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28/05/2008 #1


Amplificador de clase A con 2n3055.
Esta ocasion les presento un simple pero curioso proyecto. Un amplificador de Clase A pura. Un proyecto no indicado para los que buscan su primer amplificador. El componente es económico, pero precisa de diseño en cuanto a la disipación de calor.


Tras todo su desarrollo y puesta en marcha, suena perfectamente, pero tiene un consumo en reposo bastante exagerado.

El proyecto está diseñado para rendir aproximadamente 20W rms con +-20V. Les dejo el diagrama y si alguien se anima con el proyecto, que prepare una buena dosis de refrigeradores y una buena fuente capaz de mantener los 50W continuos aproximados que absorbe el amplificador en la versión mono, 1 canal.

En principio, vamos a analizar unas cuestiones básicas acerca de este amplificador:

A. Amplificadores de clase A: un amplificador de potencia funciona en clase A cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante todo el período de la señal de entrada.


AMPLIFICADORES CLASE A:

Son aquellos amplificador cuyas etapas de potencia consumen corrientes altas y continuas de su fuente de alimentación, independientemente de si existe señal de audio o no. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante emisión de calor. No obstante, los transistores de salida están siempre a una temperatura fija y sin alteraciones. En general, podemos afirmar que esta clase de amplificación es frecuente en circuitos de audio y en los equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan una calidad de sonido potente y de muy buena calidad. Resumiendo, los amplificador de clase A tienen mayor calidad de sonido, cuestan más y son menos prácticos, ya que despilfarran corriente y devuelven señales muy limpias. La clase A se refiere a una etapa de salida con una corriente de polarización mayor que la máxima corriente de salida que dan, de tal forma que los transistores de salida siempre están consumiendo corriente. La gran ventaja de la clase A es que es casi lineal, y en consecuencia la distorsión es menor. La gran desventaja de la clase A es que es poco eficiente, es decir que requiere un amplificador de clase A muy grande para dar 50 W, y ese amplificador usa mucha corriente y se pone a muy alta temperatura. Algunos amplificador de ‘’high-end’’ son clase A, pero la verdadera clase A solo está en quizás un 10% del pequeño mercado de “high-end” y en ninguno del mercado de gama media. Los amplificador de clase A a menudo consisten en un transistor de salida conectado al positivo de la fuente de alimentación y un transistor de corriente constante conectado de la salida al negativo de la fuente de alimentación. La señal del transistor de salida modula tanto el voltaje como la corriente de salida. Cuando no hay señal de entrada, la corriente de polarización constante fluye directamente del positivo de la fuente de alimentación al negativo, resultando que no hay corriente de salida, se gasta mucha corriente. Algunos amplificador de clase A más sofisticados tienen dos transistores de salida en configuración push-pull.


Tras este cortar y pegar, ya que es información muy generica, les dejo el diagrama del circuito que nos ocupa:





Por lo que se puede observar, es bastante simple en su diseño.

Les dejo la PBC para los que os animeis a realizar el proyecto. Tiene una excelente respuesta, pero genera mucho calor.

Estamos desarrollando la curva de respuesta, consumos y rendimiento, en el proximo aporte publicaremos imagenes del proyecto, análisis y demo del funcionamiento.



Saludos a todos los foreros.
28/05/2008 #2


Siguiendo con las pruebas, y tras unas pruebas en el banco, obtenemos:

Curva prácticamente plana desde 1Hz a 130Khz,.

Consumo a +-15V: 3,70 Amperios en vacío.
Consumo a +-15V con carga de 8 Ohms y antes de distorsión a 1 Khz : 2.90 Amperios.

(aunque les suene extraño, el consumo cuando el amplificador está a pleno rendimiento se reduce.)

Pruebas con diferentes tipos de onda practicamente perfectas en la salida. (cuadrada, triangular y senoidal) Banda de 2Hz a 130 Khz. Más allá se deforma la onda.

Potencia obtenida a +-15V y con carga de 15 Ohms a 500Hz, sin distorsion:

16.5V y 0.96 amperes.

Lo que arroja una potencia de 15,84W aproximados.


Imagen del amplificador.


Distorsion cuando se sobrepasan los 130 Khz.


Forma de onda a 19Hz y plena carga.


Forma de onda triangular obtenida a plena carga y 20 Khz


Forma de onda cuadrada obtenida a plena carga y 20Khz.

La respuesta es excepcional, pero el amplificador es ideal para hacer una barbacoa.
03/06/2008 #3

Avatar de juanma

Excelente aporte tecnideso. Tengo un transformador de 25+25Vac, 5 ampere.

Hay forma de discminuir la corriente de manera de colocar dos amplificador para ese transformador?

