AMPLIFICADOR MONOFONICO DE 250W

Buscando un amplificador de audio de gran rendimiento y buena respuesta de bajos, presentamos uno de los amplificadores ms usados en los tan famosos equipos de sonido llamados Pics que se construyen en nuestras costas colombianas. Gracias a nuestro colega Justo Beleo de Colombia, quien nos mostr este diagrama, hemos podido desarrollar un amplificador monofnico de 250 watt cuasicomplementario, es decir que slo usa transistores NPN. Este amplificador es conocido popularmente en nuestras costas colombianas como La spectrum. Su gran estabilidad, gran potencia y excelente respuesta a las frecuencias bajas, lo hacen ideal para amplificar subwoofers en sonidos de alta potencia. Otra gran ventaja es que se puede aumentar su potencia con slo colocar ms transistores y aumentar el voltaje del transformador.

Gracias a la utilizacin de transistores de gran potencia como son los 2SC3858, este amplificador tiene la posibilidad de trabajar con una carga de 4 ohmios. Esto quiere decir que podemos colocar 2 parlantes de 8 ohmios en paralelo o uno de 4 ohmios. Se puede usar con parlantes de hasta 18 pulgadas y 500 vatios pico. Otra gran ventaja es que tiene 6 etapas de amplificacin. Si comparamos este amplificador con el otro amplificador mono de 250W, tiene tres etapas ms. Esto da una mayor contundencia y definicin que el de otros amplificadores de la misma potencia.Es importante resaltar que este proyecto NO ES PARA PRINCIPIANTES.Se necesitan conocimientos previos en electrnica y haber ensamblado proyectos ms sencillos.Si no tiene experiencia en el ensamble de amplificadores, le recomendamos comenzar por el Amplificado de 40W y estudiar a fondo nuestra seccin de Recomendaciones.FuncionamientoDiagrama esquemtico

Comencemos por la entrada de seal. Al momento que entra la seal de audio, pasa por un condensador de 4.7uF (C1), llamado condensador de desacople. Este condensador se encarga de separar el reproductor o el preamplificador, del amplificador. Evita el paso de voltajes DC de un circuito al otro. Tenga muy en cuenta que el polo negativo debe ir mirando la entrada de seal.En seguida vemos un condensador de 120pF (C2) en paralelo con la entrada de seal. La funcin de este condensador es descargar a tierra las frecuencias ultra altas, como el ruido llamado popularmente hiss. Entre mas alto sea este condensador, mayor ser en recorte de frecuencias altas. Si desea un rango de frecuencias completo, este condensador no debe superar los 470pF. Si por el contrario la idea es usar este amplificador acompaado de un filtro pasa bajos y de esta manera obtener un amplificador para subwoofer, recomendamos cambiar este condensador por uno de 0.1 uF (104)Sigue una resistencia de 100K (R1) en paralelo. Esta resistencia se encarga de fijar la impedancia de entrada. Si incrementa su valor, aumenta la impedancia de entrada, pero a su vez puede aumentar el ruido, y si baja su valor, el sonido es ms limpio, pero el amplificador sonar con volumen ms bajo.

Ahora la seal llega a un par de transistores (Q1 y Q2), que estn unidos por sus emisores. A esta configuracin se le conoce con el nombre de Par diferencial. En este caso usamos dos transistores A1015 (PNP), conectados por sus emisores y reciben el voltaje de la etapa de regulacin que explicaremos ms adelante. La base de (Q1) recibe la seal de audio, mientras que la base de (Q2) est al punto centro o punto de reposo del amplificador, que finalmente es la salida a parlante, Los colectores del par diferencial estn conectados a otros dos transistores A1015 (Q3 y Q4), los cuales estn unidos por sus bases. Estos dos transistores refuerzan la seal preamplificada por el par diferencial. Los colectores de (Q3 y Q4) van conectados por medio de un par de resistencias de 1.8K a Vcc o voltaje negativo. A su vez entregan la seal a los transistores C2073 (Q7 y Q9).La resistencia (R9) que se encuentra entre (Q2) y la salida a parlante recibe el nombre de resistencia de retroalimentacin. Esta resistencia trabaja en conjunto con la resistencia de 1K (R8) La divisin de R9 por R8 es igual a la ganancia del amplificador. En este caso 100K dividido 1K da como resultado una ganancia 100.La gran estabilidad que caracteriza este amplificador se debe a la etapa de regulacin que alimenta el pardiferencial de la entrada. Est formada por un diodo zener de 12 voltios con su respectiva resistencia de polarizacin y el transistor C2229 (Q5) . Estos componentes mantienen estable el voltaje que llega al par diferencial formado por los transistores A1015. El diodo zener reduce el voltaje +Vcc, entregando 12 voltios estables. El transistor se encarga de mantener la corriente que pidan los transistores. De esta manera no haya fluctuaciones de voltaje, as tenga cambios en la fuente principal. Los amplificadores en los que el voltaje llega directamente de +Vcc al par diferencial, cuando hay variaciones en el voltaje, tambin vara el voltaje en el punto de unin de los emisores. En cambio, gracias a esta etapa de regulacin, el voltaje siempre ser el mismo.

