Topología Common Ground Collector: Amplificador RMX AB series

Para a mediados del 2013 tomé el diagrama de uno de los amplificadores de la serie RMX, específicamente RMX1450 y con el deseo real de construirlo decidí diseñar un PCB propio que fuera lo más compacto posible y luego de varios días de diseño resultó este grandioso proyecto pero que sin embargo por vicisitudes del tiempo y calamidades de la vida, fue dejado simplemente en documentos virtuales. Hoy luego de cuatro años, Dios me ha dado esta oportunidad de compartir este amplificador aquí en este magnifico foro del que tanto he aprendido y recordando esta palabra fiel y verdadera de parte de Dios: "Dad de gracia porque de gracias has recibido" por tanto con mucho cariño aporto este proyecto para toda la comunidad.

Es un amplificador basado en la topologia Common ground collector, tipica en los amplificadores de QSC y otras marcas como Behringer en su serie EP y del que se ha tratado aquí en el foro en otros temas donde se exponen QSC1700 / 1300 de la serie ONE como tambien la MX700 y clase H de RMX2450 sin embargo quise separar este tema por el tipo de topología que siendo ya conocida todavía es extraña por otros muchos y se ha pretendido describir brevemente algo de su naturaleza. Hay un manual de la empresa QSC donde se explica con más detalle la configuración de los circuitos trataré de encontrarlo y traducir para colocarlo aquí.

Breve descripción de los circuitos del amplificador

Amplificador diferencial

Las entradas de audio del amplificador son balanceadas para ofrecer una razonable cantidad del rechazo al ruido de modo común. Se obtiene una entrada balanceada al usar la mitad de un NE5532 configurado como un amplificador diferencial. El grado de rechazo de modo común depende de cuan emparejadas estén las resistencias de entradas de 10K en la figura abajo; y entre la resistencia de realimentación y la resistencia shunt del mismo valor por tanto se deberían de usar resistencias de precisión del 1% para asegurar al menos un rechazo de modo común del 40%.
También el condensador de realimentación y el condensador shunt de 180p se convierten en un filtro de primer orden que hacen al amplificador menos susceptible a las interferencias externas y oscilaciones de alta frecuencia.

Filtro de 30 Hz y 50Hz

Luego del potenciómetro de control de volumen se puede observar un circuito que sirve de filtro que corta todas aquellas bajas frecuencias indeseadas por debajo de 30 y 50Hz que podría incursionar peligrosamente dentro del parlante. Incluí también este circuito filtro en este proyecto con tres agujeros que corresponden a la elección u omisión del filtro por medio de dos interruptores simples. En el PCB, yo Hice un puente entre el agujero 2 y el 3 para omitir el filtro pero si se desea usar el filtro de 30 Hz hacer el puente entre el agujero 1 y el 3 para seleccionar el filtro de 50 Hz o dejar los agujeros libres para seleccionar el filtro de 30 Hz. Para una selección u omisión más elaborada del filtro se usaría entonces dos interruptores simples como lo muestra el diagrama.

Circuito Bias y manejador de los transistores drivers (manejadores)

El siguiente componente activo es la otra mitad del amplificador operacional N5532 cuya salida maneja a los transistores drivers los cuales a la vez manejan a los transistores de salida. Estos drivers: MJE15032 y MJE15033 están configurados en clase AB teniendo en sus bases una pequeña cantidad de corriente de polarización provista por la red en serie de dos diodos (1N4934 ) y una resistencia variable de 100 ohmios con el fin de mantener la distorsión crossover al mínimo. En paralelo a esta resistencia variable hay un NTC de 50 ohmios pegado al disipador donde se encuentran los transistores de salida el cual decrementa su valor óhmico a medida que el amplificador se calienta consiguiendo reducir el voltaje Vbe en los transistores drivers y por ende disminuye la corriente Bias y también el riesgo de un embalamiento térmico. Aunque este NTC desempeña una tarea importante en el control automático de la corriente de reposo en el amplificador, su consecución en el mercado es una tarea crucial ya que es un componente comercial sólo encontrado en punto autorizados de la marca de esos amplificadores y al saberse ésto, la NTC podría sustituirse (no siendo una mejor solución pero funciona) por una resistencia de 33 ohmios en paralelo al reóstato de Bias. La resistencia variable de 100 Ohmios para el control de Bias sí es más crítica ya que debe conseguirse exactamente del mismo valor. También se hace crucial la consecución de dicho componente ya que su valor óhmico no es tan comercial en el mercado.

Indicadores

Como todos los amplificadores QSC se incluye el indicador de CLIP por medio de un LED rojo que nos permitirá saber cuando hay excesiva señal de audio entrante que podría convertirse en una distorsión. También se incluye el indicador SIGNAL por medio de un LED amarillo que nos permitirá saber que hay señal de audio a través del amplificador.

