Amplificadores De Audio

Alumnos: Víctor Francisco Ortiz Reyes y Juan Carlos López Ledesma___

Grupo: Horario: 14:00hr-15:00hr__ Fecha: 31/10/2013__

Tema:

Amplificadores de audio

Delimitación del problema:

Se tiene una computadora personal con un sistema de sonido estándar a la cual se le desea diseñar un aparato de amplificación de audio adicional que permita aumentar el alcance de sonido sin que este sufra de una distorsión grave en su nitidez y calidad

Objetivo General:

Diseñar un aparato amplificador de audio funcional para una computadora personal

Objetivos Específicos:

• Analizar la composición y funcionamiento de un amplificador de audio

• la evolución que han tenido los amplificadores de audio a lo largo del tiempo

• Analizar la importancia que tienen los amplificadores de audio en la actualidad

• Comparar los distintos tipos de diceños de amplificación de audio

Preguntas de Investigación:

• ¿Qué es un amplificador de audio y cuál es su función?

• ¿Cómo se constituye un amplificador de audio?

• ¿Cuál es la historia del amplificador de audio?

• ¿Cuál es el mejor diseño para un amplificador de audio?

Justificación de la Investigación:

Esta investigación tiene como objetivo exponer con claridad lo relacionado al uso y funcionamiento de los amplificadores de audio para conseguir tener una idea concisa de su estructura para diseñar un modelo de amplificador de audio para computadora que cumpla con los requerimientos necesarios de una manera optima.

Marco teórico

Un amplificador de audio es un dispositivo utilizado para aumentar el volumen del sonido con baja potencia para que pueda ser utilizado en un altavoz. En general, es el paso final de una cadena de retroalimentación de audio, o el movimiento del sonido desde una entrada de audio a una salida. Existen varias aplicaciones de esta tecnología, que incluyen su uso en sistemas de megafonía y conciertos. Los amplificadores de audio también pueden ser de importancia para los individuos a medida que se utilizan en sistemas de sonido en los hogares. De hecho, las tarjetas de sonido de las computadoras personales pueden tener amplificadores de audio.

La tarea de un amplificador de audio es tomar una pequeña señal y hacerla más grande, sin añadirle ningún tipo de cambio. Esta es una tarea exigente, ya que

un sonido musical generalmente contiene varias frecuencias, todas los cuales deben ser amplificadas por el mismo factor para evitar cambiar la forma de la onda y por lo tanto la calidad del sonido. Un amplificador que multiplica las amplitudes de todas las frecuencias por el mismo factor, se dice que es lineal. Las desviaciones de linealidad conducen a diversos tipos de distorsiones.

Los detalles sobre el funcionamiento de los amplificadores están enmarcados en el campo de la electrónica, pero para los propósitos de audio por lo general, se puede decir que los actuales amplificadores de audio comerciales son tan buenos que rara vez el funcionamiento normal de un amplificador, limita la fidelidad de un sistema de reproducción de sonido. Debe asegurarse de que el amplificador puede proporcionar suficiente potencia para alimentar los altavoces existentes, por lo demás, los amplificadores son normalmente uno de los elementos mas fiables de un sistema de sonido.

1.1 Antecedentes.

Los amplificadores de audio son bastante antiguos en el mundo de la electrónica, sin embargo no dejan de ser interesantes.

Antes de que exitieran los artilugios que permiten amplificar sonidos, el silencio de las masas oyentes era indispensable. Ya sea un parlamento o música sólo se podía producir acústicamente a volumen natural.

El primer amplificador de audio se hizo en 1906 por un hombre llamado Lee De Forest y llegó en forma de tubo de vacío triodo. Este mecanismo especial evolucionó a partir de Audion, y fue desarrollado por De Forest. A diferencia del triodo que tiene tres elementos, el Audion sólo tenía dos y no amplificaba el sonido. Más tarde, durante el mismo año, se inventó el triodo, un dispositivo con la capacidad de ajustar el movimiento de electrones desde un filamento a una placa de sonido y modular. Fue fundamental en la invención de la primer radio AM.

Los primeros parlantes, como los del fonógarfo de Edison, consistían en una corneta metálica que en su extremo más estrecho delgado tenían una membrana vibradora. Otros sistemas, similares a un claxon de camión, modulaban aire comprimido, pero su fidelidad era escasa y no podían reproducir a volumen bajo.

Los altoparlantes de bobina móvil (dinámicos) perfeccionados, fueron a partir de 1924, la solución para reproducir con fidelidad sonidos a alto volumen.

