sábado, 6 de septiembre de 2008

Proyecto 3: Amplificador de 2x33w con preamplificador.

Saludos a todos en pleno verano. Después de tanto tiempo por fin nos animamos a ensamblar un buen equipo amplificador para la guitarra, para escuchar los mejores temas de Enya o para lo que queramos. El proyecto consiste en un amplificador estéreo de media potencia y su preamplificador con ecualizador de agudos y graves incluido.

Esta vez usaremos unos integrados bien conocidos en el mundo de la electrónica, los TDA2050. Se tratan de amplificadores específicos de audio, de clase AB, con eficiencias elevadas a plena potencia (>70%), protecciones de todo tipo, y muy baja distorsión a potencias medias (mucha más información en su datasheet).

En nuestro caso, les vamos a exprimir hasta 33WRMS con el 0.5% de distorsión sobre bafles de 6Ω (o 41w al 10% de distorsión ya para hacer el bestia únicamente), ya que los sobrealimentaremos a tensiones máximas de 27-28v (overclocking..., perdón, oversuppling de TDA's), esperando que no se nos sublimen. Tened en cuenta que a plena potencia la tensión de la fuente caerá hasta valores más seguros. Así demostraremos de alguna forma el margen de seguridad que tenemos al trabajar con estos aparatitos. REALIZAR BAJO LA SUPERVISIÓN DE UN ADULTO, xD.

Aquí debajo podemos ver el esquema del circuito completo para un canal, donde no necesitaremos ningún componente adicional aparte del transformador simétrico (18-0-18v~).


El circuito es relativamente sencillo y consta de tres partes independientes bien diferenciadas (funcionarían perfectamente por separado): Un buffer para adaptar impedancias a la entrada, una red Baxandall activa como ecualizador y, finalmente, la etapa amplificadora de potencia. A continuación se describen someramente.

El buffer está formado por los transistores BC559 de bajo ruido, sus respectivas resistencias de polarización y los condensadores para bloquear la componente continua. Así, el transistor inferior, en configuración de seguidor de emisor, actúa como buffer de ganancia unidad, proporcionando una elevada y constante impedancia de entrada, independizando prácticamente el preamplificador del la fuente de audio. El transistor superior conforma una fuente de corriente constante que mejora el comportamiento del citado transistor seguidor. Esta etapa podría sustituirse perfectamente por un simple operacional en modo seguidor o hasta incluso anularse al realizar las pruebas de la etapa de potencia.

El preamplificador y ecualizador está formado por la ya muy extendida red de control de tono tipo Baxandall. Esta idea nació por los años 50 de la mano del ingeniero británico Peter James Baxandall, quien logró un ajuste independiente de agudos y graves sin ninguna clase de interruptor o clavija, algo nuevo para la época. Rápidamente este diseño fue adoptado por muchos fabricantes en sus equipos de audio de alta fidelidad y es muy probable que cualquiera tengamos una red de este tipo en nuestra casa.
El elemento activo de nuestro ecualizador es un amplificador operacional dual (doble o dual para configuración estéreo) de muy bajo ruido. Nosotros usamos el NE5532, aunque cualquiera similar valdría. Estrictamente, el diseño del circuito anterior es una ligera modificación del ecualizador de Baxandall, propuesta por Texas Instruments y adaptada a los amplificadores operacionales actuales. Tal y como se puede apreciar en el diagrama de Bode adjunto, el ecualizador nos proporcionará hasta 15dB de ganancia o atenuación a voluntad, en agudos y/o graves. Con los potenciómetros centrados (ecualizador plano) la ganancia será de 0dB en todas las frecuencias, dejando así intacta la señal de entrada. Todo esto se conoce como ecualización tipo shelving o por meseta.

Finalmente, la etapa amplificadora de potencia la gobierna el integrado TDA2050, ya descrito. Éste se configura, mediante las resistencias de realimentación, para obtener una ganancia de 68 (37dB) que, además, será casi la ganancia total del equipo (con el ecualizador plano); más que suficiente para obtener toda la potencia exigida con una entrada de nivel de línea estándar (0.316VRMS). A la salida del amplificador también podemos apreciar una red de Zobel (resistencia y condensador en paralelo con la carga), para eliminar así la componente inductiva del altavoz que podría dar lugar a inestabilidades en el amplificador.

En cuanto a la fuente de alimentación, también incluida en el esquema anterior, tenemos, para una configuración estéreo: el transformador simétrico de 16-0-16v o 18-0-18v y 3A, un puente rectificador de 5A, los condensadores de 6800µF que eliminan el rizado de la corriente alterna y los de 0.1µF que filtran ruidos de alta frecuencia que podrían desestabilizar el integrado. El previo se alimenta de las mismas líneas de alimentación tras unas resistencias que nos reducen el voltaje a unos +-15v y otros filtros de 470µF.

Una vez descrito el proyecto por encima, os dejo algunas fotos de mi particular montaje.

Componentes mínimos necesarios. El circuito impreso y componentes también los vende un indonesio por eBay.

Transformador de 18-0-18v. Curioso detalle del campo magnético dispersado. Por algo usarán transformadores toroidales en los equipos de alta gama, no? Siempre sería una buena opción si no nos duele el bolsillo en plena crisis, perdón, etapa de dificultades económicas...xD. Aunque, bueno, a niveles medios y altos de potencia, que es para lo que lo utilizaremos, no se apreciará el famoso hum de la red a 50-60Hz.

Amplificador ya ensamblado. Se puede apreciar el detalle de la lámina de aluminio entre el trafo y el circuito impreso para aislarlo del campo magnético en la medida de lo posible. Obviamente, lo ideal hubiese sido una caja el doble de grande. Pero, me gustó como quedaba así de petitón :P.
Como nota importante, no hay que olvidar aislar convenientemente, con mica o similares, los integrados, cuya aleta metálica está en tensión, del radiador de aluminio, conectado habitualmente a masa.
También es buena práctica dotar las entradas y salidas del transformador con algún fusible para evitarse desagradables sustos. Por lo demás, el montaje no es muy complejo y aquí ya empieza a trabajar la creatividad de cada uno ;).

Acabados y serigrafía castiza
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Referencias bibliográficas:


By David.