Amplificador Clase-TTon Giesberts

Este amplificadorde gama alta

suministra unaalta potencia, loque no significa

un diseogrande y

complicado.Este amplificadores muy eficiente

(y compacto), y sus

caractersticastcnicas superan

fcilmente avarios diseos

convencionales.

Si tenemos la idea de que el amplifi-cador completamente ensambladosea tan ligero como una pluma, qui-zs debamos reconsiderar un poconuestra decisin. Despus de todo, 2x 300 W de potencia real requierenuna fuente de alimentacin impor-tante. Pero, ste es el nico aspectodel amplificador que es comparable aotros tipos de amplificadores. Graciasal uso inteligente de la modulacinpor anchura de pulso, este amplifica-dor es tan eficiente que podemosusar un disipador con unas dimensio-nes modestas, lo que significa que lacaja puede ser relativamentepequea. Es ms, este amplificadorno es un amplificador de anchura depulso ordinario. Este diseo, que estbajado en el excitador de audio digi-tal Tripath TA3020 Class-T, tieneunas excelentes especificaciones yentidad por s mismo, frente a otrosamplificadores de gama alta. Si deseams informacin sobre modulacin deanchura de pulso en amplificadoresfinales de audio, deber leer el art-culo Eso es clase....El diseo est basado en un ejemplode aplicacin estndar y la referen-cia de PCB del fabricante. Esto es asporque la placa total determina lacalidad de todo el amplificador.Junto a esto, la naturaleza de estediseo (con altas frecuencias de con-mutacin y grandes corrientes)impone requisitos severos en variosde los componentes. Eso significaque en muchos sitios se utilizan

tipos especiales de condensadoreselectrolticos y condensadores dedesacoplo. Incluso para el acopla-miento trmico entre los transistoresde salida y el disipador, los aislantesde mica o Kapton no son suficientes.En su lugar, usaremos aislantescermicos con una fina capa devarios milmetros. El integrado tam-bin necesita dos tensiones de ali-mentacin auxiliares, para lo cual seha desarrollado una placa de circuitoimpreso separada. Esta placa tam-bin incluye un retardo de encen-dido de tensin de red para el trans-formador principal y dos fusiblespara las tensiones de alimentacinde red. Para suprimir las interferen-cias electromagnticas (EMC), senecesitan filtros extra que se inclu-yen en las entradas y salidas. Estodebera darnos una idea de lo queesperamos, pero en la primera partede este artculo nos concentraremosen cmo trabaja el integrado Tripath.En la Figura 1 podemos ver clara-mente que el integrado consta esen-cialmente de tres secciones para cadacanal: una etapa de entrada anal-gica (amplificador inversor), una uni-dad de modulacin y procesamiento, yunas etapas de excitacin para losMOSFETs de potencia. El integradotambin proporciona proteccin contrasobre-corriente, sobre-tensin y baja-tensin y una conexin para unaseal de silencio externa. Todo estodetermina si las salidas del amplifica-dor estn activas.

Etapa de entradaLa etapa de entrada analgica estimplementada como un amplifica-dor inversor para un dimensionadoconveniente de la ganancia y anchode banda. De acuerdo a las especi-ficaciones de los integrados, el nivelde seal mximo permitido paraexcitar completamente el modula-dor es de 4 Vpp. Con el dimensio-nado que usamos aqu, asumimosuna sensibilidad de entrada de 1,13Veff para una amplitud de salidamxima; la salida de la etapa deentrada puede entregar 3,2 Vpp. Larelacion entre R3 y R2 (R24 y R23para el segundo canal) determina laganancia de la etapa de entrada,aqu la relacin es 1, tal y comopodemos ver en el esquema de laFigura 2. El condensador C2 (C15)incrementa la estabilidad del ampli-ficador de entrada y suprime elruido de RF para limitar el ancho debanda a aproximadamente 240 KHz.C1 (C14) fija la esquina de la fre-cuencia inferior, la cual est alrede-dor de 2,5 Hz. La ganancia para fre-cuencias de la banda de audio debeser tan plana como sea posible. C1y C14 son condensadores MKT es-tndar, porque, como principio in-tentaremos evitar el uso de conden-sadores electrolticos en el caminode la seal.R4, R5 y P1, junto con el condensadorde desacoplo C3 (R25, R26, P2 y C16),permite ajustar al mnimo la tensinde offset (desplazamiento).

elektor 39

ClariTy 2x300W

ModuladorEl amplificador aumenta la seal dela etapa de entrada al nivel de salida.Es la segunda parte de la amplifica-cin total, o mejor dicho, la etapa deganancia real. El procesador propor-ciona una forma de onda conmutadaque depende del nivel y frecuenciade la seal. Sin seal de entrada, elvalor medio de la frecuencia de con-mutacin es aproximadamente de700 KHz. Puede variar entre un rangomximo de 200 KHz a 1,5 MHz. Dosetapas de MOSFET complementariosconvierten la seal al nivel adecuadopara excitar las puertas de los MOS-FETs. La tensin de alimentacin delos drivers (10 V) se suministra a tra-vs del pin VN10. Primero se desaco-pla todo lo posible por medio de C38y C39. Esos condensadores deben,por lo tanto, colocarse tan cercacomo sea posible del pin asociado delcircuito integrado. En el lado nega-tivo, LO1COM (conectado a la fuentede T2) y VN10 proporciona las cone-xiones de alimentacin para el driver.En el lado positivo, el condensadorelevador C7 (C20) se carga a travsde D5 (D12) a casi 10 V cuando lasalida es negativa, y alcanza elmximo de tensin de salida cuandoT1 comienza a conducir. Esta tensines entregada a VBOOT, la cual juntocon HO1COM (la fuente de T1 estambin el puente de salida) forma laotra conexin de alimentacin paraeste driver. Al nivel de recorte, C8(C21) proporciona un buffer extra,porque la frecuencia de conmutacines ms baja al nivel de recorte. R13(R14) limita la corriente de carga deC8 (C21) cuando el amplificador estencendido.

