Amplificador de audio de 10 vatios con op

Los amplificadores son la columna vertebral de la electrónica analógica. Se utilizan ampliamente en el campo de la industria electrónica. Los amplificadores se utilizan casi en todas las aplicaciones relacionadas con el audio.

El amplificador de potencia es parte de la electrónica de sonido. Está diseñado para maximizar la magnitud de la potencia de una señal de entrada dada. En electrónica de sonido, el amplificador operacional aumenta el voltaje de la señal, pero no puede proporcionar la corriente necesaria para impulsar una carga.

En este tutorial, construiremos un amplificador de 10 W con un altavoz de impedancia de 8 ohmios conectado. Usaremos un amplificador operacional y dos transistores de potencia adicionales para entregar la salida de 10 vatios a través de la carga de salida.

Topología de construcción para amplificadores

En un sistema de cadena de amplificadores, el amplificador de potencia se utiliza en la última o última etapa antes de la carga. Generalmente, el sistema de amplificador de sonido utiliza la siguiente topología que se muestra en el diagrama de bloques

Como puede ver en el diagrama de bloques anterior, el amplificador de potencia es la última etapa que está directamente conectada a la carga. Generalmente, antes del amplificador de potencia, la señal se corrige utilizando preamplificadores y amplificadores de control de voltaje. Además, en algunos casos, donde se necesita control de tono, el circuito de control de tono se agrega antes del amplificador de potencia.

Conoce tu carga

En el caso del sistema de amplificador de audio, la carga y la capacidad de conducción de carga del amplificador es un aspecto importante en la construcción. La carga principal de un amplificador de potencia es el altavoz. La salida del amplificador de potencia depende de la impedancia de la carga, por lo que conectar una carga inadecuada podría comprometer la eficiencia del amplificador de potencia y la estabilidad.

Loud Speaker es una carga enorme que actúa como carga inductiva y resistiva. El amplificador de potencia ofrece salida de CA, debido a esto, la impedancia del altavoz es un factor crítico para una transferencia de potencia adecuada.

La impedancia es la resistencia efectiva de un circuito o componente electrónico para corriente alterna, que surge de los efectos combinados relacionados con la resistencia óhmica y la reactancia.

En la electrónica de audio, hay diferentes tipos de altavoces disponibles en diferentes potencias con diferente impedancia. La impedancia de los altavoces se puede entender mejor utilizando la relación entre el flujo de agua dentro de una tubería. Piense en el altavoz como una tubería de agua, el agua que fluye a través de la tubería es la señal de audio alterna. Ahora, si la tubería aumenta de diámetro, el agua fluirá fácilmente a través de la tubería, el volumen de agua será mayor y si disminuimos el diámetro, menos agua fluirá por la tubería, por lo que el volumen de agua será inferior. El diámetro es el efecto creado por la resistencia óhmica y la reactancia. Si la tubería aumenta de diámetro, la impedancia será baja,para que el altavoz pueda obtener más potencia y el amplificador proporcione más escenario de transferencia de potencia y, si la impedancia aumenta, el amplificador proporcionará menos potencia al altavoz.

Hay diferentes opciones, así como diferentes segmentos de altavoces disponibles en el mercado, generalmente con 4 ohmios, 8 ohmios, 16 ohmios y 32 ohmios, de los cuales los altavoces de 4 y 8 ohmios están ampliamente disponibles a precios económicos. Además, debemos entender que, un amplificador con 5 vatios, 6 vatios o 10 vatios o incluso más es el vataje RMS (Root Mean Square), entregado por el amplificador a una carga específica en funcionamiento continuo.

Por lo tanto, debemos tener cuidado con la clasificación de los altavoces, la clasificación del amplificador, la eficiencia de los altavoces y la impedancia.

