En esta publicación, hablaremos de 5 circuitos amplificadores de alta fidelidad de 40 vatios, fáciles de construir y de baja distorsión que pueden actualizarse aún más a una potencia más alta mediante algunos ajustes menores.
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Aunque puede encontrar varios módulos de salida híbridos disponibles, casi ninguno de ellos puede combinar la simplicidad con la asequibilidad junto con un gran rendimiento general.
Uno de ellos es el chip TDA2030 de SGS empleado en el presente amplificador. El diseño del amplificador es sencillo: un amplificador operacional de potencia acompañado de dos transistores de salida conectados en puente. La señal de audio se envía a la entrada no inversora del amplificador de potencia lC1 a través del conector K1 y el condensador C1.
La corriente de suministro al IC oscila según la señal de entrada.
Debido a esto, presenta una caída de voltaje igualmente cambiante alrededor de las resistencias R6, R7. R8 y R9 dado que están en las líneas de origen del opamp. Siempre que la corriente esté por debajo de 1 A, la caída de voltaje en las resistencias será inadecuada para encender los transistores T1 y T2. Lo que significa que las salidas de hasta 2 W en altavoces de 4 ohmios son suministradas totalmente por el opamp.
Tan pronto como la corriente de salida supera el nivel de 1 A, los transistores se encienden y refuerzan la salida de potencia del amplificador.
Si la señal de entrada es baja da como resultado una corriente inactiva insuficiente a través del transistor, sin embargo, dado que esto sucede a través de la red de cruce opamp, los problemas finalmente se evitan.
Además, el IC ofrece compensación térmica y, por lo tanto, garantiza la estabilidad garantizada del punto de operación.
La tensión de alimentación puede oscilar entre 12 V y un máximo absoluto de 44 V. La construcción del amplificador en la PCB debe ser fácil.
Los transistores junto con el circuito integrado deben instalarse y aislarse en un disipador de calor de aproximadamente 2 k W-1. Aplique mucho compuesto conductor de calor. La línea de suministro debe estar protegida por un fusible de 3,15 A. La línea debe estar protegida por un fusible de 3,15 A.
Diagrama de circuito
Diseño de PCB
Lista de partes
Resistencias, todas de 1/4 vatio 5% a menos que se especifique
- R1 a R4 = 100K
- R5 = 8k2
- R6 a R9 = 1,4 ohmios 1%
- R10 = 1 ohmio
Condensadores
- C1 = 470 nF
- C2 = 10uF, 63V radial
- C3 = 4.7uF, 63V radial
- C4, C5, C7 = 220 nF MKT o cerámica
- C6 = 2200uF, 50V radial
Semiconductores
- D1, D2 = 1N4007
- T1 = BD712
- T2 = BD711
- IC1 = TDA2030
Diverso
- K1 = toma de audio o conector
- Disipador de calor = 2K W ^ -1
- Arandelas aislantes, etc. para IC1, T1, T2
Especificaciones técnicas
Voltaje de funcionamiento: 44 V máximo
Potencia de salida = 22 vatios en altavoz de 8 ohmios y 40 vatios en altavoz de 4 ohmios con THD = 0,1%
Tabla de distorsión armónica
- 1 kHz en 8 ohmios a 11 vatios = 0,012%
- 1 kHz en 4 ohmios a 20 vatios = 0,032%
- 20 kHz en 8 ohmios a 11 vatios = 0,074%
- 1 kHz en 8 ohmios a 1 vatio = 0,038%
- 1 kHz en 4 ohmios a 1 vatio = 0,044%
- Corriente = 38mA aproximadamente silenciosa
- Eficiencia = 8 ohmios 62,5%
- Carga máxima = 4 ohmios 64%
2) Amplificador de 40 vatios con IC LM391
Este segundo diseño es un amplificador de potencia media potente y sencillo que puede adaptarse específicamente para su uso en amplificadores portátiles de tipo 'combo' que son populares entre los guitarristas y artistas de la música de jazz.
El ampli fi cador es una combinación eficiente de un controlador de audio integrado IC el LM391-80 y una etapa de salida de potencia push-pull construida con transistores bipolares.