MOSFETsDos MOSFETs de canal n (T1 & T2 oT3 & T4) forman un circuito demedio puente para cada canal. La

elektor 40

TA3020

HMUTE

OAOUT1

INV 1

26

25

15

V5

A GND

27

28

V5

34

A GND

A GND

V535

OAOUT2

INV 2

21

20

Procesadoy

Modulacin

V N10

1618

-

+

V5

A GND

MUTE 24

V5

BIASCAP 19

32REF1

39V NN29 VPPSENSE

30 V NNSENSEV N10 1

2.5V

200K

-

+

11 NC

V5

A GND

A GND

V5

VPPSENS

V NNSENS

NC

2

5

3

4

7

6

10

8

9

Procesadoy

Modulacin

V N10

1314

48

45

47

46

42

41

40

43

44

38 NC

36 NC

V N

030217 - 12

N

1231

37OCR133

23BBM1

22BBM0

17DCOMP

V N10

FBKOUT1FBKGND1

LO1

HO1

LO1COM

HO1COM

OCS1LP

OCS1LN

V BOOT1

OCS1HP

OCS1HN

OCR1

FBKOUT2FBKGND2

LO2

HO2

LO2COM

HO2COM

OCS2LP

OCS2LN

V BOOT2

OCS2HP

OCS2HN

OCR2OCR2

Figura 1. La estructura interna del Tripath TA3020.

salida de las etapas complementa-rias excita de forma alternativa cadauno de los MOSFETs en conduccin.Se mantiene un tiempo muerto paraasegurar que los dos MOSFETsnunca pueden conducir al mismotiempo (sin que haya corrientes resi-duales). Esta vez puede establecerseusando dos jumpers (JP1 y JP2). Nos-otros recomendamos experimentarcon la configuracin seleccionada. Esposible reducir el tiempo muerto siescogemos MOSFETs con una capa-cidad de puerta ms pequea(menor potencia de amplificacin),pero mejor no hacerlo. Las resisten-cias de puerta R8 y R9 (R28 y R30)limitan el slew rate, y eso limita lasaturacin, debido a la conmutacin,reducindose asimismo la cantidadde potencia que, por otro lado, sedebera disipar en los drivers (resis-tencias de 1 W) para cargar y des-cargar las capacidades de puerta delMOSFET. D1 y D2 (D8 y D9) reducenel tiempo de descarga de la puerta,disminuyendo el tiempo de cada delos pulsos, y la cadena que tanto T1como T2 puedan conducir al mismotiempo. R8 y R10 (R29 y R31) se aa-den por razones de seguridad. Si elintegrado no est colocado, esto nosasegura que las puertas de losMOSFETs permanecen descarga-das. Sin esas resistencias, los picosde corriente y tensiones de ruido po-dran ocasionar consecuencias de-sastrosas. R6 y R11 (R27 y R32) sonresistencias de baja inductanciaque son necesarias para limitar lacorriente, lo cual describiremos mstarde. R12 y C4 (R33 y C7) formanuna red amortiguada que elimina lospicos de alta frecuencia en la sealde salida. Esta red est colocada tancerca como es posible de T2 (T4). Losdiodos D6 y D7 (D13 y D114) estnconectados entre la fuente y el dre-nador de cada uno de los transisto-res, para evitar saturaciones.

Tales saturaciones se originan prin-cipalmente en la bobina del filtro desalida cuando circulan grandescorrientes. Los diodos (en encapsu-lado SMD) tambin se colocan tancerca como sea posible de los termi-nales asociados, principalmente paraproteger el integrado. D3 y D4 (D10 yD11) son diodos adicionales conecta-dos entre las fuentes y drenadores(respectivamente) de los MOSFETspara suprimir saturaciones. Todosesos diodos (D1 D14) deben ser deltipo recuperacin ultra-rpida. C5 yC6 (C18 y C19) desacoplan el circuitode medio puente y estn especial-mente indicados para suprimir picosen las lneas de tensin de alimenta-cin. Esto tambin tiene un efectobenfico en la operacin de los MOS-FETs. C6 (C19) debe ser un conden-sador electroltico con un ESR extre-madamente bajo y muy buenascaractersticas de HF. Aqu no debe-mos de usar una alternativa almodelo descrito, a menos que lasespecificaciones sean igual de bue-nas o mejores. Un condensador elec-troltico normal probablemente ex-plote o tenga una vida muy corta. Laseal modulada en anchura de pulsoen la salida del medio puente se apli-ca a los terminales de salida a travsdel filtro LC L1/C9 (L2/C22).

Filtro de salidaGracias a la elevada frecuencia deconmutacin, aqu slo es necesariousar un filtro de segundo orden conuna frecuencia de corte relativa-mente alta (frecuencia de resonanciade 101 kHz). Para mejorar el factor Qdel filtro, el cual es primariamenteimportante si no hay cargas conecta-das, se coloca una red Zbel en lasalida, porque por otro lado lascorrientes de resonancia y seales depitidos de la salida podran reducir lafiabilidad del amplificador.

Como la frecuencia de corte del filtroes ms alta que la convencional delos amplificadores de Clase D, el sis-tema de altavoces conectado tiene unefecto considerablemente ms peque-o. Debido a las grandes corrientesinvolucradas aqu, no se puede utili-zar en la salida del filtro un choqueordinario de supresin de ruido. De-bemos usar un ncleo de materialespecial para mantener baja la dis-torsin y alta la eficiencia. A esterespecto, profundizaremos en la se-gunda parte de este artculo, queaparecer en el mes de Septiembredel 2004.

Configuracin delamplificador

La ganancia del modulador se fijausando una resistencia de realimenta-cin R15 (R36) y un divisor de tensinR18/R20 (R39/R41). Estos componen-tes deben dimensionarse de acuerdoal valor de la tensin de alimentacinusada aqu, lo cual es necesario paraque el amplificador sea independientedel comportamiento de la fuente dealimentacin (evitando as las fluctua-ciones debidas a la amplitud de salida,variacin de la tensin de red, etc.). La realimentacin inversa adicionalpara contar salto a masa la suminis-tra R16 (R37) y el divisor de tensinR17/R19 ((R38/R40). Estas dos redesdeben ser idnticas. Los valores deresistencia pueden calcularse deforma bastante fcil. Un valor de 1 Kes el que se usa para R17 y R18, asque el valor de las otras resistenciasslo depende del valor de la tensinde alimentacin VPP (asumiendo unafuente de alimentacin completa-mente simtrica) y el valor seleccio-nado para R17.