Componentes requeridos

Para construir el circuito amplificador de 10 vatios, necesitamos los siguientes componentes:

1. Tablero Vero (con puntos o conectado se puede usar cualquiera)
2. Soldador
3. Alambre de soldar
4. Herramienta de pinza y pelacables
5. Alambres
6. Disipador de calor de aluminio
7. Fuente de alimentación de carril a carril de 12V con carril de alimentación de + 12V GND -12V
8. Altavoz de 8 ohmios y 10 vatios
9. 2pcs 4.7k Resistencia 1/4 ^º vatios
10. 2pcs 200R Resistor medio ^º Watt
11. Resistencia de 1pc 47k
12. Condensador 10pF 1pc
13. Resistencia de 3.2k
14. Condensador de.82uF
15. Transistor TIP127
16. Transistor TIP122
17. IC LF351 con base IC de 8 pines

Diagrama y explicación del circuito del amplificador de audio de 10 vatios

El esquema para el amplificador de 10 vatios es bastante simple, el LF351 amplifica el voltaje de la señal y dos transistores de potencia proporcionan la amplificación de potencia necesaria. La energía se toma directamente de la fuente de alimentación y se envía al altavoz de 8 ohmios a través de dos transistores. A medida que la onda sinusoidal cambia la polaridad, TIP127 proporciona la amplificación de potencia en picos positivos y TIP 122 proporciona la amplificación de potencia en señales de picos negativos.

En este circuito, TIP122 y TIP 127 son dos componentes principales. Esos dos transistores son pares idénticos con voltaje de mantenimiento de colector-emisor de 100 V a 100 mA. Ambos circuitos integrados proporcionan una alta ganancia de corriente CC: hFE = 2500 normalmente.

En la imagen de arriba, se muestra el paquete TO-220B, ambos transistores están disponibles en este paquete. Este paquete es esencial para una transferencia de calor perfecta y útil para colocarlo con un disipador de calor. Estos transistores están polarizados utilizando las resistencias de 200R. La salida amplificada se toma de la unión del colector de TIP122 y TIP127.

Prueba del circuito del amplificador de 10 vatios

Usamos herramientas de simulación de proteus para verificar la salida del circuito; medimos la salida en el osciloscopio virtual. Puede consultar el video de demostración completo que se muestra a continuación

Estamos alimentando el circuito usando + / - 12V y se proporciona la señal sinusoidal de entrada. El osciloscopio está conectado a través de la salida contra una carga de 8 ohmios en el canal A (amarillo) y la señal de entrada está conectada a través del canal B (azul).

Podemos ver la diferencia de salida entre la señal de entrada y la salida amplificada en el video que se muestra a continuación.

Además, verificamos la potencia de salida, la potencia del amplificador depende en gran medida de varias cosas, como se discutió anteriormente. Depende en gran medida de la impedancia de los altavoces, la eficiencia de los altavoces, la eficiencia del amplificador, las topologías de construcción, las distorsiones armónicas totales, etc. No pudimos considerar ni calcular todos los posibles factores que crean dependencias en la potencia del amplificador. El circuito de la vida real es diferente a la simulación porque se deben considerar muchos factores al verificar o probar la salida.

Cálculo de potencia del amplificador

Usamos una fórmula simple para calcular la potencia del amplificador:

Potencia del amplificador = V ² / R

Conectamos un multímetro de CA a través de la salida. El voltaje de CA que se muestra en el multímetro es un voltaje de CA de pico a pico. Proporcionamos una señal sinusoidal de muy baja frecuencia de unos 25-50Hz. Al igual que en baja frecuencia, el amplificador entregará más corriente a la carga y el multímetro podrá detectar el voltaje de CA correctamente.

El multímetro mostró + 8,90 V AC. Entonces, según la fórmula, la salida del amplificador de potencia a una carga de 8 ohmios es

Amplificador de Potencia = 8,90 ² /8 Amplificador de Potencia = 9,90125 (10W aproximadamente)

Cosas para recordar al construir un amplificador de 10w

• Los transistores de potencia deben conectarse correctamente con el disipador de calor. Un disipador de calor más grande proporciona mejores resultados. También,
• Es bueno utilizar condensadores tipo caja con clasificación de grado de audio para obtener mejores resultados.
• Intente hacer que el preamplificador, hasta la unión del colector del transistor de potencia y la traza de salida final, sea lo más corto posible. Disminuirá el acoplamiento de ruido en la salida. También,
• Intente utilizar un altavoz de 8 ohmios de mayor eficiencia para conducir con este amplificador de potencia.

Vea el video de demostración a continuación para este sistema de amplificador de 10w