Diseño de amplificadores de audio

me olvide un detalle tambien se eleva la temperatura del disipador a unos 38º cuando trabajo a unos 200W aprox. esta bien o es muy caliente!?...

gracias nuevamente!

nene, el voltaje de vias es para mantener los dispositivos de salida ligeramente encendidos aunque no exista señal de audio. esto disminuye la distorsión llamada "de cruce por cero" que es causada por la caida de tensión de 0.6V para los transistores y de 3v para los mosfet, mas o menos.Por lo tanto, en cualquier amplificador puedes medir el voltaje base emisor de algun transistor de salida y verás que esta por debajo de 0.6V, a veces es muy bajo, de 0.3V. Y si mides el voltaje compuerta fuente en los mosfet de salida, verás que estan por debajo de 3.1V. la distorsión de cruce por cero solo es audible con sonidos bajos. si tu aumentas el volumen, notarás que desaparece la distorsión.Por lo tanto, un amplificador puede operar sin ajuste de vias (voltaje B-E o G-S de cero).

Ahora, los dispositivos de salida siempre se conectan con una resistencia de muy poco valor en serie. por esta resistencia fluye la misma corriente que la que fluye por estos dispositivos. y como el voltaje en la resistencia es corriente por resistencia, pues a mayor corriente del dispositivo, mayor caida de tensión en la resistencia. Por lo tanto, checando el voltaje en la resistencia puedes saber si los dispositivos de salida estan apagados (0Volts) o bien, que tan "encendidos" estan, en otras palabras, que tanta corriente esta fluyendo a travez de ellos. Suponiendo que quieres un voltaje en la resistencia de 18mV, y que la resistencia sea de 0.1 ohm, entonces la corriente que fluye a traves de ella es de 180mA. que es la misma que fluye en ese dispositivo de salida. Si aumentas el voltaje de bias, aumenta el voltaje en la resistencia y viceversa. Creo que hasta aqui te debe quedar calro lo que es el voltaje de bias y su utilización. ahorita te digo como se controla y porque, a medida que la temperatura aumenta, este voltaje debe bajar.

como dije anteriormente, el transistor necesita 0.6V aprox para encender y el mosfet 3V, pero eso a temperatura ambiente. Si estos dispositivos aumentan su temperatura, el voltaje necesario para encender baja (supongamos, a 0.5V), entonces, si un transistor aumenta su temperatura y se le siguen manteniendo 0.6V, este transistor va estar MUY prendido en lugar de que esté ligeramente prendido. entonces, su corriente va a aumentar, (causando aumento de voltaje en la resistencia serie lógicamente). al aumentar su corriente, aumenta su temperatura, haciendo que el voltaje necesario para encender sea menor aun (unos 0.4V). si se le sigue aplicando 0.6V, el transitor estará totalmente prendido y la corriente a travez de él será demasiada, por lo que esto causa más calentamiento hasta llegar a provocar un corto circuito y dañarse. Lo mismo pasa con los mosfet.

Etonces que se hace? pues que el voltaje de bias disminuya a medida que la temperatura en los dispositivos de salida aumenta. de esta manera, la pequeña corriente causada por el ligero encendido de los transistores permanece constante y no se dañan. por ejemplo, empesamos con un voltaje de bias de 0.6V, que es el que necesita el transistor en frio, despues de un tiempo funcionando, el transitor aumentó su temperatura y su voltaje de encendido necesario disminuye a 0.5V, y como el voltaje de bias "sabe" esto, este se ajusta solito a 0.5V, y asi la corriente a travez del transistor se mantiene pequeña. si se calienta más porque esta funcionando con audio, y su voltaje necesario es de 0.4V, el bias ya lo sabe y le inyecta 0.4V y no hay ningún problema. pero para todo este proceso ya debes estar pensando en que entonces es necesario que se esté sensando la temperatura. Pues claro! es por eso que los transistores o diodos que ajustan el voltaje de vias estan montados en el disipador o cerca de las resistencias serie que tambien se calientan.