R19 = R17 VPP (VPP 4)

elektor 41

elektor 42

R6001

R756

R956

R13240

R1615k4

D1

R8

470k

T1

D7

D6 D2

R10

470k

T2

R11001

D3

D4

C4

220p

R12

15

C5

100n

C7

100n

C6

47160V250V

VPP

C8

4725V

R15

15k4

R18

1k00

R17

1k00

L1

113

R20

1k07

R19

1k07

C11

150p

C9

220n400V C10

100n400V

R14

22

D5

R2113k0

C13 220p

+5V

VN10

VNN

R27001

R2856

R3056

R34240

R3715k4

D8

R29

470k

T3

D14

D13 D9

R31

470k

T4

R32001

D10

D11

C17

220p

R33

15

C18

100n

C20

100n

C19

47160V250V

VPP

C21

4725V

R36

15k4

R39

1k00

R38

1k00

L2

113

R41

1k07

R40

1k07

C24

270p

C22

220n400V C23

100n400V

R35

22

D12

R4213k0

C26 220p

+5V

VN10

VNN

R432k2

D15

ERROR

L3

10

R3

20k0

R4

470k

C3

100n

C2

33pR220k0

R5470k

10kP1

C1

33

R1

330k

+5V

R24

20k0

R25

470k

C16

100n

C15

33pR2320k0

R26470k

10kP2

C14

33

R22

330k

+5V

C27

100n

R448k25

CNY17

IC25

4

1

2

6

R46

100k

R47

1k5

R481k00

K10

+5V

R50

422k

VPP

R49

392k

R51

1M2

R52

422k

+5V

VNN

VNN VN10

C28

100n

C29

100n

+5V

+5V

JP1

JP2

+5V

VNNSENSEVPPSENSE

FBKOUT1FBKGND1

FBKOUT2FBKGND2

BIASCAP

OCS1HP

TA3020

OCS1HNVBOOT1

HO1COM

LO1COM

OCS1LP

OCS1LN

OAOUT1

OCS2HP

OCS2HNVBOOT2

HO2COM

LO2COM

OCS2LP

OCS2LN

OAOUT2

HMUTE

DCOMP

IC1

OCR1OCR1

OCR2OCR2

INV1

INV2

MUTE

BBM0BBM1

AGND

AGND

VN10

HO1

LO1

HO2

LO2

REF

VNN

26

43

4440

45

46

48

47

42

41

3337

1314

15

10

3112

1618

25

19

21

20

24

32

2223

17

V527

28

V5

34

35

3029

11NC

36NC

38NC

39

8

9

5

4

2

3

7

6

1

1

0

1

0

BBM0

BBM1

mute

K2

K1

K4

K3

LS1+

LS1

LS2+

LS2

K6

K7

K8

K9

C30

47063V

C31

47063V

C34

47063V

C35

47063V

C38

4725V

C32

100n250V

C12

100n

VN10

C25

100n

VN10

C33

100n250V

C36

100n250V

C37

100n250V

C39

100n

VPP

VNN

VN10

K5 +5V

T1 ... T4 = STW38NB20D1 ... D4, D8 ... D11 = MUR120D5 ... D7, D12 ... D14 = MURS120T3

030217 - 11

*

*

ver texto*

R451k00

Figura 2. El circuito alrededor del circuito integrado amplificador.

Esto supone un valor de resistenciaE96 de 1,07 K. Este valor es razona-blemente independiente del de latensin de alimentacin. Si usamosuna tensin de alimentacin mximade 51 V, slo se debe incrementar a1,10 K. Por ltimo, el valor de R15 determinala ganancia del modulador:

R15 = R17 (VPP 4)

Nosotros asumimos una tensin dealimentacin mxima de 62 V (loscondensadores electrolticos especia-les de desacoplo de la placa amplifi-cador son de una tensin de 63 V).Esto nos da un valor de 15,4 K paraR15. La ganancia del modulador sepuede calcular de la misma maneraque para un amplificador estndar noinversor:

Amodulator = (R15 Rp) + 1

Donde Rp es el equivalente de resis-tencia en paralelo de R18 y R20.Los condensadores C11 y C24 filtran yretrasan la seal de realimentacindel modulador. Tienen valores dife-rentes y evitan el ruido de RF conmuy altas frecuencias desde la red derealimentacin penetrante, usandovalores diferentes debido a que losmoduladores tienen diferentes fre-cuencias de conmutacin. Esto evitainterferencias mutuas entre losmoduladores. Los valores se eligenpara producir una diferencia mayorde 40 KHz.

ProteccinPara proteger el amplificador, el inte-grado driver monitoriza las tensionesy las corrientes de alimentacin a tra-vs de los transistores. La entradaVPPSENSE se usa para monitorizar latensin positiva de alimentacin parasobre-tensiones y bajo-tensiones; la

entrada VNNSENSE se usa de lamisma forma para la tensin nega-tiva. Si la tensin de alimentacinest fuera de los lmites permitidos,la etapa de salida se inhabilita (modosilencio). Si la tensin de alimentacinvuelve a estar dentro de los lmitespermitidos, las salidas se habilitan denuevo. Para calcular los valores decomponentes asociados, vea las hojasde caractersticas. Tericamente, elamplificador debera llegar a situa-cin de bloqueo cuando se detecteuna sobre-tensin de forma cons-tante. Sin embargo, eso es muyimprobable, porque la deteccin deambas entradas necesita ms de 68V antes de responder. Esto es asprincipalmente para proteger el cir-cuito integrado, porque varias de lastensiones de los condensadoresdeben ser al menos 63 V.Los clculos para la proteccin desobre-corriente son ciertamente msinteresantes que los de proteccincontra tensin, debido a que ellodetermina la mnima impedancia decarga que el amplificador puedesoportar a la potencia de salidamxima. Debido a que la etapa desalida opera en modo conmutado, losMOSFETs usados en el circuito deter-minan la capacidad de carga mximadel amplificador. Aqu nosotroshemos seleccionado un dispositivorelativamente pesado de ST Microe-lectronics, el STW38NB20. Este tran-sistor, que est encapsulado en unTO-247, puede manejar hasta 38 A ytiene una tensin mxima de drena-dor-fuente de 200 V. La resistenciamxima de canal con una tensin depuerta-fuente (UGS) de 10 V es de0,065 (ID = 19 A). Una desventajade los MOSFETs con esta clase deespecificaciones es que su capacitan-cia de entrada (CISS) es ms biengrande, en este caso como mucho3.800 pF. Eso explica que los driversen el integrado deben poder manipu-