16W es mas que suficiente para una pieza? la mia en este caso...

Saludos!
03/06/2008 #4


se ve que es un buen amplificador, pero creo que el problema del calentamiento es un factor importante.

buen aporte y analisis, esto ayuda para saber lo que obtendremos al armarlo.
09/06/2008 #5


pienso que hay que recordar que la temperatura es algo vital en el amplificador, me refiero exactamente a los transistores porque recordemos que la temperatura afecta con el tiempo al transistor y aumenta el nivel de fuga de colector a emisor es es algo que no se quiere.

hice un buen amplificador con una targeta que hice casi perfecta imitacion del comercial pero con mis valores y ademas posee un disipador potente y ni necesita que lo enfrie y proporciona mas de 120W son un transformador de +40-40V a 5A, les posteare fotos cuanto pueda tomarlas y postearlas, bueno luego les sigo dando mas datos, y apinen aver que podemos hacer para obtener mejores amplificadores de baja temperatura y mayor potencia!.
11/06/2008 #6


La verdad, son unos interesantes 15W. En la versión que realicé, tal cual, no hice pruebas para reducir el consumo, pero imagino que no debe ser difícil. El calor es un factor importante, pero con un buen diseño con aletas refrigeradoras generosas y ubicadas en el exterior del gabinete no tiene porque haber problemas.

Me sorprendió la rapidez en las respuestas a altas frecuencias de este amplificador, y mas con este tipo de transistor ya de por si un tanto obsoleto.

Tambien, como dice rafael, posiblemente habrá diseños para hacer funcionar el amplificador en Clase a pura, y mediante un selector, hacerle funcionar en combinacion a-b.

Lo que me extraña, rafael, que conseguir esa potencia que dices, en clase a pura, un tanto excepcional, no imposible.
Sin mas, si les puedo ayudar en algún tema técnico del propio amplificador que nos ocupa, les envío un saludo.
11/06/2008 #7


tecnideso gracias por responder, si por la corriente y el voltaje aplicado realmente fue un amplificador que marco la pauta de temperatura porque las disipacion de este sistema es bueno porque tenia unos muy grandes disipadores de los negros, cuatro abanicos que coloque a lado y lado, resulta una exageracion decirlo pero lo logre, bueno, por este amplificador preferi entonces hacerlo clase AB por las razones de temperatura (principalmente), mejor rendimiento, y con rendimiento obtengo mas potencia, por eso me meti de cabeza en estos amplificadores de esta clase porque son mejores que es lo que estoy dedicado ahora luego con dinero y mucha entrega lo hare con mosfets y un profesor me dijo que son mas faciles que los transistores, de trabajar y que la señal es de mayor calidad, y los problemas que estos tienen que son delicados con eso de la estatica, y que son caros para mi y mas si me refiero a los de potencia. me siento contento de estar aqui en este mi mundo! nos vemos al rato!
11/06/2008 #8


años atraz cuando ahun estudiaba y ganaba dinero arrendando juegos de luces que fabricaba
vi y escuche un amplificador como los que comentan , la gran diferencia que ahun recuerdo que
tenia en su parte tracera como 20 transistores y el amplificador en si estaba fabricado en aluminio entero y media de ancho alrrededor de 50 cm. y 15 cm de alto en la parte tracera

sonaba como un cañon lo usaba con unas cajas que median como 1,5 mt con un woofer de 18"

saludos
12/06/2008 #9


seria maravillloso unas buenas fotos, porque hay que ver si competimos por conseguir los monstruos de sonido armados en casa, el que quiera añada sus fotos yo me las arreglare con mi celu para tomarlas y ponerlas aqui, nos vemos jejeje.
14/06/2008 #10


Hola Tecnideso, me parece un muy buen aporte tu amplificador, estoy pensando en armarlo y presentarlo como proyecto en mi colegio para la feria de ciencias de este año, solo hay una cosa que no me quedo muy clara del todo, en +-15v , ¿cual es la corriente de trabajo de los transistores de potencia ?
saludos.
16/06/2008 #11


Hola luki, en este amplificador, y según el circuito que realice, me consumia mas de 3A en vacío, son -+3A, en vacio. Saludos
16/06/2008 #12

Avatar de juanma

Un par de preguntas:

1- Que sucede si conectamos 2 en vez de 4 2N3055? Baja la potencia? Mas o menos en cuantos W queda el amplificador?

2- Supone que armo dos amplificadores, con los 4 2N3055 cada uno. Tengo un transformador de 25+25Vac y cuando lo arme le calculamos 5A, puede que de un poco mas.

Al sobreexigirlo en corriente, disminuye la tension del transformador, asi que podria conectarlo? Es decir, vos lo probaste con 15+15, asi que tengo un margen de 10+10V como para "transformadorrmalos" en corriente. Esta bien lo que digo?