A continuación se revisan algunos aspectos únicos del diseño.
El NTC, que está en contacto físico con los transistores de salida de potencia, permite que el LM391 apague la etapa de potencia cuando se sobrecalienta. El punto de partida de esta seguridad térmica se sitúa en una corriente NTC de aproximadamente 200 pA.
El condensador electrolítico que conecta a tierra el NTC actúa para presentar un 'arranque suave', es decir, para evitar un clic ruidoso u otro ruido desconcertante del altavoz cuando se enciende el amplificador.
Puede parecer que la protección es demasiado sensible y, por lo tanto, podría ser necesario realizar un ensayo y error para el valor de R4 o el del NTC. Es fácil aplicar retroalimentación en el amplificador conectando R23 a la red de línea C5-R7.
Los otros componentes, junto con R10, deciden la respuesta de frecuencia del amplificador que puede requerir un ajuste fino para satisfacer demandas específicas. No obstante, los números de componentes presentados en este artículo pueden ser adecuados para la mayoría de las aplicaciones.
El resultado de experimentar con diferentes valores de C5 y R7 es fácil de determinar (o escuchar) cortando R23 brevemente. Para altavoces de 4 ohmios, el R23 debe reducirse a 0,18 ohmios. Lamentablemente, el LM391-80 es vulnerable a la oscilación, que debe mantenerse bajo control a través de los componentes RX, C6, C8 y C9 (en muchos casos, C6 podría eliminarse).
La resistencia RX minimiza específicamente la ganancia de bucle abierto. Si se emplea RX, se debe conectar Ry para compensar el voltaje de compensación resultante. Los componentes R22 y C12 constituyen una red Boucherot que funciona para estabilizar el amplificador a altas frecuencias. La entrada del amplificador debe ser operada por una fuente de baja impedancia que sea capaz de entregar señales de audio de nivel 'línea' (0 dB).
La red R1-C1 atenúa las amplitudes por encima de 50 kHz aproximadamente. La corriente de reposo del amplificador está definida por el preajuste P1. Ajuste este control a 0 ohmios al principio y ajústelo con precisión hasta que se establezca una corriente de reposo de 50 mA.
Puede aumentar esto a 400 mA si busca una distorsión baja. Todos los transistores de potencia están colocados en la misma sección de la PCB para que puedan sujetarse a un disipador de calor común, junto con el NTC.
El disipador de calor debe ser bastante grande con una resistencia térmica de 1 K Wsl o menos. Observe que L1 está hecho de 20 vueltas de 0,8 mm de diámetro. alambre de cobre esmaltado enrollado alrededor de R21. C9 es un condensador cerámico.
Diagrama de circuito
Datos técnicos
Ahora echemos un vistazo a algunos datos probados:
Con tensión de alimentación: 35 V R23 en cortocircuito:
Ancho de banda de 3 dB (8 Q]: aprox. 11 Hz a 20 kHz
THD (distorsión armónica transitoria) a 1 kHz:. 1 W en 8 ohmios: 0,006% (Iq = 400 mA) 1 W en 8 ohmios: 0,02% (Iq = 50 mA) 65 W en 8 ohmios: 0,02% (Um = 873 mV) 80 W en 4 ohmios: 0,2% ( Um = nivel de inicio de 700 mV del límite de corriente).
Disposición de PCB y componentes
Lista de partes
3) Amplificador de potencia de 40 vatios con IC LM2876 de Texas Instruments
El tercer diseño es otro circuito amplificador de potencia Hi-Fi de 40 vatios que utiliza un solo chip LM2876 para entregar la cantidad especificada de potencia musical a través de un altavoz de 8 ohmios.
El IC LM2876 es un chip amplificador de audio de alta calidad que está diseñado para manejar continuamente 40 vatios de potencia promedio en un altavoz de 8 ohmios con una distorsión armónica total del 0,1% y un rango de frecuencia de 20 Hz a 20 kHz.
El rendimiento de este circuito integrado es mucho mejor que el de otros circuitos integrados híbridos debido a su función incorporada llamada circuito de control de temperatura instantánea de pico automático, o el Pico.
