Guía Completa de Diseño, Ajuste de BIAS, Ensamble en Gabinete y Aplicación Comercial
1. Introducción y Justificación del Proyecto
Esta es una excelente opción para el ensamble analógico: un amplificador de 100 vatios de potencia basado en transistores de base negativa. Ideal para proyectos con transistores originales de gran potencia. Este amplificador es la solución para esos proyectos donde necesitamos reducir costos y aumentar la potencia con bocinas o parlantes que van desde 10, 12 y hasta 15 pulgadas.
Módulo amplificador cuasicomplementario PNP probado
Este equipo ofrece el mismo rendimiento, calidad y fidelidad de sonido que los transistores complementarios de base positiva, como lo son 2SC5200, entre otros. Este modelo incluye configuraciones de polarización y etapas impulsoras o tarjetas controladoras para funcionar adecuadamente con estos transistores de base negativa, o como los conocemos técnicamente, los de tipo PNP.
La idea para desarrollar este amplificador se deriva de la necesidad de crear un equipo o amplificador con características de bajo costo y de la nobleza que tiene al momento de su montaje.
Transistores con base negativa.
Para las pruebas utilizamos transistores 2SA2151, pero tomando en cuenta que el circuito es bastante versátil y podemos ensamblar otros de tipo PNP, pero hay algo que debemos de tomar siempre en cuenta que tienen que ser originales, nunca usar transistores que no sean originales:
Estos otros transistores que perfectamente se pueden montar en el presente circuito:
- 2SA2151: Transistores de mucha potencia y confiabilidad.
- 2SA1943 / 2SA1301: Son utilizados en amplificadores de marcas reconocidas.
- 2SA1494: Por su característica de máxima disipación térmica.
2. Diagrama Esquemático y Calibración de Voltajes
Este diagrama fue elaborado con mucha paciencia y dedicación; tiene una estructura muy similar a los circuitos que montamos con transistores de base positiva NPN; se hicieron pocos ajustes en la parte impulsora (*drivers*).
Diagrama esquemático del amplificador cuasicomplementario de 100 Watts PNP con voltajes de prueba.
En el diagrama se destacan varios puntos críticos con los voltajes continuos (DC) requeridos para verificar el correcto funcionamiento del módulo antes de conectar los altavoces:
- Par Diferencial de Entrada (A1015): En la unión de los dos emisores de los transistores A1015 se debe medir un voltaje exacto de 0.7 V DC. Si el valor difiere sustancialmente, compruebe que los componentes no estén defectuosos o falsificados.
- Ajuste de BIAS (Corriente de Reposo): La lectura sobre el diodo conectado a la base del transistor TIP41 superior debe marcar 0.7 V DC. De igual forma, en la unión de la resistencia de 10 Ω con el colector del TIP41 inferior se debe obtener 0.7 V DC.
📌 TOLERANCIA PRÁCTICA DE BIAS: Debido a las variaciones en la calidad y ganancia (hFE) de los transistores actuales, lograr una simetría perfecta en las BIAS puede resultar difícil. Sin embargo, si el par diferencial A1015 mide 0.7V, la salida a parlantes registra 0V DC y los voltajes de BIAS se ubican entre +0.4V y -0.8V, el amplificador trabajará de forma segura y sin problemas. Solo si la asimetría es extrema se debe revisar la calidad de los componentes para evitar sobrecalentamiento.
3. Conexiones, Preamplificación y Señal de Entrada
Conexión completa del amplificador con preamplificador discreto de tonos y fuente secundaria.
Nuestros amplificadores están diseñados con una respuesta de frecuencia completamente plana (*Flat*). Es posible hacer una conexión directa colocando únicamente un potenciómetro de volumen a la entrada de audio.
Sin embargo, para aprovechar al máximo la potencia y dinámica del amplificador, recomendamos utilizarlo siempre junto con un preamplificador activo. Durante las pruebas de campo adicionamos un preamplificador discreto con control de tonos (agudos y graves), obteniendo un sonido impecable, nítido y de rango completo.
Recomendaciones Importantes de Cableado
- Cable Blindado / Apantallado: Es imperativo realizar todas las conexiones entre la entrada RCA, el potenciómetro, el preamplificador y la tarjeta principal utilizando cable blindado de audio para eliminar ruidos parásitos o zumbidos de red.
- Fuente del preamplificador: Se recomienda alimentar el preamplificador mediante un devanado adicional independiente en el transformador (12V a 18V AC) con su propia fuente simple regulada.
4. Ensamble en Gabinete y Disipación Térmica
Las medidas exactas de nuestro gabinete para el correcto ensamble del amplificador son vitales para una excelente presentación del equipo; así le damos valor comercial al proyecto. Un circuito de alta fidelidad perderá su atractivo si no se encuentra bien presentado y protegido.
Vista interna del amplificador organizado limpiamente dentro de su gabinete metálico.
Normas de Montaje Mecánico y Seguridad
- Organización del Cableado: Corte los cables a la medida adecuada, dejando una holgura suficiente para permitir un desmontaje ergonómico en futuras tareas de mantenimiento.
- Protección Eléctrica: Instale un portafusible con su fusible de protección en la entrada de corriente AC, conectado en serie con el interruptor principal y el transformador.
- Aislamiento de la PCB y Tierra Física: Aísle las tarjetas del chasis del gabinete (excepto las pistas de masa destinadas a ello). Asegure el cable de polo a tierra directamente al chasis metálico del transformador.
📌 CRITERIO DE VENTILACIÓN FORZADA: Si alimenta el circuito con un voltaje moderado de 30+30 voltios A.C .para uso continuo moderado, la disipación pasiva de aluminio es suficiente. Sin embargo, si opera el amplificador a su voltaje máximo de 36+36 voltios AC con cargas de 4 ohmios, es INDISPENSABLE instalar un ventilador (cooler) activo sobre el disipador térmico.
5. Pruebas de Audio y Selección de Parlantes
Este amplificador es extremadamente versátil: puede utilizarse como equipo de sonido para el hogar, amplificador para computadora o para sonorizar pequeñas reuniones conectado a un reproductor MP3 o teléfono móvil.
En el laboratorio realizamos pruebas con dos cabinas equipadas con parlantes de 12 pulgadas (300 W pico / 8 ohmios), medios de 100 W y tweeters de 100 W integrados con un crossover pasivo de 3 vías. El resultado fue un sonido limpio, balanceado y potente.
Amplificador de 100W PNP probado en exterior con cabinas acústicas de 12 pulgadas
Cálculo Real de Potencia de Altavoces
Es vital diferenciar entre potencia pico y RMS. Un parlante especificado en 300 W pico realmente maneja unos 140 W RMS continuos. Por lo tanto, para aprovechar este amplificador de 100 W RMS, basta con utilizar parlantes de aproximadamente **100 W RMS (o 230 W pico)**.
Descargas de Diagramas
Amplificador Cuasicomplementario de 100 W con Transistores PNP…