lar corrientes importantes para poderconmutar rpidamente los MOSFETs.Nosotros elegiremos principalmenteesos transistores para reducir elriesgo de sorpresas desagrablescuando usemos sistemas de altavo-ces con impedancias desconocidas.Naturalmente, el que se produzcauna perforacin se har en menostiempo si la capacitancia del transis-tor es significativamente menor, locual reducir el nivel de distorsin.Sin embargo, nuestra eleccin fue afavor de un diseo que pueda tolerarbajas impedancias.La deteccin de sobre-corriente seproduce a travs de las dos resisten-cias de baja inductancia R6 y R11(R27 y R32), las cuales se conectanen serie con los transistores comouna resistencia de sensado. R6 seutiliza para los medio ciclos positivosen serie con el drenador de T1, mien-tras que R11 se usa para el mediociclo negativo en serie con la fuentede T2. La respuesta de nivel del circuito deproteccin se fija en combinacincon R21. El integrado mide directa-mente las tensiones en las resisten-cias de sensado y utiliza esas ten-siones para generar una corriente atravs de R21. La salida mxima sedetermina comparando la tensin enR21 con la tensin VTOC producidapor la sobre-corriente. C13 (C16) fil-tra la tensin del rectificador. Larelacin entre esos componentesviene dada por medio de las siguien-tes ecuaciones:

Imax = 3580 (VTOC (Ibias R21)) (R21 R6)

R21 = (3580 VTOC) (Imax R6 +3580 Ibias)

Aqu VTOC es la tensin de disparopara la deteccin de sobre-corriente(tpicamente 0,97 V) e Ibias es 20 A.

elektor 43

La primera ecuacin se puede recolo-car fcilmente para permitir calcularlos valores de los componentes. Lasegunda ecuacin se puede usar paradeterminar el valor de R21 (R42). Nos-otros hemos elegido una corriente desalida mxima de casi 20 A, as queuna carga de menos de 3 evita eldisparo del modo silencio.El modo silencio slo se puede rese-tear conmutando brevemente el nivelde la entrada Mute o apagando bre-vemente el amplificador. Cuando elmodo silencio est activo, la salidaHMUTE est a nivel alto, y esta sealexcita un LED que se puede fijar enel panel frontal si lo deseamos. Debe-mos usar un LED rojo de alta eficien-cia para este propsito, porque unareduccin del valor de R43 sobrecar-gara la salida.

Tensin de alimentacin

Las tensiones de alimentacin para laplaca del amplificador se suministranen la segunda placa de circuitoimpreso. Esta placa incluye, entreotras cosas, las alimentaciones de +5V y VN10, y los fusibles para las ten-siones de alimentacin de red. Tam-bin suministra una seal retardadapara evitar el punteo que se produceen la conexin de alimentacin. Paraevitar crear un bucle de tierra ycorrientes de rizado que circulendesde la etapa de entrada a masa, seaplica la seal de silencio (mute) alintegrado, a travs de un optoacopla-dor. Se coloca en la placa del amplifi-cador. La entrada del optoacopladorest completamente aislada delamplificador, y se requiere una sealactiva para conmutar la entrada Mutedel amplificador.Las tensiones de alimentacin de red(VPP y VNN) para el TA3020 estndesacopladas tanto como es posible

usando condensadores electrolticosespeciales (C30, C31, C34 y C35) ycondensadores MKT (C32, C33, C36 yC37). Para la tensin de alimentacinde 5 V de los amplificadores deentrada slo se usa una simple red dedesacoplo.Para suprimir posibles interferenciasdel circuito de salida tanto como seaposible, las masas analgicas ymasas del modulador (la cual tam-bin es la masa del resto del circuito)se deben mantener separadas y uni-das en la cara de soldadura de laplaca en un simple punto, usandouna bobina SMD.

LayoutComo ya mencionamos al comienzode este artculo, el diseo de laplaca del amplificador se debe hacercon sumo cuidado. Las pistas debenformar una parte esencial de todo elamplificador. La casa Tripath reco-mienda encarecidamente copiartodas las pistas, ya que de otromodo las grandes corrientes de altafrecuencia producirn una cada conefectos no deseados. Naturalmente,algunos de los componentes selec-cionados difieren de los usados en laplaca de referencia, principalmenteen cuanto a sus dimensiones. Estoes porque damos una especial aten-cin a la disposicin de los compo-nentes. Algunas de las pistas hansido desplazadas sensiblemente enalgunos lugares, y se han aadidounos pocos componentes, pero engeneral mantenemos la placa reco-mendada. Si tenemos algn pro-blema ojearemos las fotografas dela placa de referencia en las hojasde caractersticas, para observar elensamblaje del prototipo. Algunosde los componentes mostrados en elesquema que tenemos colocado enla cara de soldaduras de la placa deTripath, los hemos colocado, en su

lugar, en la cara de componentes.Esto es porque la placa del circuitoest colocada en paralelo al disipa-dor en nuestra versin, con los tran-sistores montados debajo de laplaca. Esto produce un mdulo com-pacto, atractivo y robusto, que nosahorrar comentarios para la cons-truccin descrita en la segundaparte del artculo. Podemos afirmar que aunque elmdulo parece muy sencillo a primeravista, un examen ms profundo nospermitir descubrir que comparadocon el esquema, parece que algunascosas se han perdido. Muchos de loscomponentes son de tipo SMD yestn colocados en la cara de solda-dura de la placa. Esto nos ayuda aevitar los problemas de interferencia ynos da como resultado una placaamplificadora con unas dimensionesmuy modestas para una potencia de2 x 300 W. La mayora de los disposi-tivos SMD vienen en formato 0603, elcual no es el mejor para trabajar. Parahacer las cosas ms fciles, intenta-remos alimentar la placa del circuitoen un futuro prximo con los compo-nentes SMD ya colocados.En la segunda parte de este artculo(Septiembre 2004), veremos con deta-lle la construccin de este inusualamplificador.