Si el dispositivo (que sensa la temperatura y al mismo tiempo ajusta el voltaje de bias) no esta montado en el disipador de calor, no se va a dar "cuenta" de lo que esta pasando y va "pensar" que la temperatura no ha aumentado, manteniendo el mismo voltaje de bias. entonces, como los dispositivos de salida se siguen calentando, a medida que aumenta la temperatura, pues la corriente a travez de ellos aumenta, haciendo que el voltaje en las resistencia auemnte tambien.

Con esto debe estar ya claro como funciona el voltaje de bias. y como puedes ver, lo que me dices que esta pasando con tu amplificador es imposible, porque me dices que el voltaje de las resiencias baja, siendo que yo digo que debe aumentar.Además te estas contradiciendo porque dices que baja de 18mV a 2 o 4 V. eso no es bajar. entonces no puedo contestar bien tu pregunta. supongo que te equivocaste en tu redacción. checala y bueno, con la explicación que te dí creo que ya sabras que esta pasando con tu amplificador. si no, pues me avisas. byeee

hracias juan carlos, realmente tu explicacion me aclaro muchas dudas. Y es cierto me equivoque al decir: se reduce en 2 o 4 v"....en relaidad son 2 o 4mV...es decir por lo que tu me explicaste al aumentar la temperatura la caida de tension en la resistencia debe ser menor (porque r es cte. v=ir)...entonces esa disminucion es correcta.

Analizando los valores, observe que al estabilizarse la temperatura del disipador, esta caida de tension se mantiene constante!.....

ok..pero como se cual deberia ser el mejor valor para la corriente del mosfet...(no dispongo de un osciloscopio para ver el cruce!..), la unica maner a posible es a oido!?....

desde ya muchas gracias juan carlos!....eres un genio explicando!....

gracias, gracias. las unicas formas que conozco de ajustar el voltaje de bias es con un osciloscopio o con un analizador de THD (el cual es todavia más dificil de conseguir si no tienes osciloscopio). No conozco otras formas. Con el puro oido es muy dificil ya que a veces nisiquiera se escucha la distorsión.

Yo creo que los fabricantes tienen sus propios criterios, puede ser que la corriente sea un cierto porcentaje de la corriente máxima a la que trabaja el dispositivo, o bien, las curvas de transferencia del dispositivo, pero bueno, mi criterio es que con un medidor de THD se tenga la menor distorsión sin sacrificar la eficiencia. total, el propósito del voltaje de bias es la disminución de la distorsión. Nos vemos.

Hola Juan Carlos, cordial saludo. He estado leyendo tus explicaciones a cerca del Voltaje de bias y me parece muy interesante, ademas que he aprendido muchisimo a cerca del tema. Tengo una pregunta para ti y es la siguiente:

A mis manos llega el esquema de un amplificador de audio clase AB con ajuste de Vbias sin ninguna teoria. Si yo no cuento con un osciloscopio, Como se yo a que nivel de Vbias lo deboajustar? Existe alguna forma de calcularlo? o solo es cuestion de experimentar y suponer que donde me suene bien, ahi lo dejo?

De antemano, gracias por tu aporte.

Guillermo.

maldo, no creo que haya forma de calcularlo. de hecho, vamos a pensar, si se puede calcular, porque los amplificadores vienen con ese ajuste y no mejor salen ya ajustados desde que los diseñan?
el voltaje de bias depende de los dispositivos de salida. inclusive, mismas matrículas de transistores no quieren decir que tienen mismas ganancias y mismos voltajes de encendido (mismas curvas de corriente). cada transistor (y por lo tanto mosfet) es diferente. es por eso que se tienen que ajustar para cada aparato.

Cuando se repara algun amplificador y se le tienen que cambiar los dispositivos de salida, es obligatorio volver a ajustar el voltaje de bias para los nuevos dispositivos. si no se hace, y con un poco de mala suerte, se corre el riesgo de que se vuelva a quemar el amplificador.

