Amplificadores II

Este diagrama muestra el diagrama de bloques de un amplificador típico. Es de observar que es son posibles varias formas de construir un amplificador. Ésta es una de ellas.

amplificadoresEste diagrama no es un esquema. Lo que hace es mostrar el flujo de la señal, más que detalles específicos de los componentes. En un amplificador estéreo todo está duplicado, con la posible excepción (si se quiere) de la fuente de alimentación.

Las señales de entrada entran a un selector de entrada que simplemente encaminar al próximo bloque. Este selector puede ser un simple switch, en cualquiera de sus formas, incluyendo botones, interruptures giratorios, o cualquier otra forma. Podría ser más complicado aún, como por ejemplo un relé o un circuito integrado controlado por un microprocesador. Lo importante es que este paso sea lo más transparente posible. Mal andamos si a estas alturas de la señal metemos ruido, señales parásitas o alteramos en cualquier forma la onda de entrada.

Como es obvio, el amplificador puede tener una entrada (típicamente el CD) con lo cual, este selector de entrada sobra.

Luego, la señal seleccionada entra en el control de volumen. Igual que antes, puede ser muy simple o muy complicado. La opción más frecuente es un potenciómentro, pero hay otras muchas.

El amplificador de potenciatiene la función de amplificar la señal y servir de conexión al altavoz. Ésta es siempre la parte más complicada del trabajo 🙂

Finalmente, un aspecto muy importante del amplificador es la fuente de alimentación. Toda la energía que llega al altavoz viene de la fuente de alimentación. Los amplificadores generalmente se conectan a la corriente alterna, aunque hay excepciones alimentadas por baterías.

Niveles de señal

Los voltajes escritos en rojo son los típicos voltajes de señal encontrados en el amplificador.

Un reproductor de CD puede normalmente aportar 2 voltios RMS, pero observemos que este valor es el obtenido a los máximos niveles. En la práctica, los niveles observados dependen completamene de la grabación. Estos niveles contrastan con los del tuner, que son de sólo 400mV en este ejemplo. Estas variaciones en el nivel de la señal son normales y es necesario tenerlo en cuenta en el diseño del circuito.

El nivel entrante desde el selector de entrada dependen enteramente de la fuente de sonido seleccionada. Sin embargo, el nivel de la señal después del control de volumen depende de la fuente y del estado del control de volumen. Cuando cambiamos de CD a tuner, es necesario incrementar el control de volumen ligeramente para conseguir una concordancia en los niveles de sonido.

La señal que proviene del control de volumen es siempre menor que la señal entrante, a menos que el control de volumen esté puesto al máximo, en cuyo caso será el mismo nivel. O sea, el control de volumen no tiene ganancia. Realmente normalmente este estado es ganancia negativa o atenuación.

Esta regla no puede aplicarse a los circuitos de control electrónico más avanzados, pero mejor dejar el hablar de ellos para otro momento.

Desde el control de volumen, el amplificador de potencia aporta una ganancia de voltaje. Para producir 50 watios en un altavoz de 0 ohmios, necesitamos un voltaje que oscile los 20 voltios RMS. Por tanto, por ejemplo, el amplificador de potencia debe elevar la señal de entrada unas 10 veces en el caso de una entrada de CD. Es necesario incorporar más ganancia de la necesaria para ppoder acomodarse a fuentes sonoras más silenciosas que el CD o nuestro tuner. Valores de ganancia en torno a 25 o 40 se usan normalmente.

El amplificador de potencia aporta la ganancia de corriente. La ley de Ohms dice que 20 voltios con una carga de 8 ohmios resultan una corriente de 2.5 amperios. Esta corriente debe ser aportada por la fuente de alimentación.

Estructuras alternativas de ganancia

La estructura considerada antes es relativamente común actualmente, especialmente como el nivel de salida nominal de otras fuentes de sonido, que se ha elevado en los años pasados para ser un poco concordante con la de los reproductores de CD.

Pero a veces, un diseñador puede preferir añadir otra fase de ganancia, por lo tanto significaría que puede pedir menos de la fase de salida. Un valor típico de ganancia podría ser 3 ó 4, con la ganancia del amplificador de potencia reducida a 20.

Esta fase extra de ganancia puede situarse entre el selector de entrada y el control de volumen. Esto significa que cualquier ruido generado por esta nueva fase no está presente en la salida a bajos volúmenes. Sin embargo, hay cierto peligro de sobrecarga en esta fase debido a un componente de fuente de sonido con niveles anormalmente elevados.

Situando esta nueva fase de ganancia a después de volumen, eleminamos este problema de sobrecarga, pero podemos incrementar el ruido observado en la salida del amplificador. En la práctica, con los actuales dispositivos y técnica, este problema es poco común.

Amplificadores de ganancia unitarios o Buffers:

Otra técnica es usar circuitos con una ganancia de 1 (o unidad). Pero… para qué? El voltaje de salida es el mismo que de entrada, por tanto… qué hemos ganado? Este circuito se llama buffer, y ya que no ofrece ganancia en el voltaje, nos da siempre la ganancia actual.

Esto es bueno por varias razones. Por ejemplo, algunas fuentes de sonido son incapaces de aportar mucha corriente porque tienen una alta impedancia en su diseño. Cuando pedimos que aporten una corriente más allá de la que pueden, podemos obtener una distorsión. Esta distorsión puede que no sea tan suficientemente burda como para sonar como distorsión, pero el caracter sonoro de la fuente originak puede ser alterado.

Algunos diseños de amplificadores de potencia presentan una entrada de baja impedancia a la fase previa. Implantando este buffer da alta calidad antes del amplificador puede mejorar las mediciones y la respuesta subjetiva en este tipo de situaciones.

Previo y amplificador de potencia::

Todo lo anterior asume que toda la crcuitería está dentro de la misma caja. Por eso se llama amplificadopr integrado y la mayoría de los amplificadores se venden así. Pero hay argumentos para separar las dos funciones (los amplificadores de potencia contienen los grandes transformadores principales que generan radiación magnétic, mientras que un preamplificador puede contener una bobina movil para amplificar las microseñales de un plato). Seprar físicamente todo esto es una buena idea.

Por supuesto, esto incrementa el coste del sistema. Las cajas son muy a menudo las partes más caras de nuestrop sistema, incluso si la hemos hecho nosotros mismos (el trabajo extra también es caro). Pero en contra de esto, podemos desarrollar potencia y preamplificación por separado, refinando y mimando cada unidad hasta que obtengamos el mejor de los sistemas.

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