Etapa de Salida

El amplificador usa una configuración de algún modo extraña para muchos en la etapa de salida ya que los transistores NPN están conectados a –VCC y los PNPs están conectados a +VCC en sus emisores por medio de resistencias formándose bancos de circuitos de emisor común que manejan las ramas de alimentación. Consecuentemente los transistores manejan las ramas con la señal de audio amplificada la cual pasa al punto OUT a través de los condensadores de fuente bloqueándose la corriente DC. Los colectores de todos los transistores están conectados a GND por tanto nos ahorraríamos los aislantes plásticos entre transistor y disipador siendo la transferencia de calor mucho mejor ya que el contacto es metal a metal directamente. El punto medio de los condensadores principales de fuente no está conectado a GND sino es de allí de donde se toma tanto la salida OUT para parlantes como la realimentación negativa. La naturaleza de esta configuración, con la señal de audio sobre las ramas de alimentación es porque la fuente de poder no tiene referencia de GND.

Puesta en Marcha y Ajustes Limits y Bias

Previamente antes de encender el amplificador, por cuestiones de seguridad, se debe emplear un bombillo en serie en la línea de suministro de AC esto es para prevenir cortocircuitos por si existe alguna pista encontrada o componentes mal ubicados.
Una vez encendido el amplificador, tomar lectura de los voltajes principales de alimentación: +/-VCC en los condensadores electrolíticos principales (+/-80V) como también el voltaje de alimentación para el circuito integrado NE5532 +/-15V en sus pines 8 y 4 respectivamente. Los voltajes deben estar totalmente simétricos. Por ultimo sería conveniente chequear el voltaje offset en la salida del amplificador el cual debería estar lo más cercano a 0mV. Si todas las medidas de tensiones están correctas procedamos al ajuste del amplificador.

Limit: corresponde a dos reóstatos de 2k colocado en serie con un diodo entre las bases de cada transistor driver y GND. Su óptimo ajuste se consigue por medio de un instrumental (que por ahora no poseo) en el que se usa osciloscopio, Variac, Dummy Load y voltímetro. Al no poseer dicho instrumental, llevo hasta a la mitad de su recorrido los reóstatos de 2K (aproximadamente 1K) y que ambos posean el mismo y exacto valor óhmico.

Bias: el reóstato de 100 ohmios (en el diagrama señalado como BIAS VR) nos ayudará a fijar la corriente de reposo a través de los transistores de salida.
Sin ningún tipo de señal de audio entrante y ningún tipo de carga en la salida del amplificador, previamente colocado en dirección contra-horario el recorrido del reóstato de bias, Colocamos nuestro voltímetro sobre una de las resistencia de emisor de los transistores drivers 6.8Ω 1W ( en el diagrama está un voltímetro en paralelo a dicha resistencia) y muy cuidadosamente movemos el reóstato de 100 Ω hasta obtener una lectura de caída de tensión sobre dicha R de 90mV la cual, una vez conseguida, dejamos allí fija por un par de minutos ya que podría variar ligeramente con el pasar del tiempo por tanto es muy probable que nuevamente hagamos un segundo ajuste de manera muy cuidadosa hasta conseguir el menor grado de variación sobre la caída de tensión ya establecida la cual debería de ser casi idéntica también en la R de emisor del driver negativo.

Por Último la NTC debe ir adherida al disipador principal para sensar la temperatura de los transistores de salida y mantener de manera automática la corriente Bias a niveles seguro.
 

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DOSMETROS

High 2m Modereitor
Es para fuente simple de 160 Vdc , usa una "tierra virtual , masa , 0V" formada por los 4 capacitores de 3.300 uF x 100 V.

Inclusive los he visto trabajamdo directamente a línea de 110Vac rectificada , con un optoacoplador en la entrada o un operacional aislado . . . . :facepalm:
 

Daniel Lopes

Miembro Geconocido
Es para fuente simple de 160 Vdc , usa una "tierra virtual , masa , 0V" formada por los 4 capacitores de 3.300 uF x 100 V.

:confused::confused:?Seguro? , veo como fuente simectrica +80V y -80V , y no 0V y 160V.
Acuerdo que los dos capacitores electrolicticos de 6800uF (2x 3300uF) hacen un dibisor de tensión (Tierra virtual). Entonses la salida dese amplificador es al revéz o sea en realidad la masa o tierra del Altavoz (Artoparlante) es la verdadera salida (Colectores de los transistores par conplementar NPN/PNP).
Los Emisores son conectados la las fuentes DC (+ y - 80V) y las fuentes DC son verdaderos cortos circuitos para AC (Audio), los capacitores electroliticos de 6800uF tanbien o aomenos deberian sener.:angel:;):cool:
Aun no entiendo como anda ese paso final :confused::cry:
Att,
Daniel Lopes.
 
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DOSMETROS

High 2m Modereitor
Es cómo un amplificador de fuente simple y capacitor de salida , pero primero el parlante y luego dos capacitores a positivo y negativo.

P1 es la tierra virtual y A1 es la masa de entrada conectada a P1 via 6,8 Ohms 1 Watt.

Yo he arreglado uno de éstos.
 