NOTA: El transistor 2SC2229 hoy en da est saliendo falsificado en muchas partes. Si el hFE mide ms de 180, puede tener problemas de ruido en su amplificador. Le recomendamos usar el 2SC1573 o el 2SC1921.

Los transistores C2073 (Q7 y Q9), hacen el trabajo de transistores pre-excitadores. Esos reciben la seal que entregan los A1015 y la amplifican. Hay que tener en cuenta que un amplificador entre ms etapas de amplificacin tenga, mejor ser su rendimiento.Los C2073 son la tercera etapa de amplificacin de este excelente amplificador.Hay otro C2073 (Q6), que por tener su base a tierra, hace un trabajo similar al de un diodo. Su funcin es polarizar el amplificador para que los transistores Q8 y Q9 hagan la regulacin de BIAS.

EL transistor B546 (Q8) es parte de la regulacin de BIAS. El ajuste de BIAS consiste en regular la tensin que circula por los transistores de salida, cuando el amplificador se encuentra en reposo. El B546 puede ser reemplazado por el A940.En algunos amplificadores el ajuste de BIAS se hace manualmente. Para hacer ms fcil el trabajo del estudiante, las BIAS de este amplificador ya vienen ajustadas mediante dos diodos (D2 y D3). Sin embargo es importante antes de conectar parlantes, verificar que todo est correcto. Cuando las BIAS estn descuadradas puede haber distorsin por cruce de frecuencias, calentamiento excesivo y en algunos casos se puede quemar la etapa de salida.Por esta razn es imprescindible hacer algunas mediciones antes de conectar los parlantes. Estas mediciones las explicaremos mas adelante.

El C5198 (Q10) es un transistor de potencia NPN de excelente rendimiento. Se encarga de impulsar los transistores 2SC3858 del semiciclo positivo. En el caso de no conseguir este transistor o de trabajar el amplificador con un voltaje inferior a los +/-70 voltios DC (50+50VAC), Puede usar el transistor D718 (NPN), pero como la idea es hacer un amplificador ampliable en potencia, colocamos el transistor C5198 (NPN), garantizando as la vida del componente. Recomendamos colocarle un pequeo disipador.Al momento de comprar los transistores recuerde medir el beta con un multmetro que tenga funcin para mediciones de hFE. Debe obtener un valor entre 40 y 90. Si este valor es menor o mayor, el transistor puede ser falsificado.Cuando el amplificador se trabaja con ms de 8 transistores, es recomendable cambiar el C5198 por el 2SC5200, y cuando se usan ms de 16 transistores se puede usar como impulsor el 2SC3858, que es el mismo usado como transistor de salida.

Ahora apreciamos el transistor A1941 (PNP). Se encarga de impulsar los transistores 2SC3858 del semiciclo negativo. En caso de trabajar este amplificador a un voltaje inferior a los +/-70 voltios DC (50+50VAC), puede usar los transistores B688 (PNP), pero como ya lo dijimos anteriormente, la idea es tener un amplificador de potencia expandible. Por eso colocamos el transistor A1941 (NPN), que soporta ms voltaje y corriente. De igual manera que con el C5198, al momento de adquirirlo mida el beta o hFE. Debe obtener un valor entre 80 y 160. Si es menor o mayor a este valor, puede ser falsificado. Cuando el amplificador se trabaja con ms de 8 transistores, se recomienda cambiar el A1941 por el 2SA1943, y cuando se usan ms de 16 transistores se puede usar como driver o impulsor el 2SA1494.

