIÓN
Discreto forever. Antes de continuar definiremos discreto: Discreto significa no continuo, en matemáticas se refiere a lo números naturales y enteros y en electrónica se tralada el concepto a un circuito implementado mediante los elemenos mínimos: transistores, resistencias, condensadores, etc, sin utilizar circuitos integrados que reúnen dentro de ellos varios de éstos componentes. Existen varias series, los TDA, LM, STK,... Su calidad de sonido no alcanza la calidad requerida en el tema que nos ocupa. ¿porqué? Porque están diseñados para obtener cifras buenas, no se centran en corregir las distorsiones antes de que se produzcan y se basan en pricipios ya caducados de la ingeniería en este terreno. Hay que hacer otras cosas en vez de confiar los buenos resultados a la realimentación. La realimentación corrige la distorsión, pero añade las suyas propias y esto es la pescadilla que se muerde la cola, un macanismo de corrección que añade distorsión. Las distorsiones producidas por ésta técnica son difíciles de medir y casi nunca se hace, aparte de la escasa correlación entre las cifras (THD, IMD,...) y la audición tal y como están planteadas. ¿Porqué suenan bien las válvulas con THD entre 0,3 y 3%?. Y en concreto, uno de los puntos en contra del integrado y responsable en gran medida de la baja calidad de los agudos, sólo se puede corregir en discreto. La impedancia y capacidad no lineal de entrada de la etapa de salida degenera el trabajo de la etapa de ganancia en voltaje. Bypassear la red de polarización con un electrolítico da una gran transparencia al rango agudo y más cuerpo al resto de la banda. Son diferencias a nivel de sonido más que obvias y que en base a la mejora de sonido equivaldría a una etapa el doble de cara. Pero no es esta la única: La paupérrima corriente de polarización de las etapas, especialmente la de salida, la saturación de los nodos internos, modulaciones térmicas, pobres tasas de slew-rate (consecuencia de la pobre polarización)...
En un gainclone el precio viene dominado por las partes de potencia, al igual que las etapas de calidad. En muchas etapas de calidad se incluyen circuitos auxiliares como módulos de soft start, fuentes reguladas, circuitos de control... que encarecen el producto, pero que podemos considerar externos a la parte de sonido. Todos los componentes de este proyecto se pueden encontrar en la tienda de electrónica de su localidad (o al menos deberían), son de lo más estándar que hay, son sumamente baratos y hay posibilidad de buscar equivalentes, ya que forman parte vital de la industria: BC546, BC556, BD139, BD140, 2N3819 e IRF540 son los transistores, cualquiera que tenga algo de experiencia en electrónica le serán familiares. El resto, resistencias de 1/4 y 1W, condensadores electrolíticos o MKTs y un potenciómetro. Nada de polipropileno, SMDs, transistores japoneses ni otros exotismos. Austeridad y cabeza. A día de hoy, si usted posee un gainclone con los integrados LM3886, LM3875, etc... puede reutilizar la fuente de alimentación, el chasis y el radiador y probar esta etapa. Quienes lo han probado están satisfechos con el cambio. Puede reutilizar el intregrado como llavero.
TOPOLOGÍA.
FUENTE DE ALIMENTACIÓN.Dependiendo de los transistores de salida, si se usa el IRF540, se pueden obtener potencias de hasta 100W a 4 Ohm, y de 55W sobre 8 Ohm. Se admiten varias potencias, desde 25 W hasta 55W sobre 8 Ohm, que dependen de la tensión de la fuente. En la siguiente tabla se indican con más detalle:
Son valores que considero apropiados. No hay monstruosidades como en otros de mis diseños (Ultra: 750VA y 150.000uF para dar 150+150W a 4 Ohm), pero no me parece recomendable bajar de esos valores. En el único que se puede escatimar es en el valor de los condensadores, pero se debe tener en cuenta que redunda diréctamente en la calidad del sonido, especialmente a alta potencia. En el aspecto del radiador, las pruebas las hice con un perfiL de carpintería metálica porque no tenía otra cosa "perforable" a mano, y la verdad es que con 200mA de polarización no se calentaba casi, se podía tocar con la mano. Y lógicamente, estos perfiles son sumamente baratos en comparación con un radiador comercial.