Daniel Lopes

Miembro Geconocido
Jo gustaria de veer lo diagrama equemactico de la fuente de alimentación (transformador y puente de diodos como son conectados) ;):cool:
Quizaz eso ayudaria a entiender un poco mas esa topologia estraña (aomenos para mi) :eek:
Att,
Daniel Lopes.
 
Hola danny en el esquema aparece la fuente de poder respecto a los condensadores electrolíticos principales ; el puente de diodos y el transformador no los incluí porque es idéntico a cualquier amplificador con fuente basado en full rectifier y transformador con toma central el cual va conectado al punto medio de los condensadores pero sin conexión a GND ya que es allí de.ese mismo punto donde se toma la salida + para los parlantes.
 

Daniel Lopes

Miembro Geconocido
Hola danny en el esquema aparece la fuente de poder respecto a los condensadores electrolíticos principales ; el puente de diodos y el transformador no los incluí porque es idéntico a cualquier amplificador con fuente basado en full rectifier y transformador con toma central el cual va conectado al punto medio de los condensadores pero sin conexión a GND ya que es allí de.ese mismo punto donde se toma la salida + para los parlantes.
!Gracias Don moonwalker , pero sigo perdido o sea aun no entiendo como puede andar ese paso final estraño.
Los capacitores electrolicticos son verdaderos cortocircuitos para AC (Audio) , la fuente tanbien asi es.
Los Emissores de los transistores finales reciben la alimentación simectrica ,los Colectores son conectados a la tierra o masa :eek: :eek:
Si no for de muchas molestias , ? podrias dibujar esa fuente? , quizaz jo logre descubrir lo "pulo del gato" que aun lo logro veer.
!Muchas gracias de antemano!.:D :D
Att,
Daniel Lopes.
 
Hola Danny; aquí dibujé la conexión de la etapa de salida de la topología. Estan dos transistores de salida, la fuente y la salida hacia parlante con su filtro RL
 

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Si el punto CT del trafo NO es masa, pues si es masa como el punto de unión de los colector y emisor de los transistores de salida NO FUNCIONARIA pues el altavoz estaría a masa...... ¿¿¿¿ de dónde demonios se saca la masa ????????. Coincido con Daniel, no lo veo nada claro...........
Un saludo.
 

Daniel Lopes

Miembro Geconocido
Si el punto CT del trafo NO es masa, pues si es masa como el punto de unión de los colector y emisor de los transistores de salida NO FUNCIONARIA pues el altavoz estaría a masa...... ¿¿¿¿ de dónde demonios se saca la masa ????????. Coincido con Daniel, no lo veo nada claro...........
Un saludo.
!Eso , eso ,eso ,eso , como ya decia el saudoso "Chavo del Ocho" ;):cool:
Att,
Daniel Lopes.
 
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Fogonazo

"Qualified exorcist approved by the Vatican"
!Gracias Don Fogo , pero desafortunadamente no logro anpliar la imagen de modo puder estudiar mejor ese diagrama esquemactico. . . . .
Hasta ahora no pude conseguir una imagen mejor :oops:, pero sigo buscando ;)



QSC .jpg


En el archivo PDF se ve mejor. ;);)
 

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  • q_amp_mx_mx700_usermanual.pdf
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Como lo explica el manual de QSC: la fuente no tiene referencia a GND; el punto GND podría considerarse como flotante (No sé si el término es el indicado y en diagrama se conoce como GND_P1 y va conectado a la otra masa que viene de la señal externa de entrada conocida como A1 por medio de una resistencia de 6.8 ohmios.
El desempeño del amplificador es excelente mi hermano y yo lo probamos con dos subwoofers de 18" y cajas Cerwin Vega y el.sonido es espectacular. El amplificador lo monté lo más exacto posible con componentes de buena calidad, un ajuste cuidadoso del Bias y sale de una. Pronto le adaptaré los Step Drivers con comparador LM311 para convertirlo en clase H y colocarlo acá en este tema sin embargo debo conseguir el trafo adecuado. Animense en armarlo; el sonido es excelente propio de los amplificadores QSC.
 

Daniel Lopes

Miembro Geconocido
:unsure::unsure::unsure:Por lo diagrama esquemactico aportado por Don fogo puedo veer que lo transformador de fuerza NO tiene una toma central :eek:
Esa topologia es muy interesante do punto de montagen , los transistores de potenzia pueden sener armados directamente al dicipador de calor sin cualquer ayslante y ese puede sener debidamente aterrizado al chassis sin problemas algun. ;):cool:
:confused: Ahora lo que no entiendo es la realimentación negativa siendo hecha por la porta posictiva (pino 5) del segundo Amp Op (5532) :eek: :eek: :loco::loco:
!Sin dudas ese diseño es muy raro!.
Att,
Daniel Lopes.
 
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Sí; la realimentación negativa se toma del punto central de los filtros grandes lógico porque es el punto OUT. El amplificador puede trabajar sin Tap central al punto medio de los condensadores pero yo lo conecté.
 
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