(030217-1)

Pginas web

Hojas de caractersticas y notas de aplicacin del TA3020:

www.tripath.com/downloads/TA3020.pdf

Placa de referencia TA3020 -- www.tripath.com/downloads/RB-

TA3020.pdf

elektor 44

elektor

Ton Giesberts

Amplificador Clase-T Una etapa de salida modulada por anchura

de pulso con caractersticas hi-fi es algoespecial. Nosotros ya hemos descrito

varios aspectos de este diseo ennmeros anteriores. Siguiendo

en esa lnea continuamoscon una descripcin de

cmo construir estepotente montaje

para la casa.

El amplificador modulado por anchurade pulso del que hablamos aqu estbasado en el integrado driver TA3020de Tripath. El trmino modulado poranchura de pulso puede dar lugar aasociaciones negativas, que en estecaso estn fuera de lugar. Las caracte-rstica tcnicas son excelentes, y elamplificador es ciertamente tan buenocomo cualquiera de los modelos demayor rango que hay en el mercado.Para hacer la construccin tan fcilcomo sea posible para todos los lectoresde Elektor, podemos conseguir la placade circuito impreso para este proyectocon todos los componentes SMD yacolocados a un precio muy atractivo.No olvide que en una placa de circuitoimpreso hay integrado un completoamplificador estreo de 2 x 300 W.

Componentes especiales

Antes de comenzar la compra de com-ponentes de forma entusiasta, deber-amos hacer nfasis en que no se puedeintegrar un doble amplificador de 300W en una caja realizada con materialesestndar. Cuando toda esta potenciaest en ejecucin, incluso la fuente dealimentacin debe tener unos requisitosespeciales. Adems de eso, estamostratando con un amplificador de modoconmutado. Eso hace que la placa delcircuito y la calidad de los componen-tes sean especialmente importantes.Para evitar problemas potenciales,necesitamos saber los requerimientosimpuestos por los distintos componen-tes antes de comenzar el montaje oensamblaje de la placa del circuito paraeste amplificador final.La mayora de componentes se puedeobtener del catlogo de Farnell y variosen marcas tales como C-I Electronics yGeist Electronics que ofrecer kits com-pletos para este ampificador. Es esen-cial para algunos de los componentes

que sean de tipo SMD, debido a lascaractersticas de los SMDs y a los cor-tos caminos de seal (pistas) que sepueden hacer con ellos. Sin embargo,esto no significa que el proceso de sol-dadura sea un problema, porque todoslos SMDs ya estn fijados en la placa.Los ncleos de ferrita de las bobinastambin estn incluidos en la placa decircuito impreso (dos por placa). El bobi-nado con cable de cobre esmaltado de1,5 mm requiere unos dedos fuertes,pero diremos ms sobre esto ms tarde.

DesacopladoLa seccin que requiere mayor atencincon este amplificador es la interferenciaque se puede generar rpidamente con-mutando grandes corrientes. La placade circuito, por tanto, se ha diseado detal forma que las pistas que llevan gran-des corrientes tienen un menor acopla-miento con el resto del circuito. Adems,las tensiones de alimentacin estnsiempre desacopladas localmente, en loque se refiere a mantener los bucles ensubcircuitos que lleven corrientes tangrandes como sea posible. En particular, este desacoplo lo pro-porciona C5, C18, C32, C33, C36 yC37 para los transistores de salida.Nosotros seleccionamos condensado-res MKT de 250 V para esos desaco-plos, porque soportan mejor las ele-vadas corrientes de conmutacin.Los condensadores C6 y C19 tambinmerecen especial atencin. Para esosdos electrolticos, es extremadamenteimportante tener la inductancia loms baja posible y resistencias serieefectivas adems de un buen com-portamiento trmico.La red amortiguada (C4/R12 yC17/R33) ayuda a eliminar picos de HF.Para ahorrar espacio, las resistenciasR12 y R33 estn montadas vertical-mente. Cuando las coloquemos, redu-ciremos el bucle tanto como sea posi-ble para mantener su autoinductancia

tan baja como se pueda. Como usamosresistencias de 1 W, debemos permitirun dimetro ms grande de lo normal(ver Figura 1). Hemos seleccionadocondensadores de tipo cermico y 200V (C4 y C17). Esto es porque la tensinmxima que tienen que soportar esoscondensadores puede ser casi la ten-sin de alimentacin (aproximada-mente 110 V entre las lneas de posi-tivo y negativo) o incluso ms con cual-quier subida que se pueda presentar.

Supresin de picosinductivos

Debido a las dimensiones fsicas de loscomponentes, la autoinductancia par-sita siempre estar presente. La conse-cuencia de esto es que particularmentelos picos inductivos (residuos emf) de lasbobinas en los filtros de salida se pue-den suprimir parcialmente usando dio-dos Schottky y diodos ultra-rpidos,como diodos fijadores de nivel. Este tra-bajo lo realizan los diodos D3, D4, D6,D7, D10, D11, D13 y D14. Los diodos quetienen encapsulado DO-15 (MUR120)son el D3, D4, D10 y D11 (MUR120) y secolocan en la placa del circuito. Los dio-dos D6, D7, D13 y D14, son de tipoSMD con encapsulados DO-214AA(MURS120T3) y se colocan en la cara sol-dada bajo el integrado (Figura 2).Ambos tipos de diodos soportan unasespecificaciones de 1 A/ 200 V, con untiempo de recuperacin de slo 25 ns.

