Diseño de amplificadores con componentes discretos

Hola!! mi proposito es el diseño de amplificadores de audio de alta calidad. Quizas por el nivel de conocimientos o la complejidad a mucha gente no le interese el tema, pero estoy seguro de que habrà mucha gente interesada en colaborar o aprender.
Llevo un tiempo investigando en tema y me he dado cuenta de que hay poquísima literatura y informacion de calidad al respecto, hay muy poca gente que entienda realemte, incluso los profesores del departamento de ingenieria electronica de mi universidad solo conocen el tema superficialmente. He leido varios libros "High-power audio amplifier construction manual", "Audio power amplifier design handbook", "High perfomance audio power amplifiers",pero me he encotrado un poco perdido, en estos libros solo te dan unas pautas generales sobre el diseño y nada mas..."vamos que te tienes que buscar la vida". Al leer estos libros me he dado cuenta de que el diseño es anàlogo a la estructura de los amplificadores operacionales (amplificador diferencial de entrada, etapa de ganancia en tension, etapa de salida, bias, fuentes de corriente, espejos de corriente...etc), mi siguiente paso sera estudiar el diseño de amplificadores operacionales.
Para empezar quiero diseñar y construir un amplificador de unos 250W en clase AB, con conponentes discretos y transistores bipolares, debido a su mayor linealidad respecto a los mosfet. He encontrado un esquema interesantisimo de un amplicador de potencia de 150W al cual he modificado la etapa de salida añadiendole transistores en paralelo para aumentar la potencia de salida y disminuir el THD. adjunto el circuito para que lo podais ver.
El circuito es totalmente simetrico (no se si tambien es una estructura diferencial), no entiendo porque lo diseñan asi, diria que es para cancelar offsets o para reducir la distorsion). Por lo que he descubierto (solo explicare la mitad) la etapa de entrada esta formada por un amplificador diferencial con una fuerte de corriente para polarizarlo de esta manera lo hace mas inmune a las variaciones de la tension de alimentacion y con un espejo de corriente que actua como carga activa (augmenta la impedancia de salida), me parece que se hace para linealizar esta etapa, luego esta la etapa de ganancia de de tension que esta formada por un amplificador cascodo con proteccion contra sobrecorrientes y finalmente la etapa de salida en seguidor de emisor con transistores en paralelo. La ganancia la fijan R12 y R15. C8,C9 y R16 es una compentacion en frecuencia de doble polo ( es una realimentacion local) y finalmente C6 junto con R12 y R15 es la realimentacion global que añade otro polo para compensar en frecuencia. La compensacion en frecuencia se diseña para proporcinoar estabilidad, segun he leido ha de tener un margen de fase de unos 45 grados . La realimentacion se introduce al amplificador diferencial de entrada. El objetivo de la realimentacion es disminuir el THD.
En el esquema que he colgado falta el multiplicador de Vbe, q esta formado por un TRT y una R y un potenciomentro que fija la Vbias.
He simulado el circuito con pspice y me he encontrado con problemas, el amplificador funciona perfectamente cuando substituyo el multiplicador de Vbe por una fuente ideal Vbias, de lo contrario el transistor del multimplicador nunca me conduce y me aparece distorsion de cruce.
Tambien tengo problemas con el transistor de la etapa cascodo de la etapa de ganancia en tension, hago una simulacion de la disipacion en potencia y me aparece un pico de corta duracion de unos 8 watios, que no me parece normal, si estubiera montado fisicamente el transistor se quemaria. He empezado a analizar el circuito en papel pero tengo muchas dudas, algunas de anàlisis de circuitos y sobre todo en el tema de la estabilidad y la compensacion en frequencia, no se como analizarlo.
Tengo claro que es un tema bastante complicado y estoy buscando alguien que entienda del tema que me pueda ayudar o que este igual de interesado que yo en investigar, entre todos podemos aportar cosas y aprender juntos.
¡¡¡ SOBRETODO QUE NADIE MONTE EL CIRCUITO, NO FUNCIONA CORRECTAMENTE!!!

Hola, yo también estoy interesado en el diseño de amplificadores pero hay una diferencia: tengo 18 años y sólo hice un colegio técnico en electrónica. Actualmente no tengo tiempo de investigar ni probar mucho porque estoy estudiando (Ing Industrial) pero he visto varios diagramas de amplificadores, he entendido el principio de funcionamiento estructural y he diseñado y probado algunos y funcionaron (aclaro que por probar, lo que tuve a mi alcance fue sólo conectarlo y probar que amplificara y no distorcinara, todo a oído).
Lógicamente, no tengo manera de calcular los polos y el defasaje, pero sí me entretengo con las polarizaciones y corrientes de los transistores (sólo bipolares).
Tampoco estoy muy seguro de entender el prinpio de los amplificadores diferenciales de entrada, alguna idea tengo, pero en mis diseños sólo he usado modelos copiados o amplificadores operacionales.
Me gustaría aprender un poco más de este tema.
Acá puse un amplificador que diseñé completamente exajerado e innecesario, si querés buscalo, el título es "Funciona amp 900W?"