El problema a solucionar por los científicos era la distorsión del sonido. Repetidas modificaciones de la tecnología de los amplificadores de audio permitió finalmente controlar la fidelidad mediante la ganancia y respuesta a la frecuencia. Esta última determina el tono estándar con que el aparato amplifica.

Después de la Segunda Guerra Mundial, se produjo un incremento de la tecnología debido a los avances desarrollados durante la guerra. Los primeros tipos de amplificadores de audio estaban hechos de tubos de vacío o válvulas. Un ejemplo de ellos es el amplificador Williamson, de 1946. En ese momento, ese dispositivo en particular se consideró productor de un sonido de mayor calidad en comparación con otros amplificadores disponibles en el momento. El mercado de los amplificadores de sonido era grande y los dispositivos tipo válvula podían comprarse a precios económicos. En la década de 1960, los gramófonos y los televisores hicieron populares a los amplificadores de válvulas.

En los años 70, la tecnología de válvula se sustituyó por el transistor de silicio. Aunque las válvulas no fueron completamente destruidas como lo demuestra la popularidad de los tubos de rayos catódicos, que se utilizan para aplicaciones de amplificación, los transistores de silicio se hicieron cada vez más presentes. Los transistores amplificaban el sonido mediante el cambio de la tensión de la entrada de audio a través de la utilización de semiconductores. Las razones de la preferencia de los transistores sobre las válvulas eran que eran más pequeños y por lo tanto más eficientes a la energía. Además, eran mejores en la reducción de los niveles de distorsión y eran más baratos de fabricar.

Los amplificadores de audio más usados hoy en día son considerados como transistores de estado sólido. Un ejemplo de esto es el transistor de unión bipolar, que tiene tres elementos hechos de materiales semiconductores. Otro tipo de amplificador usado en los últimos años es el MOSFET o el óxido de metal semiconductor transistor de efecto de campo. Inventado por Julius Edgar Lilienfeld, fue concebido por primera vez en 1925 y tiene tanto aplicaciones de circuitos digitales como analógicas.

Los amplificadores de estado sólido simplificaron sus circuitos, disminuyeron tamaño y costo. Aunque los amplificadores de estado sólido ofrecen comodidad y eficacia, todavía no pueden producir la calidad de los fabricados con válvulas. En 1972, Matti Otala descubrió la razón de esto: la distorsión de intermodulación (TIM). Este tipo particular de distorsión fue causado por el rápido aumento de la tensión en el dispositivo de salida de audio. Una investigación adicional remedió este problema llevando a que los amplificadores anulen el TIM. partir de 1972, cambiaron paulatinamente la respuesta a la frecuencia de los amplificadores de circuito sólido. Aquellos de alta calidad lograron imitar y superar el sonido de los aparatos antiguo. Los sistemas de grabación y radio evolucionaron de monoaurles a sonido stereo, cosa que también hicieron los amplificadores.

1.2 Distorsión del Amplificador.

Se entiende por distorsión la diferencia entre la señal que entra a un equipo o sistema y la señal que sale del mismo. Por tanto, puede definirse como la "deformación" que sufre una señal tras su paso por un sistema. La distorsión puede ser lineal o no lineal. Si la distorsión se da en un sistema óptico recibe el nombre de aberración.

Para evitar la distorsión, las amplitudes de todas las frecuencias dentro del rango de funcionamiento del amplificador, deben ser amplificadas por el mismo factor. Un amplificador que satisface este requisito se dice que es perfectamente lineal. Si los picos de la forma de onda se recortan, esto da lugar a lo que se denomina distorsión armónica. Otro tipo de distorsión es la distorsión de intermodulación, que ocurre cuando diferentes frecuencias en la mezcla de señales producen frecuencias suma y diferencia, que no existían en la señal original. La distorsión transitoria ocurre cuando los componentes del amplificador no pueden manejar la velocidad de cambio de la señal, por ejemplo, en los rápidos ataques de percusión. También hay distorsión de intermodulación transitoria (TIM) a los que son susceptibles los circuitos integrados modernos. Para su linealidad, tales circuitos dependen de la realimentación, pero los retardos en esta, pueden causar distorsión de intermodulación en los rápidos transitorios de la señal.

1.2.1 Distorsión Armónica

Un tipo común en la distorsión del amplificador se denomina distorsión armónica. Puede surgir si algún componente del amplificador, recorta los picos de la forma de onda. Una especificación común en los amplificadores de alta fidelidad es la distorsión

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