Circuitos excitadoresa MOSFET

En la placa de circuito impreso hemospuesto especial atencin a los posi-bles bucles en los caminos entre losdriver de salida del integrado y laspuertas de los MOSFETs. Esos bucles deben ser tan pequeoscomo sea posible. El bucle en el circuito

Construccin de la placa delamplificador (II)

elektor 69

2x300 W

-driver- excitador del MOSFET superiorde cada canal consta del driver HO, laresistencia de puerta, la capacitanciade la puerta-fuente y la conexin deldriver de retorno (HO1COM oHO2COM). Para el MOSFET inferior, elbucle consta del driver LO, la resisten-cia de puerta, la capacitancia puerta-fuente y la conexin de masa del driver(LO1COM o LO2COM). Los impulsosencargados de conmutar los MOSFETsestn limitados por las resistenciasincorporadas en los circuitos de puerta.Esto nos conduce inevitablemente a uncompromiso entre los retardos parapasar a corte un MOSFET y el paso aactivo del otro. Para este amplificador,recomendamos las resistencias limita-doras de 5,6 . Esto tambin permiteque parte de la potencia que deberadisiparse en los transistores driverpueda hacerlo en las resistencias.Otro compromiso naturalmente es lamxima potencia que es capaz de disi-par el amplificador y el MOSFET selec-cionado. Desdichadamente, la mximacorriente de drenador va mano a manocon la elevada capacitancia puerta-fuente (Ciss = 3800 pF max.). La autoin-ductancia parsita de la puerta tam-bin es un factor, se puede construir oquitar el que la tiene ms baja, ya quecarga la puerta ms rpida.Para acelerar el corte del MOSFET, losdiodos se pueden colocar en paralelo

elektor

C1

C4

C5

C6

C8

C9C10

C14

C17

C18

C19

C21

C22C23

C30C31

C32

C33

C34C35

C36

C37

C38

D1

D2

D3D4

D8

D9D10

D11

D15

IC1

IC2JP1

JP2

K1K2K3 K4

K5

K6K7K8

K9

K10

L1L2

P1

P2

R6

R7R9

R11

R12

R13

R14

R27

R28

R30

R32

R33

R34

R35

T1T2T3 T4

030217-1

-

--

BBM1

BBM0

1 1

0 0

0 ++

LS+

LS+

LS-

LS-

T T

T

mute

T

A+5VC2 C3

C7

C11

C12

C13

C15C16

C20

C24

C25

C26

C27

C28C29

C39

D5

D6

D7

D12

D13

D14

L3

R1

R2R3

R4 R5

R8R10

R15

R16R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23R24

R25R26

R29

R31

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

R43

R44

R45

R46

R47

R48

R49

R50

R51

R52

Los componentes SMD pre-fijados no aparecen en la lista. Sinecesitamos identificar dichos componentes, podemosdescargarlos de nuestra pgina web. Algunos proveedoressugeridos son mencionados slo con componentes inusuales.Esos suministradores no son exclusivos.

Resistencias:R6,R11,R27,R32 = 001, separacin de

patillas 9 mm, MPC75-E01 (H.O.D1,Brklin2)

R7,R9,R28,R30 = 56/1 W separacinde patillas 15mm (max.), PR01

BCComponents (Farnell # 337-584,10+)

R12,R33 = 15 1W, PR01,BCComponents (Farnell # 337-638,10+)

R13,R34 = 240R14,R35 = 22 5W (vertical))P1,P2 = 10k preset

Condensadores:C1,C14 = 3F3 50V, MKT, separacin de

patillas 5 7,5 mm C4,C17 = 220pF 200 V, COG,

separacin de patillas 5 mm, cermicoradial multicapa, Multicomp (Farnell # 747-075, 1+)

C5,C18,C32,C33,C36,C37 = 100nF250V, separacin de patillas 7,5 10

mm, w x l = 6 x 13 mm (max.), WimaMKS4 (Farnell # 148-888, 1+)

C6,C19 = 47F 160V radial, separacinde patillas 5 mm, dimetro 10 mm(max.), 105C, Panasonic EEUED2C470(Farnell # 83-6400, 1+)

C8,C21,C38 = 47F 25V radial C9,C22 = 220nF 400V MKP, separacin

de patillas 15 mm, w x l = 8.5 x 18 mm(max.), Epcos B32652-A4224-J (Farnell # 400-3755, 1+)

C10,C23 = 100nF 400V MKP,separacin de patillas 15 mm, w x l = 7 x 18 mm (max.), EpcosB32652-A4104-J

(Farnell # 400-3731, 1+)C30,C31,C34,C35 = 470F 63V

radial, separacin de patillas 5 mm,

Lista de componentes

Figura 1. Capa de componentes (parte superior de la placa del amplificador).

con las resistencias de puerta. Estosdiodos son tambin de recuperacinultra-rpidos en encapsulados norma-les (MUR120). Gracias a sus relevantesdimensiones, se pueden puentearvarias pistas en la placa de circuitoimpreso. Una desventaja del uso deesos diodos es que la potencia de disi-pacin en los drivers se incrementa.Debido a su potencia de disipacin, lasresistencias de puerta son de 1 . Nos-otros hemos seleccionado la seriesper-compacta PR-01 de BC Compo-

nents. Debido a la construccin de esasresistencias de pelcula metlica(ranura helicoidal), inevitablemente tie-nen una autoinduccin importante,pero la impedancia de este tipo deresistencia es an relativamente cons-tante hasta los 10 MHz. Una buenaalternativa podra ser las resistenciasde pelcula de carbono, la cual tienemucha menos autoinduccin debido asu construccin. En la placa del circuitose proporciona espacio suficiente paralas de este ltimo tipo.

Tensin de alimentacin y masaLa tensin de alimentacin principalest conectada a la placa del circuitoutilizando terminales planos (tipocoche). Esto permite que corrientesmuy grandes puedan circular y facilitarla conexin de la placa a la tensin dealimentacin. En los terminales de ali-mentacin se colocan condensadoreselectrolticos especiales para desacoplarlos picos de corriente de RF. Nosotroshemos hecho lo mejor para implemen-tar esas conexiones como puntos de ini-cio, pero tenamos que conseguir man-tener la distancia entre el integrado ylas patillas del MOSFET lo ms cortaposible. Para los condensadores de des-acoplo C30, C31, C34 y C35, selecciona-mos los de la familia Nichicon que com-binan una muy buena relacin capaci-dad/tamao con una baja resistenciaserie y baja autoinductancia. La elec-cin ptima de esta familia es el modelode 470 F con una tensin de trabajo de63 V. En nuestro caso, esto determina lamxima tensin de alimentacin permi-tida para el amplificador final.Desde el punto de inicio, una pistarecorre la bobina (L3) que asla lasmasas analgica y digital del circuitointegrado. Esta bobina viene en unencapsulado SMD (1812A) y est colo-cada en la cara de soldadura justo

elektor 71

dimetro 13 mm (max.), 105C,Nichicon UPM1J471MHH (Farnell #415-3030, 5+)