3- Hay forma de bajarle el consumo de corriente? a 2.5A por ejemplo.

Saludos!
16/06/2008 #13


Hola tecnideso, Yo tengo entendido que un amplificador en clase A solo tiene salida un transistor o varios transistores en paralelo, y veo en el circuito que tiene salida cuasi-complementaria y mi pregunta es si este circuito corresponde a un clase A o es uno clase AB, gracias
16/06/2008 #14

Avatar de Eduardo

Clase A significa que los transistores de salida conducen durante la excursion completa de la señal (los 360°). Si bien la configuracion es cuasi-complementaria, los transistores conducen durante todo el ciclo.
17/06/2008 #15


Pues la verdad es que el circuito no es nada clásico un clase A con doble polaridad no es lo común ,se usa mas en clase B o AB
En el amplificador de Clase A la corriente de salida circula durante todo el ciclo de la señal de entrada, en un solo transistor. La corriente de polarización del transistor de salida es alta y constante durante todo el proceso, independientemente de si hay o no hay salida de audio. La distorsión introducida es muy baja, pero el rendimiento también será bajo, estando siempre por debajo del 50%.Lo que significa que la otra mitad de la corriente amplificada sera disipada por el transistor en forma de calor.
En un amplificador clase B durante un ciclo la corriente circula y es amplificada por 1 transistor, y durante otro ciclo circula y es amplificada por otro transistor, lo cual permite un descanso de un semiciclo a cada transistor y uno de trabajo y disipación de potencia.Además, no circula corriente a través de los transistores de salida cuando no hay señal de audio.
El problema es que ocurre la llamada "distorsión por cruce", ya que cuando en el primer ciclo la tensión de la señal cae por debajo de los 0.6v (tensión aproximada de polarización de juntura base-emisor de un BJT), se despolariza el BJT y deja de amplificar lo cual también ocurre cuando en el otro ciclo, la tensión no llega todavía a los 0.6v. En resumen, en el caso de una senoidal, tendríamos 1.2v no amplificados, aunque esta no es la mejor forma de definirlo.
En un amplificador de Clase AB se tiene el mismo caso que el amplificador B solo que existe una pequeña corriente que circula por los 2 transistores constantemente, que los polariza reduciendo enormemente la llamada "distorsion por cruce" Como en los amplificador de clase A, hay una corriente de polarización constante, pero relativamente baja, evitando la distorsión de cruce (de ahí su nombre: AB) En el caso de amplificador de sonido son los más usados llegando a distorsiones menores del 0.01% (THD=0.01%)
26/06/2008 #16


Jorge, todo lo que expones es correcto pero cuando nos ponemos a evaluar la calidad del sonido de un amplificador hay una serie de conceptos que, aparentemente, no tienen explicación lógica, por ejemplo: un amplificador con una respuesta en frecuencia perfecta, con un porcentaje de distorsión armónica y de intermodulación del 0.000...% evaluada con buenos instrumentos de medida, resulta que en la prueba real con música el sonido no termina de convencerte, vaya, que no te gusta y sin embargo otros aparatos, en teoría, inferiores sí que te llenan. Ese es el eterno dilema.
De ahí que mucha gente haya vuelto a los "viejos" amplificador a válvulas porque suenan más agradables, que no mejor, sobre todo cuando se trata de triodos en clase A, tanto en single ended como en push-pull cuya resistencia interna es tan baja que permite trabajar sin realimentación negativa manteniendo un factor de amortiguación más que decente.
Con tetrodos en AB, lo normal, la cosa cambia porque debido a su alta resistencia interna, hay que aplicar cantidades elevadas de realimentación negativa para bajarla y mantener a raya el factor de amortiguación. La banda pasante es mayor en amplificador con tetrodos y la distorsión es mucho menor que con triodos pero, a oído, suenan peor subjetivamente.
Con transistores en AB ocurre tres cuartos de lo mismo, se parecen a los tetrodos o pentodos en cuanto a su alinealidad y su facilidad para crear armónicos impares que son disonantes, mientras que en clase A se parecen a los triodos porque los armónicos generados son de orden par y musicales, aunque cuando se sobrecarga un clase A tanto en válvulas como en transistores la distorsión generada es enorme, mucho mayor que el mismo dispositivo en AB.
De todas formas el sonido de los triodos en clase A es mucho más contundente y dulce al mismo tiempo que el de tetrodos en clase AB, más brillante y definido pero menos agradable al oído, con transistores más o menos lo mismo.

Saludos.
26/06/2008 #17


Hola fermarlo... una leccion magistral de harmónicos, pentodos y triodos, pero creo que el diseño que ocupa este hilo es mucho mas sencillo.