SONIDO.Una de las sorpresas de esta etapa ha sido las enormes expectativas que el público ha depositado en ella. Seamos realistas, quiero advertir a aquellos que pretenden hacerlo funcionar junto a pantallas de más de 300€/unidad (precio DIY / 800€ comerciales) que sería conveniente invertir un poco más. Tengo el problema de que estoy malacostumbrado a etapas muy buenas y me costó hacer una evaluación objetiva. Tuve que poner el Technics para poder comprobar cómo se comportaba ante un equivalente de los módulos STK... y ahí pude comprobar que se había complido. La característica principal es la mayor limpieza en toda la banda, en un principio la que más destaca es la limpieza producida en los graves, las notas graves son más constantes sin el típico barullo. Es un poco más cálido de lo normal. El valor de estas resistencias tiene una gran importancia en la función de transferencia y la velocidad de la etapa, (es lo que explica su efecto en la tonalidad de esta banda) Los límtes probados son de entre 100 y 330 Ohm para Rg1 y entre 10 y 330 Ohm para R2. Con Rg2=330 Ohm no me gustaba nada cómo sonaba, estaba mejor con 10 Ohm, y si se desea modificar el timbre sólo es cuestión de aumentar Rg1, entre 100 y 470 Ohm. Disminuir el valor de Rg1 puede causar oscilaciones. Las pruebas se realizaron en monocanal con una fuente que consistía en un tranformador toroidal de 24+24V y 160VA, un puente de diodos estándar de 600V y 6A, y un banco de condensadores de 18.800uF (4 de 4700uF) a 35V, que vienen a costar un euro cada uno. La corriente de polarización era de 200mA. Existen unos condensadores para aplicaciones de filtrado de red en motores, etc... que son los de clase X2, y ya que el polipropileno es muy buen material para estas aplicaciones (por su baja ESR y ESL) es más fácil encontrar. 0,47uF es un valor bastante común, y se puede poner uno o dos en la entrada. Pueden ser de papel, de poliéster, policarbonato o polipropileno, por lo que se debe estar atento a que ponga MKP, o que sea de papel metalizado. Su voltaje nominal es de 275V AC, por lo que son voluminosos y no encajan en la huella. Su ubicación se deja a la elección del usuario. Por supuesto también se puede utilizar alguno que nos sobre de algún filtro para altavoces, mientras su valor no pase de 5.6uF no hay mucho problema. Si pasa, se puede reducir Rin de 47k a 10k. La frecuencia de corte se calcula como en los filtros pasivos, (que es lo que es); F=1/(2piRC) Tras un periodo de prueba, hice unas audiciones con una fuente mejor (75.000uF, al mismo voltaje que las primeras pruebas, 24V AC que deben dar cifras alrededor de 33V DC). Ciertamente uno de los puntos desfavorables de la topología es que el PSRR no es tan alto como se puede desear, y como consecuencia la etapa Public es sensible a la calidad de la fuente de aimentación, es decir, mejorar la fuente mejora el sonido. Se puede optar por una gran capacidad de filtrado, o por regular la parte de ganancia en voltaje, la fuente propuesta en la sección miscelánea con tal fin puede ser una opción muy recomendable. Pronto se pubicará. MEDICIONES.No disponibles todavía. PCB`s.
El presupuesto para estos materiales es de unos 6 euros máximo, sirve para muchas PCBs, suponiendo que se posee el taladro, el fluorescente y la sierra, que es bastante común tener en casa. Primero se imprimen las máscaras y se hace una fotocopia bien cargada de tinta (si hce falta, se puede repasar con un rotulador permanente. Luego se insola la PCB con el fluorescente, se revela, se sumerge en la mezcla de ácido y agua oxigenada, se coloca la máscara de taladros, se taladra en los puntos, se corta por la mitad (si se desea) con la sierra de metal y se limpia la laca que cubre el cobre con acetona. Ya tenemos la PCB lista para empezar a soldar. Para ampliar información acerca de cómo hacer PCBs, haga clic aqui. Se ofrecen las máscaras de PCB para uso personal y no lucrativo, están en el archivo PDF. La primera hoja es el silkscreen con la guía de taladros, y a segunda es la transparencia para la insolación. No la ponga del revés, las letras se deben poder leer bien, no al revés. Están a escala 1:1, es necesario desactivar cualquier zoom o cualquier ajuste de página para una correcta impresión. En todo caso, los derechos de explotación pertenecen exclusivamente al autor Lista de componentes:Esta es la lista de componentes recomendados. La gran mayoría se pueden encontrar fácilmente en las tiendas y si no, se ofrecen equivalentes. Antes de comprar, asegúrese de que los componentes encajan en las huellas. Descargar la lista de componentes HOJAS DE CARACTERÍSTICAS DE LOS SEMICONDUCTORES EMPLEADOS.