Por otro lado estan otros amplificadores que tienen un voltaje de bias fijo y no tienen ajuste. estos amplificadores dejan el voltaje de bias un poco bajo. hay amplificadores que lo tienen en 0.3V! Otros en 0.5V. esto quiere decir que nisiquiera los ajustan. simplemente ponen un voltaje para mantenerlos prendidos (los dispositivos de salida) pero a niveles seguros. de tal forma que no se corre el riesgo de que al cambiar los transistores por alguna causa, estos estén demasiado prendidos. Asi que por regla general, si no quieres hacer ninguna medición, ajusta el voltaje de vias entre 0.45 y 0.55 V.

Otra forma que se me esta ocurriendo es ajustar midiendo la corriente en la alimentación del amplicador. Con el voltaje de bias hasta abajo, el amplificador tendrá un cosumo bajo. si se aumenta este voltaje, el condsumo crecerá poco a poco, y despues de cierto valor, el consumo crecerá drásticamente. entonces hay que dejar ajustado el voltaje de bias un poco menos de que el consumo aumente drásticamente. solo que debes poner una resistencia que limite la corriente cuando estés haciendo este ajuste, porque cuando aumente la corriente drásticamente, puedes quemar nuevamente el amplificador. por ejemplo, si el amplificador es de casa (que se conecta a la luz) yo pongo en serie un foco de 100W (como resistencia). si ocurre un corto, el foco enciende totalmente, y mientras esta trabajando bien, el filamente se prende un poco. Con este foco te puedes dar cuenta de como el consumo varía dependiendo del voltaje de bias. si el amplificador es de carro, pues habrá que poner un foco de 12v y de muchos watts.

Gracias Juan Carlos por tu colaboración, se ve quew reres una persona con mucha experiencia en el ramo y de verdad que eres para nosotros un veradaero tutor, por fortuna no eres egoista y te desprendes de tus conocimiento sin ninguna clase de celo profesional. Te deseo lo mejor y mil gracias por aclararme la duda.... Por cuestiones de tiempo no he podido salir mucho por aqui pero cada que puedo reviso el foro y leo tus consejos a y es mucho lo que he aprendido. Hasta pronto.

Maldo7.

Juan Carlos , el ajuste del voltaje de bias entre 0.45 y 0.55V que me recomiendas, debo hacerlo entre base y emisor de los transistores impulsores o drivers?

He oido a algunos tecnicos hablar de mediciones entre base y base de estos transistores, obteniendo lecturas entre 2 y 3V.

Segun ellos, este voltaje entre base y base de los transistores drivers se distribuye entre las uniones base-emisor de los transistore de salida. ¿Es cierto eso?

Te agradezco me saques de la duda.

Mil gracias de antemano.


Maldo.

Maldo, ese voltaje de 0.45 a 0.55 es de base a emisor de los transistores de salida. Cuando son darlintong, entonces puede ser de 1V mas o menos. De ser mosfet, pues de 2.5V podria ser. Les voy a decir los voltajes que he visto segun mi experiencia. Ustedes deciden donde poner sus voltajes de bias si es que no tienen algun aparato especial pa ajustarlos. hay les va:

BJT: 0.34 - 0.55
BJT Darlingtong: 0.6 - 1.2
Mosfet: 2.4 - 3.5

Los voltajes que me dices de base a base van desde 0.6 a 1.2. Asi que no concuerda con lo que has escuchado. Por otro lado, el voltaje de bias lo puedes medir de base a base, pero aguas! eso solo lo podrás hacer si la salida del amplificador es por emisor (o source, en los mosfet) y transistores complementarios, en tal caso, el voltaje base a base es el voltaje de bias multiplicado por 2 (eso suponiendo que es el mismo voltaje en el transistor npn que en el pnp, aunque eso casi nunca sucede). Si mides el voltaje base base en un transisitor con salida por colector, este voltaje te va a medir casi el voltaje total de la fuente de V+ a V-, menos el voltaje de bias de cada rama multiplicado por 2 (mas complicado verdad?). y si la salida es clase A o bien, salida por emisor de un transistor, y por colector del otro transistor (casos en que los transistores no son complementarios, sino iguales), el voltaje que vas a medir el es de V+ (o V-, ya que siempre V+ = V-) y eso con algunas restricciones. asi que para que no te compliques mejor mide los voltajes de bias de base a base : )