Los transistores de salida 2SC3858 son muy famosos por su gran potencia y rendimiento. Si no los consigue puede usar 2SC2922. Deben estar muy bien ajustados con tornillos pasantes, arandelas y tuercas y debidamente aislados del disipador con aislantes de mica. Recuerde utilizar grasa siliconada y apretar muy bien los tornillos, para que el calor se transmita de los transistores al disipador. Despus de atornillarlos al disipador verifique que si hayan quedado aislados del disipador, midiendo con el multmetro en continuidad. Se coloca una punta del multmetro en el disipador y la otra en el colector del transistor, que es la pata central. No deber marcar nada.NOTA: Los transistores de potencia originales son de ganancia baja, que oscila entre 30 y 120, dependiendo del modelo. Por lo tanto si usa el transistor 2SC3858, debe tener un hFE o ganancia de 50 como mximo. Si usa el 2SC2922 debe estar por los 30 y si usa el MJL21194, este tiene un hFE de 35 aproximadamente.En esta ocasin No colocamos la fuente de alimentacin pegada en la misma tarjeta. Esto facilita las cosas si desea hacer el amplificador en versin estreo, solo deber hacer dos amplificadores iguales y alimentarlos de una misma fuente rectificadora. Como se observa en la fotografa La fuente que usamos tiene 6 condensadores de 2200uF a 100V. Esto sale ms econmico que usar dos condensadores de 6800uF a 100V.Claro que si desea puede hacer cualquiera de las fuentes simtricas de nuestra seccin de proyectos. Lo importante es que la fuente tenga condensadores de 6800uF y 80 o ms voltios y que el puente rectificador sea de los amperios adecuados. Cada transistor consume 1.6 amperios. Para saber el amperaje del puente, slo es multiplicar por la cantidad de transistores de salida.Tambin se observa que hemos colocado un potencimetro a la entrada de seal, indispensable para controlar el volumen. En el archivo PDF que se encuentra al final de esta articulo, encontrar un diagrama de conexin del potencimetro.NOTA: Como podemos apreciar el diagrama elctrico al principio de este artculo, entre a la salida y el parlante se encuentran un par de resistencias, un condensador y una bobina. A esto se le llama Red de Zobel o bloqueo de oscilacin. En el archivo PDF proporcionamos una tarjeta adicional para colocar estos componentes y la forma de conexin entre el amplificador y los parlantes.Pensando en ahorrar espacio hemos colocado la resistencia de 10 ohmios que va en paralelo con la bobina, en el interior de esta. Los mismos orificios usados para colocar la bobina, son los mismos para colocar la resistencia.El amplificador puede funcionar sin este circuito, pero es recomendable que lo use. No tiene mayor costo y si puede mejorar y alargar la vida til de su amplificador.

Otra opcin es usar el amplificador acompaado de un preamplificador monofnico.Hemos usado el Preamplificador monofnico con su fuente incluida, de nuestro artculo de Preamplificadores con control de tonos y fuente, obteniendo un excelente resultado.Se puede observar que la entrada de seal tiene un RCA estreo. No es que el preamplificador sea estereo, si no que hemos unido la seal derecha con la izquierda, por medio de un par de resistencias de 1K y las enviamos mezcladas a la entrada del preamplificador. As no se pierden los sonidos de un canal.Por otra porte el Transformador para este amplificador debe entregar un voltaje de 55x55 voltios AC y una corriente de no menos de 6 amperios. Adems debe tener un devanado adicional de 12x12V a 300 miliamperios, que se utilizan para alimentar el preamplificador.El Transformador que usamos para este amplificador tiene una potencia pensada en la versin estreo de 500 watts. Por eso se ve algo grande para este amplificador monofnico. La carga de parlantes tambin es importante tenerla en cuenta al momento de hacer el transformador. Por ejemplo: Si va a trabajar el amplificador a 8 ohmios, se puede usar alambre un poco ms delgado que si lo trabaja a 4 ohmios.EL transformador que se aprecia en la fotografa es un transformador con TAP central de 55+55V AC, Es decir que tiene tres cables de salida. Entre los extremos mide 110V AC y entre cada extremo y el cable del centro mide 55 voltios AC. La corriente debe ser de 6 amperios como mnimo, pero como est pensado para alimentar dos etapas iguales, lo hemos construido para que entregue 12 amperios. Para la construccin de este transformador, hemos usado un ncleo de 3.8 centmetros, por 11 cm que hicimos uniendo dos formaletas de 3.8x6. Al cortar las formaletas se pierde un centmetro, por eso no nos dio 12 cms.Como en Colombia el voltaje de la red pblica es de 120 voltios, fue necesario enrollar 121 vueltas de alambre calibre 17 en el devanado primario. Para el secundario dimos 110 vueltas de alambre calibre 12. Hay que detenerse en la mitad de vueltas del secundario para soldar un cable de salida que har de TAP central y luego enrolar la otra mitad de vueltas de alambre. Otra opcin es enrollar el alambre en doble y slo enrollar 55 vueltas.Para los pases que tiene un voltaje de 220 en la red pblica, es necesario dar 222 vueltas en el devanado primario con alambre calibre 20. El devanado secundario es igual en ambos casos.NOTA: si la idea es hacer el transformador para una etapa monofnica, este ser mucho ms pequeo.Se debe usar un ncleo de 3.8 centmetros, por 6 cm. Para pases con voltaje en la red pblica de 120 voltios, hay que enrollar en el devanado primario 221 vueltas de alambre calibre 20. Para el secundario debern enrollar 202 vueltas de alambre calibre 15, detenindose en la mitad de vueltas (Vuelta 101), para soldar el TAP central y luego enrolar la otra mitad de vueltas de alambre. Otra opcin es enrollar el alambre en doble y slo enrollar 101 vueltas en total, tal como se muestra en nuestro video de Cmo hacer un transformador.Para los pases que tiene un voltaje de 220 en la red pblica, es necesario dar 405 vueltas en el devanado primario con alambre calibre 22. El devanado secundario es igual en ambos casos.