Notas sobre la construcción.Como recomiendo siempre, lo mínimo necesario es saber cómo protegerse de los peligros de la electricidad: No operar con la etapa enchufada a la red, y menos funcionando; esperar a que se descarguen los condensadores de la fuente de alimentación. Lo siguiente es saber reconocer los símbolos eléctricos y relacionarlos con los componentes reales, aparte de saber identificar las patas, la polaridad (si hay), etc.. Puede resultar útil la lectura del artículo "reconocer y entender los componentes pasivos" Los mosfet pueden destruirse por descargas electrostáticas. Conviene guardarlos en una recipiente conductor, o envueltos en papel albal. Conviene no tocar las patas con los dedos, y cogerlos sólo de la parte negra. Recuerden que la parte metálica está conectada a la pata del medio, para disipar mejor el calor (como en casi todos los encapsulados). Las soldaduras deben quedar bien hechas siempre, no vale decir "como la gota está encima...". Por las variaciones térmicas, dilataciones y contracciones, una soldadura fría acabará fallando. Es necesario utilizar un soldador de punta fina, alguna vez he limado la punta de cobre de algún soldador barato con este fin pero siempre es mejor utilizar una punta tratada de larga duración. Si su motivación para hacerse esta etapa engloba aprender, experimentar, etc... cómprese un buen soldador, los de JBC y el que distribuye Ariston (semejante pero con el mango de color ocre y admite las puntas de JBC) son buenas opciones. De entre 25 y 35W, más no... no es mejor por tener más W. Igual de importante es no dejar hilillos de estaño o cobre (restos del taladrado) entre las pistas, ya que un cortocircuito entre ellas hará que no funcione, pero además puede tener peligro si cortocircuita pistas de potencia. Al traslúz se ve muy bien si se ha dejado algo. Más: Tras haber soldado, etc, es una buena opción limpiar la resina. Con acetona y un cepillo de dientes se puede limpiar. Los componentes soportan la limpieza con estos productos, salvo la inscripción de los condensadores, que se borra. (nada insalvable y que no afectará al funcionamiento). A los potenciómetros si que conviene protegerlos de que se empapen de acetona... no tanto por la acetona sino por los residuos que arrastra. Instrucciones de monaje.No intente montarlo si no tiene conocimientos sobre cómo protejerse de los peligros de la electricidad. PCPaudio.com no se responsabiliza de los accidentes que su uso pueda causar. Ya hay numerosas etapas Public funcionando y que han seguido este esquema, incluído el prototipo que se muestran en las fotos. Por lo tanto si construye la etapa y no funciona es porque ha cometido un error, sólo tiene que revisarla y encontrarlo; el diseño es correcto. Una condición necesaria es respetar las condiciones de funcionamiento, si por ejemplo usa una fuente que no cumple los requisitos lo normal es que no funcione. Puede ser necesario utilizar un soft start, para evitar los picos de corriente demandados para cargar los condensadores al encender. Si no, es posible ver parpadear las bobillas de la habitación, ocasionalmente saltan el limitador. Un speaker enable no es necesario porque casi no produce ruidos cuando se enciende y sólo hace un "pop" cuando se apaga, pero es recomendable, si hay música mientras se apaga el recorte (clipping) es molesto. Una vez que esta todo comprobado, que las soldaduras están bien, que no hay hilillos de cobre sueltos en la PCB, volvemos a comprobarlo todo. Cuando estemos seguros, hacemos lo siguiente:
Esto quiere decir que parece que funciona. Ahora ajustaremos el offset de DC. Una vez ajustado el offset de DC, polarizaremos la etapa. Lo primero es acoplar la etapa al radiador. Se deben atornillar los transistores al disipador de calor, pero las partes metálicas de éstos deben estar aislados de él, con almohdillas térmicas o con mica y grasa térmica. Por la parte delantera del TO-220 también, se debe poner una arandela de nylon (las venden en las tiendas de electrónica). Si se desea estar seguro de que hay un buen aislamiento, se puede comprobar si hay contanto con una sonda del polímetro (en modo diodo) en el radiador y otra en la pata central de los tres transistores de salida. Para polarizar las etapas, primero protegemos la salida de un posible cortocircuito, con cinta aislante o algo así. Colocamos el polímetro en modo VDC alrededor de las resistencia de 50 Ohm. Encendemos, y veremos que al principio se produce una gran caída de tensión. Esto es para cargar los condensadores de la etapa. Luego llegará a un nivel bajo y se estabilizará lentamente.
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