Bobinas:L1,L2 = 11H3, 29 vueltas 1,5 mm ECW

(SWG 16) en ncleo T106-2(Micrometals) (ncleo suministrado conPCB pre-fijada)

Semiconductores:D1-D4,D8-D11 = MUR120 1 A/200 V

ultra-rpido, ON Semiconductor (Farnell # 930-994, 1+)

D15 = LED, rojo, alta eficienciaT1-T4 = STW38NB20, TO-247

encapsulado, 200 V/38 A, ST (Farnell # 323-9408, 1+)

IC1 = TA3020, Tripath3IC2 = CNY17-2

Varios:JP1,JP2 = conector de 3 pines con

jumperK1-K4,K6-K9 = espadn, vertical, montaje

en PCB K5 = regleta de 2 vas para PCB,

separacin de patillas 5 mmK10 = conector de 2 vasZcalo para integrado 48 pines, zcalo

DIP con pines torneados 0,6 de (15,24 mm) separacin de filas (Farnell # 416-8653, 1+)

4 arandelas cermicas AOS220SL,Fischer, 14 x 18 mm, 4.5 mm thick(Huijzer-Avera4)

Disipador 0.6 K/W, 160 x 150 mm,Marston 938SP01500A200 (Farnell # 526-794, 1+)

PCB, cdigo de pedido 030217-91.Viene con todos los componentes SMDpremontados y se suministra con losncleos para L1 y L2.

1. www.hod-electronics.nl2. www.buerklin.de3. sales@profusionplc.com4. www.huijzer.com/

Figura 2. Lado de pistas de la placa amplificadora. Los componentes SMD estn pre-fijados.

debajo del integrado (Figura 2). Es unmiembro de la familia Epcos SIMID ytiene un valor de 10 H, con una resis-tencia serie de menos de 1 y tieneuna corriente de ms de 300 mA.Las conexiones de masa para las salidasdel altavoz tambin se taladran desdeel punto de inicio, de esta forma lascorrientes de los altavoces son conduci-das de nuevo hacia la fuente de ali-mentacin principal tan directamentecomo sea posible. Esto evita interferen-cias con otras partes del amplificador.Los planos de masa de la placa delcircuito estn exclusivamente reali-zados para proporcionar proteccincontra interferencias. Slo estnconectados al pin AGND de la ali-mentacin (pin 28). Esto significa queninguna otra conexin al amplificadorse har desde los planos de masa.Tambin utilizamos un punto de iniciopara las conexiones entre la tensinanalgica de +5 V y los diferentes com-ponentes, incluyendo potencimetros,jumpers y resistencias puente para lasconfiguraciones del modulador. Esto se

puede ver en la cara de componentesde la placa de la Figura 1.

ConstruccinA pesar de toda la atencin dada aldiseo, el nivel de interferencia gene-rado por la etapa de salida es bastantealto. Esto significa que se deben tomarmedidas adicionales para minimizar losefectos negativos de la parte analgica.Esto se hace para mantener la superfi-cie necesaria para fijar los componen-tes pasivos tan pequea como sea posi-ble. La nica forma de conseguir estoes implementar prcticamente todo uti-lizando componentes SMD, y colocarlostan cerca como sea posible debajo y allado del integrado en la cara de solda-dura de la placa (ver Figura 2).Los nicos componentes que parten deesta regla son los dos potencimetrospara ajuste del offset DC y los conden-sadores de entrada. Cualquier interfe-rencia captada por los potencimetrosse filtra por C3 y C16. La interferenciacaptada por C1 y C14 se filtra por C2 y

C15. Algunos de los SMDs debensoportar una tensin mayor de 50 V,debido a su colocacin en el circuito.Esto se aplica a R15, R16, R36, R37 yR51. Los componentes SMD tambin seusan para R8, R10, R29, R31 y varioscondensadores de desacoplo, porqueesto nos da un mejor resultado funcionaly ocupa menos espacio.Para los lectores que deseen soldarlos componentes SMD, a pesar delhecho de que la placa se sumistra concomponentes SMD ya fijados (porejemplo, para cambiar la sensibilidadde la entrada o modificar la placapara una tensin de alimentacinmenor), las placas soldadas estndiseadas para permitir el uso deencapsulados 0805 0603 en con-densadores y resistencias SMD. Pode-mos tocar una soldadura con un sol-dador de fina punta, lo cual simplificanotablemente la soldadura en SMD.Para los condensadores en los filtrosde salida, hemos elegido los de tipopolipropileno 400 V que son especial-mente adecuados para aplicaciones

elektor 72

Figura 3. Para las bobinas de salida deben colocarse varias vueltas, una encima de otra. Los transistores de salida se fijan en eldisipador debajo de la placa de circuito, usando separadores especiales.

Debido a la naturaleza especial de esteamplificador (particularmente las altasfrecuencias de conmutacin), la elec-cin de componentes es especialmenteimportante y el uso de componentesSMD en varias posiciones es inevitable.

La mayora de constructores de ampli-ficadores tienen poca o ninguna expe-

riencia en el soldado de esos compo-nentes miniatura, y por esta raznsuministramos la placa de circuito contodos esos componentes ya fijados.Todo lo que tenemos que hacer es fijarel integrado y los componentes nor-males. Adems, con la placa se sumi-nistran dos ncleos para las bobinas

de salida, ya que ellas estn hechasde un material especial. El precio dela placa de circuito y bobinas es slode unos 49 euros. ste es un diseode dos canales, as que slo necesita-mos una placa de circuito para unamplificador estreo.

Placa del circuito prefijada

con pulsos de carga extremos. Aqutambin usaremos una versin com-pacta. Esos condensadores tienenuna separacin de patas de slo 15mm, los cuales nos dan un bajo valorde autoinductancia parsita. Hay bas-tante hueco aqu para la mayora delos componentes si deseamos usaruno de otro tipo diferente (tales comocondensadores de polister o de otrofabricante).