Otra gran prestacin de este amplificador de sonido es que por su gran respuesta de bajos, es excelente para amplificar el preamplificador para bajo elctrico que se encuentra en nuestra seccin de proyectos preamplificadores. Aqu podemos apreciar nuestro amplificador terminado y listo para encajar en su respectivo gabinete. Si desea hacer un amplificador estreo de 500 watts, solo debe construir dos etapas del amplificador y usar la misma fuente. Lgicamente deber duplicar el amperaje del transformador. No sobrsa decir que este amplificador tambien lo puede usar para amplificar su videorockola. NOTA: Si pretende aumentar la potencia del amplificador spectrum o aumentar la carga conectando ms parlantes en paralelo, es necesario colocar ms transistores en paralelo. Cada par de transistores adicionales pueden incrementar la potencia hasta 120W aproximadamente. En el archivo PDF que podr descargar al final de este artculo, se encuentra un diagrama que explica como colocar ms transistores.AMPLIFICADOR ESTEREO DE 250W

Es muy importante que antes de encender cualquier amplificador se hagan las revisiones y mediciones pertinentes con la ayuda del multmetro. Antes que nada se debe lavar la tarjeta por el lado de las pistas con un cepillo de dientes y thinner, hasta retirar todos los residuos de grasa y soldadura. Luego se revisa a contra luz que no haya cortos entre pistas. Ahora: con el multmetro en la escala de continuidad se mide la entrada de alimentacin, sin conectar la fuente y no deber marcar nada. Luego se mide la entrada de la fuente sin conectarle el transformador y tampoco debe marcar nada. Mida la salida a parlante y de igual manera no deber marcar nada.Si las mediciones anteriores son correctas, conecte el amplificador a la red pblica usando una serie. NUNCA LO CONECTE DIRECTAMENTE. El bombillo de la serie no deber prender. Ahora estamos listos para hacer las diferentes mediciones de voltajes.Medicin de la fuente de alimentacin

Desconectamos la fuente rectificadora del amplificador y medimos el voltaje de salida DC. Si el transformador es de 55x55 AC, el voltaje rectificado debe salir de la fuente es de aproximadamente 74 voltios DC o algo ms. Se coloca el multmetro en la escala de voltaje DC, se mide entre el TAP y la salida de voltaje positivo y entre el TAP y salida de voltaje negativo. La diferencia de voltaje entre la salida positiva y la salida negativa no debe superar los 0.4 voltios. Si esta medicin no da los voltajes simtricos, puede haber algn condensador de la fuente defectuoso.