Un circuito de clase A muy sencillo y muy didactico.

Probablemente este circuito, tenga mas problemas que un diseño en Ab, al igual que un circuito sencillo a valvulas, tanto pentodos o triodos. La tecnología empleada es la que manda, y este circuito clase A, no tiene tecnología y es puramente arcaico. Ya ni entremos en el tema de harmónicos....

De todos modos, veo que eres un sibarita, y un buen entendido en el tema. Te dedicas al High End?

Saludos
26/06/2008 #18


Buenas tardes, tecnicdeso. No he querido dar ninguna lección magistral, sino todo lo contrario: explicar grosso modo que estos simples y arcáicos montajes son precisamente los que más satisfacciones proporcionan porque, a pesar de los pesares, suenan mejor que otros mucho más complicados y en aparencia más perfectos, solo hay que ser muy cuidadosos con la refrigeración y obtenemos a cambio un sonido casi, casi perfecto.

No me dedico al High End, bueno, sí, pero solo como entretenimiento. Normalmente, los "valvuleros" son, somos...no sé como decirlo....extremistas (en el buen sentido de la palabra) para los que la palabra "transistor" es un sacrilegio inadmisible.

Yo soy un fanático de las válvulas, pero me encantan los transistores, a los que he ignorado durante muchos años por falta de tiempo. Ahora que dispongo de todo el día para experimentar, he llegado a la conclusión de que unos no son mejores que los otros, sino distintos. Un buen amplificador a transistores en clase A no tiene NADA que envidiar a un buen amplificador a válvulas aunque más de uno se rasgue las vestiduras.

Saludos.
30/07/2008 #19
Moderador

Avatar de hazard_1998

fermarlo: estoy 100% de acuerdo con vos, ya en otro post puse "los amplificador a valvulas tipo clase A generan distorsion de orden par, mas agradable al oido, los tipo pushpull o pushpull single ended generan armonicos de orden impar, siendo que los de orden par se cancelan, sobre todo en pushpull con salida por transformador, el tema es que el recorte no es abrupto, puesto que cuando entra en saturacion la valvula comienza a pedir corriente de grilla1, haciendo que esta se cargue mucho mas lentamente por la etapa anterior, haciendo que conduzca mas corriente de placa, pero mas lentamente. consecuencia ese soft clipping natural, por otro lado las valvulas no se queman tan facilmente como un transistor, cuando se diseña un amplificador transistorizado se le incluyen protecciones, que cuando actuan suenan FEO, y si no se colocan hacen puff. en una valvula la placa tiene una inercia termica mucho mas grande que el colector o drain de un transistor, ademas de estar pensada para trabajar con mayor temperatura, no quiere decir que no se quemen, si se hace trabajar muy al palo una valvula a la larga se queman, he visto EL34´s con la placa perforada, tambien puede pasar que la temperatura de catodo aumente de tal manera que se produzcan gaseos por desprendimiento de torio del propio catodo, ionizandose en las cercanias del mismo, pero esto en casos extremos, por otro lado la valvula es mas propensa a la autolimitacion, ya que no puede dejar pasar mas electrones que los que libera el catodo. (salvo que se usen tensiones de asceleracion muy altas donde los electrones son arrancados del catodo por la placa) por otro lado las valvulas pentodo tienen una curva de transferencia parecida a los mosfet por eso esa diferencia en respuesta tonal con respecto a bipolares, que suenan mas frios, inclusive no producen el famoso sticking que si producen los bipolares cuando vuelven de recorte (tiempo de recuperacion del bipolar).
en fin, hay 10000 cosas para discutir, pero seamos objetivos, y no subjetivos, hay amplificador valvulares que son una porqueria y amplificador transistorizados muy buenos, y tambien al revez"

ahora, volviendo al amplificador de tecnideso, en cuanto a la etapa de salida veo que es un cuasi complementario standard al que se le dio una corriente de polarizacion tal que a maxima excursion siga habiendo corriente circulando por los transistores, alguien hizo ensayos con una fuente de corriente constante en serie con la alimentacion de la etapa de salida? he visto una gran cantidad de esquemas utilizando ese principio, y no se que beneficios y problemas trae.
01/08/2008 #20


No me cierra la teoría
No he implementado el amplificador pero por lo que veo tiende a asemejarse a un amplificador "Push pull" el cual a la salida es imposible, teóricamente, que tenga dos transistores de potencia NPN por lo general en los amplificador de potencia se usa un transistor NPN y su complementario PNP de hfe y corrientes de colector similares. Por lo general a la salida se usa un par Darlingthon y se les da una leve polarización a fines de eliminar la distorsión de cruce con lo que pasan a trabajar en AB
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