Amplificador de audio.
Enviado por Eduardo Rangel • 12 de Diciembre de 2015 • Prácticas o problemas • 1.039 Palabras (5 Páginas) • 150 Visitas
Marco Teórico.
Amplificador de audio.
La tarea de un amplificador es aumentar la amplitud de una señal sin que esta sea modificada en el proceso.
El sonido suele tener una variación de frecuencias, las cuales todas ellas deben ser amplificadas de la misma manera, como también evitar cambiar la forma de la onda.
[pic 1]
Ilustración 1. Amplificación de señal[1]
Debe asegurarse de que el amplificador puede proporcionar suficiente potencia para alimentar los altavoces que se quieran utilizar.[2]
Etapas de la amplificación.
La estructura de una amplificación de potencia de audio son las siguientes:
- Pre amplificación: La entrada de nuestro amplificador regularmente es de baja amplitud, es por esto que la salida de esta etapa se encarga de sacar una señal con mayor amplitud a comparación con la de entrada. Esta etapa generalmente está encargada del tono, el volumen, etc.
- Amplificación de potencia: Un amplificador de potencia consta de tres etapas: la etapa de entrada, la etapa de excitadora y la etapa de salida.
La etapa de entrada garantiza la una buena estabilidad del amplificador de audio frente a cualquier variación de la tensión de alimentación. Generalmente se implementa mediante un amplificador diferencial, el cual se encarga de amplificar la diferencia de dos señales.
La etapa de excitación está compuesta de transistores Darlington o dispositivos electrónicos que posean una ganancia en corriente muy elevada, pero con una amplificación de tensión muy baja,
Por último, la etapa de salida es la responsable en entregar potencia a la carga conectada a la salida, las cuales depende de diferentes factores como la potencia la cual se quiere suministrar, el factor de distorsión y el ancho de banda.[3]
Altavoz.
El altavoz en este caso funciona como la carga del circuito que se conecta a la salida. Este dispositivo es un transductor electroacústico, el cual recibe energía eléctrica y la transforma en energía mecánica que mueve el cono generando energía acústica por compresión y expansión del aire.[4]
Desarrollo.
Para poder discernir sobre la configuración que se utilizaría en la etapa de pre amplificación nos basamos en la ganancia de tensión que se necesitaba para lograr la potencia requerida, en este caso 2.5 watts, sin embargo se decidió tomar una potencia de 3 watts desde el inicio del diseño, suponiendo que la variación en los valores de algunos elementos y dispositivos electrónicos es bastante considerable llegando a modificar de manera notable la ganancia final requerida.
La configuración en polarización de transistor que nos otorga una ganancia de tensión grande es la configuración por divisor de tensión. Para determinar la ganancia que se requiere para el circuito tomamos para la salida una bocina con una impedancia real de 7.5Ω. A partir de la relación de la tensión y la resistencia utilizamos la ecuación 1(Ec.1) para sacar el valor de la tensión a la salida (VRMS) y en la ecuación 1.1 (Ec.1.1) despejada la tensión.
[pic 2]
[pic 3]
Sustituyendo los valores en la ecuación 1.1(Ec.1.1) se obtienen los siguientes valores.
PSalida=3 watts
RL=7.5 Ω
[pic 4]
Pasando el valor de la tensión a Vp es igual a:
[pic 5]
Así calculando la ganancia del circuito dado por la ecuación 1.2 (Ec.1.2), sustituyendo el valor de tensión de entrada y salida requeridos para la potencia deseada.
[pic 6]
[pic 7]
Cálculos.
Pre amplificación.
Para obtener el valor de tensión deseada para poder amplificar a 2.5 watts, se necesitaba diseñar la etapa de pre amplificación a una tensión mínima de . Basándonos en el libro Dispositivos Electrónicos, 8va Edición, Thomas L. Floyd, existía un “circuito pre amplificador de audio para un parlante amplificado”[5], el cual está diseñado a 6 watts máximo de salida.[pic 8]
Haciendo el análisis de la etapa de pre amplificación notamos que la ganancia total de circuito era de 266.66, puesto que para un amplificador de 3 watts se necesita una ganancia de 223.63, la ganancia requerida está cercana al amplificador necesario, se decidió tomar la configuración del libro, Ilustración 2, haciendo la modificación adecuada para obtener la ganancia necesaria.
Para esto primero se tuvo que calcular el punto de operación, las ganancias tensión y corriente del circuito, lo cual es:
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