hola francisco!! me alegro que tengas ganas de aprender como yo, el mundo del audio es fascinante. Me ha gustado tu diseño, los transistores de salida mje15003/4 son muy buenos, en tu circuito el amplificador operacional esta configurado como amplificador diferencial, por tanto hace lo mismo que el amplificador diferencial a transistores, resta la salida con la entrada para reducir la distorsion harmonica. Una pregunta, el condensador de 100uf de la pata inversora pone un polo en alta frecuencia para obtener estabilidad, pero, como lo has calculado?, piensa que si el valor no es correcto el amplificador puede ser inestable, puede oscilar y quemarse los trt´s de salida. Permiteme que te indique unas pequeñas mejoras. El TLO82 es un buen operacional de proposito general, pero podrias substituirlo por un OPA 134 que es un operacional específico para audio y posee mejores caracteristicas y no tiene un precio excesivo, eso si quizas es un poco complicado de encontrar. Y una ultima cosa...900w es una burrada, yo reduciria la tension de alimentacion a +/- 50v, esto te daria aproximadamente algo menos de 300 Watios reales...que son muchos. Existe un fenomeno en los transistores en el cual la Beta del transistor es funcion de la Ic intensidad del colector. Nos interesa que esta sea una consntante, o sea quesea una funcion lo mas lineal posible , que al aumentar la Ic la Beta se mantenga constante, pero si miras el datasheet del transistor mje15003/4 veras que a partir de aproximadamente 2 amperios la hfe (beta) cae en picado, con instensidades menores de 2A se podria considerar casi como lineal, por eso no es conveniente hacer trabajar los transistores con corrientes mayores ( aunq en el datasheet diga que aguantan 20A). Lei en un libro que al duplicar los transistores de salida (significa que ahora circulara la mitad de corriente en cada TRT, se reduce a la mitad el THD.
Un saludo ;)

Yo también estoy interesado en el diseño de amplificadores de audio, en conocer el porqué de cada componente, así también como el cálculo de su valor.

Me alegro encontrar gente con las mismas inquietudes.

Estamos por aquí, y a ver si se suma más gente y aumentamos conocimientos de manera exponencial

Gacias thevenin!! la verdad me he encontrado solo y con muchas dificultades con esta aficion, he tenido que ir a prendiendo yo solo y la verdad es que cuesta, la union hace la fuerza, todos podemos aportar nuestros conocimientos para que los demas aprendan y a la vez aprender de otros.

Hola a todos:

No están solos en el mundo de los amplificadores, sólo hay que buscar mensajes que correspondan al tema específico.

Diagramas amplificadores

Saludos :D

Hola, te agradezco mucho los consejos y como dije antes, es completamente exajerado, ¿quién le confía 900W a un solo canal?
Con respecto al capacitor, calculé su valor para que a cierta frecuencia (originalmente 20Hz), redujera la ganancia al 70%, para establecer la frecuencia de corte inferior, sin polos ni nada, sólo calculé la reactancia capacitiva Xc sumándola a la resistencia que tiene en serie. Pero el resultado era un capacitor medio chico, así que lo puse de 100uF y calculé cuál sería el corte y si mal no recuerdo, eran como 8 o 9 Hz.
Te agradezco otra vez y me voy a diseñar un amplificador nuevo, pero con los piés un poco más en la tierra, algo como 250-300 W.
Otra cosa, la ganancia la había calculado para que entregara la máxima potencia con una entrada de 1Vpp, pero hace poco investigué y descubrí que el nivel LINE estándard a 0dB es de 2.19Vpp. Habría que corregir ese detalle también

Hola Francisco!!! me encanta tu iniciativa, pero me parece que los calculos que has hecho del condensador no son correctos, no hay que tratar este condensador como un filtro aunque en realidad lo es, mas adelante intentare explicar lo que conozco sobre el tema de realimentacion y estabilidad, este es el proposito del condensador (proporcionar estabilidad), no el de realizar un filtro pasa-altos.
Respecto al los niveles de entrada estoy algo confuso, segun tengo entendido por ejemplo la salida de un reproductor de cd-entrada de un preamplificador estaria entre los 200-300mV, la salida de un preamplificador-entrada de una etapa de potencia, alrededor de 1.5-2 voltios.

Hola Apollo!, queria decir de yo que me he encontrado solo y me alegro de encontrar a mas gente que comprate las mismas aficiones, soy nuevo en el foro, lo he descubierto hace poco. Un saludo

Bueno, mi proposito es el de aprender a diseñar amplificadores de audio de alta calidad domesticos en clase B con transistores bipolares, no el de proporcionar esquemas de circuitos, que gracia tiene montar un amplificador y no entender como funciona?, si soy sincero nunca he diseñado uno, pero he aprendido bastante del tema, quizas aun no tanto como para diseñar ninguino.
Se me ocurren una serie pasos a seguir para el aprendizaje, yo propongo algunos, intentare ir explicando lo que he aprendido sobre el diseño, no pretendo dar un curso, ni mucho menos, si no que colaboremos todos.
Se que mucha gente esta interesada en el tema pero quizas no tenga los conocimientos suficientes como para entender algunas cosas, ruego que todos nos expresemos de la manera mas entendible para despertar el interes de los principiantes o novatos en electronica, pero logicamente algunas cosas basicas hay que pasarlas por alto.

1- Introduccion: Clases de amplificadores, respuesta en frecuencia, ruido, disporsion, Bipolares vs Mosfets y valvulas. Estructura basica de un amplificador.
2- Etapa de entrada. Configuraciones y anàlisis.
3- Etapa de ganancia en tension. Configuraciones y anàlisis.
4- Etapa de salida. Configuraciones y anàlisis.
5- Realimentacion, estabilidad, slew-rate.
6- Fuentes de alimentacion
7- Protecion del amplificador y de los altavoces.
8- Compensacion termica de Vbias (tension de polarizacion) y ajuste.
9- Aspectos mecanicos, cableados y calculo de los disipadores.
10-Aspectos basicos para diseñar circuitos impresos.
11- Seleccion de componentes electronicos para audio: reistencias de pelicula metalica, condensado de polyester, electroliticos, transistores bipolares y sus caracteristicas destacables en audio.
12- Analisis matematico y simulacion del esquema del amplificador al principio de este tema.
Este ultimo tema lo podemos ir realizando a medida que avanzamos.