Ahora en presencia de la alimentacin, se debe medir nuevamente la salida a parlante. Colocamos el multmetro en la escala de voltaje continuo (DC), y con la punta negra en tierra y la roja en la salida, deber marcar cero voltios (0V). Si llegase a aparecer algn voltaje a la salida, puede haber; desde un corto entre las pistas, hasta un transistor defectuoso. Revise muy bien el impreso colocandolo a contra luz. No debe haber uniones entre pistas o soldaduras que unan los puntos. Se deben medir todos los transistores hasta encontrar la falla. Recuerde que un transistor falsificado puede ser el problema. Mida el hFE tal como se explica en nuestro artculo de Manejo del multmetro.

Antes de conectar un parlante a la salida es importante verificar si las BIAS estn bien ajustadas. Con el amplificador conectado a la red pblica mediante una serie con un bombillo incandescente de 60W y con el multmetro en voltaje continuo, debemos medir en el ctodo del diodo 1N4007 (D3), en el punto donde se une con el colector del transistor C2073 (Q9). Deber haber 0.6 voltios. Como ya lo dijimos anteriormente, cuando las BIAS estn descuadradas puede haber distorsin por cruce de frecuencias, recalentamiento excesivo y hasta se pueden quemar los transistores de salida.Por esta razn es imprescindible hacer esta medicin antes de conectar los parlantes. Si llegado el caso no se obtienen los voltajes correctos, revise muy bien el circuito, mida los transistores, verifique que sean originales y lea nuestra seccin de Recomendaciones.

La otra medicin de BIAS se hace colocando la punta negra del multmetro en tierra y la roja en el nodo del diodo (D2), en el punto de unin con el colector del A940. Deber haber 0.7 voltios. De igual manera, si la medicin no es la correcta, comience por hacer todas las revisiones anteriormente mencionadas y tambin mida los A1015. Estos deben tener un hFE de 170 aproximadamente. De lo contrario son falsificados y suelen descuadrar las BIAS.

La etapa de regulacin del par diferencial tambin debe ser revisada y verificado su correcto funcionamiento. Se coloca el multmetro en escala de voltaje continuo (DC) y con la punta negra en tierra, se coloca la punta roja en el ctodo del diodo zener. Si el diodo es de 12 voltios, pues por lgica el voltaje debe ser de 12 voltios. Recuerde que el diodo puede ser de 12V a 15 voltios. As que el voltaje debe ser del valor correspondiente al diodo zener que use.Si no aparecen los 12 voltios es porque el zener puede esta averiado o alguno de los componentes que lo acompaan, como su resistencia limitadora o el transistor C2229. Tambin vale la pena recalcar que debe revisar el impreso y la posicin de cada componente.

Otra medicin que determina que la etapa de regulacin est funcionando correctamente, es medir la unin de los emisores del par diferencial. Debe haber entre 0.7 y 0.8 voltios.Si la medicin no es correcta, puede haber problemas en la etapa de regulacin o alguno de los A1015 se encuentra averiado o falsificado.

En la etapa de refuerzo del par diferencial, en la unin de las bases de los dos A1015 (Q3 y Q4), se observa un divisor de voltaje formado por dos resistencias. Una de 15K que va de la unin de las bases de los transistores a tierra y otra resistencia de 33K que va del voltaje negativo a la unin de las bases de Q3 y Q4.Si sumamos 33K mas 15K tenemos 48K. Luego dividimos 48K por 15K y obtenemos 3.2. Entonces tomamos el voltaje negativo que es 74 voltios y lo dividimos por 3.2. Esto da como resultado 23.1 voltios.Ahora debemos comprobar que ese es el voltaje que hay en la unin de las bases de Q3 y Q4. Basta con colocar el multmetro en voltaje DC y se coloca la punta negra en tierra y la punta roja en la unin de las bases de los transistores y debe haber aproximadamente -23 voltios DC. Si la medicin es incorrecta, revise los A1015 y las resistencias de 15K y 33K.

En los colectores de Q3 y Q4 debe haber aproximadamente -74 voltios. Esto vara segn el voltaje del transformador que usemos.Para terminar queremos hacer nfasis en que este tipo de proyectos no son para principiantes. Es necesario ya haber construido bastantes proyectos y saber buscar un problema en un circuito. A veces algunas personas se encaminan en nuestros proyectos sin tener un conocimiento bsico y prctico en electrnica y piensan que porque se ve fcil o explicado, lo pueden hacer y en el primero tropiezo se desaniman.Si usted es principiante, le recomendamos comenzar por un proyecto sencillo y recuerde estudiar nuestra seccin de Recomendaciones.Video de prueba del amplificador monofnico de 250 watts cuasi-complementario