El 'SPiKe' incluye una protección completa del chip contra sobretensión de salida, baja tensión, sobrecarga y cortocircuitos accidentales.
El IC LM2876 exhibe una excelente relación señal-ruido por encima de 95 dB, lo que garantiza una excelente claridad y reproducción de sonido de nivel Hi-Fi.
Diagrama de pines del LM2876
Diagrama de circuito
El diagrama de circuito completo de este amplificador de 40 vatios basado en LM2876 se presenta a continuación:
Para obtener más información sobre esto, visite el hoja de datos del IC
4) Circuito amplificador estéreo de 40 vatios con IC TDA7292
Hasta ahora hemos hablado de los amplificadores con salida mono de 40 vatios, sin embargo, este cuarto circuito de la lista está diseñado para ofrecer una salida estéreo de 40 + 40 vatios a través de un solo chip IC TDA7292. Entonces, si está buscando una versión estéreo de un amplificador de 40 vatios, este diseño cumplirá con sus requisitos muy fácilmente.
Este excepcional amplificador estéreo de un solo chip es fabricado por ST microelectrónica .
El circuito apenas requiere componentes y se puede configurar rápidamente utilizando una PCB bien diseñada que se proporciona en la hoja de datos.
Principales características
- Amplio rango de voltaje de suministro (desde +/- 12 V ± 33 V)
- Funciona con doble suministro para una potencia de salida óptima
- Diseñado para entregar una potencia de salida total de 40 W + 40 W en 8 Ω con voltaje de suministro = ± 26 V y distorsión armónica total no más de = 10%
- Sonido de 'pop' eliminado internamente cuando se enciende / apaga
- Cuenta con una opción de silencio que también es ('pop' -free)
- Cuando el pin Mute está conectado a tierra, el IC entra en un modo de espera de bajo consumo más.
- Internamente, el IC está protegido contra cortocircuitos, lo que significa que el IC no se quemará ni se dañará cuando la salida se cortocircuite accidentalmente o se sobrecargue.
- Además, el IC cuenta con una protección de sobrecarga térmica incorporada, por lo que el sobrecalentamiento tampoco dañará el IC.
Diagrama de circuito completo
Puntaje máximo absoluto
Las siguientes son la clasificación absoluta máxima del IC TDA7292, que no debe excederse para evitar que el IC sufra daños permanentes:
- Tensión de alimentación CC ± 35 V
- (IO) Corriente de pico de salida (limitada internamente) 5 A
- (PAGhasta) Disipación de potencia Tcase = 70 ° C 40 W
- (Ten) Temperatura de funcionamiento -20 a 85 ° C
- (Tj) Temperatura de unión -40 a 150 ° C
- (Tstg) Temperatura de almacenamiento -40 a 150 ° C
Referencia: Para obtener más detalles y el diseño completo de PCB, puede consultar el hoja de datos original del IC.
5) Amplificador de 40 vatios con solo transistores
Todos los diseños explicados anteriormente dependen de los circuitos integrados, y todos sabemos con qué facilidad estos circuitos integrados pueden volverse obsoletos en cualquier momento. Quizás la mejor manera de tener un diseño de amplificador de hoja perenne universal es tenerlo en forma de versión transistorizada discreta, como se muestra en este quinto diseño final:
Esta es en realidad la versión abreviada del popular amplificador de 100 vatios de este sitio web. Se ha simplificado eliminando un par de mosfets y reduciendo la entrada de suministro a 24V.
Las piezas indicadas en el circuito amplificador transistorizado de 40 vatios anterior parecen un poco poco convencionales y es posible que no estén disponibles en el mercado. Sin embargo, la belleza de tales versiones transistorizadas es que los componentes activos se pueden sustituir fácilmente por valores equivalentes. Para este diseño también podemos encontrar los equivalentes apropiados y reemplazarlos aquí para obtener los mismos resultados impecables.
El amplificador está magníficamente diseñado por los ingenieros de Hitachi para ofrecer una claridad excepcional con distorsiones mínimas. Lo probé y estaba bastante emocionado con su enorme rango de potencia ajustable y su excepcional calidad de salida.
Para obtener la lista completa de piezas, visite Este artículo.
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