Construccin debobinas

El cableado de las bobinas de salida noes difcil, pero debemos poner especialatencin al mtodo de bobinado. Conun dimetro de cable seleccionado de1,5 mm (16 AWG), las 29 vueltas no sefijarn en el ncleo seleccionado enuna simple capa. Para mantener lacapacitancia interna tan pequeacomo sea posible, la bobina est bobi-nada progresivamente en aproxima-damente siete secciones. Esto significaque despus de las primeras tres vuel-tas, la cuarta vuelta la colocaremossobre la tercera, y la quinta vuelta sebobinar directamente en el ncleojunto a la tercera vuelta. Seguiremoscon las vueltas seis y siete, con lavuelta ocho de nuevo comenzaremos acolocarla sobre la vuelta siete, denuevo la vuelta nueve junto a la ochoy as sucesivamente (ver Figura 3).El espesor del alambre hace que el tra-bajo no sea muy fcil de hacer. Depen-diendo de cmo de bien enrollemos labobina, podremos colocar ms o menosvueltas en cada capa, por lo que ten-dremos ms o menos capas.

Integrados y transistoresde salidaLa mayora de la gente probablementeser reticente a soldar el circuito inte-grado a la placa del circuito, as que nos-otros buscaremos un zcalo de inte-grado de 48 pines con muy alta calidad.Pondremos contactos metalizados de 30micrones en oro metalizado que sopor-ten 3 A, ya que menos no nos satisface.Un detalle muy importante en la colo-cacin de los transistores de salida es elmaterial para los aislantes elctricos.Como esos transistores tienen la super-ficie disipadora metlica elctricamenteconectada al drenador (T2 y T4), lacapacitancia al disipador (el cual estconectado a masa) debera ser grandesi estuviera fijado usando aisladoreshechos a partir de mica, goma silicona,espuma silicona o incluso un materialelegante como Kapton. Nosotros lo pro-bamos, y a la mxima potencia habacorrientes parasitarias grandes que nopodan suprimirse.Hay una buena solucin a este pro-blema, usar un aislador cermico (Al2O3)que tiene varios milmetros de espesor.El aislante que usamos aqu es elmodelo de Fischer AOS220SL, el cualtiene un espesor de 4,5 mm y se usarealmente con los encapsulados TO-220,el lugar del encapsulado mayor TO-427.A pesar de ser un poco ms pequeo, elaislante completo cubre la superficie deldisipador metlico del transistor. Tam-bin ayuda a mantener la capacidadparsita extremadamente pequea.Para el disipador encontramos unmodelo con una gran superficie paramontar la placa de circuito paralela a lasuperficie. El modelo seleccionado (de

Marston) tiene una anchura de 160 mmy una profundidad de 150 mm, e inclusoproporciona un poco de claridad en losbordes. En la base, con un espesor de10 mm, se pueden hacer ocho agujerospara tornillos de 3 mm, para colocar laplaca del circuito y los cuatro transisto-res de salida. Recomendamos centrarprimero la placa en el disipador y mar-car las esquinas de los cuatro agujeros.Despus, doblaremos las patillas de lostransistores de salida exactamente porla parte que son ms finas, las pondre-mos en la posicin y las marcaremospara la colocacin de los transistores.Deberamos usar los separadores ciln-dricos (de tipo metlico con rosca por unextremo) con una longitud de aproxi-madamente 10 mm para sujetar la placaal disipador. La rosca final probable-mente sea demasiado larga para serroscada completamente en el disipador.Esto se puede solucionar colocando unaarandela y una tuerca de retencin enel extremo final, de manera que la placase monte a la altura correcta y las patillasde los transistores de salida pasen a tra-vs de los agujeros en la placa del cir-cuito con un ahorro de longitud.

Lo que quedaTodo lo que nos falta ahora es la ten-sin de alimentacin y el esquema decableado, lo cual veremos en elnmero del prximo mes, donde pre-sentaremos algunos resultados medi-dos para el amplificador completa-mente ensamblado.En otro artculo trataremos otros aspec-tos, como filtros de entrada y salida yproblemas EMC, el prximo mes.

(030217-2)

elektor 73

Las conexiones Kelvin (las cuales tam-bin se llaman medidas de cuatropuntos, dependiendo de la aplicacin)se usan en tres puntos del amplifica-dor para eliminar los efectos de laresistencia de contacto y la inductan-cia parsita.

Una conexin Kelvin es una conexin alos terminales de un componente espe-cfico para una medida precisa de latensin en el componente sin usar nin-gn truco extra. Aqu tales conexionesse usan para medir la cada de tensinen las resistencias de prueba para ladeteccin de sobrecorrientes, la reali-mentacin desde los terminales delaltavoz y la masa de entrada.

Para la deteccin de corriente, deberaser evidente que son necesarios cuatro

puntos de medida, porque la resistenciade la resistencia de prueba es slo de10 m. Los terminales de medida desobrecorriente se taladran directamentedesde los terminales de la resistencia.

Los terminales para chequeo de sobre-corriente se colocan directamente sepa-rados de las patillas de la resistencia.Las resistencias elegidas son conencapsulado cermico (MPC75 deFukushima Futaba Electric Co. Ltd.), yaque tiene una autoinduccin prctica-mente de cero. Si no podemos obteneresas resistencias, tendremos que buscarotras resistencias con baja inductanciay la misma forma. Las resistencias conterminales axiales no son muy adecua-das, porque su colocacin en verticalproducir una gran auto-induccin.

Cada par de pines de seal estncolocados junto a los pines del circuitointegrado. Lo mismo podemos aplicara la realimentacin de los terminalesde los altavoces (a las resistenciascorrespondientes). Para la masa deentrada, el uso de una conexinKelvin significa que todas las conexio-nes de masa estn rutadas de formaindividual al pin de masa comn delcircuito integrado (el terminal de 0 Vpara la tensin de alimentacin +5 V).Esto se puede ver de forma clara en lacapa de soldadura de la placa del cir-cuito amplificador. Algunas de las pis-tas de la placa de circuito impreso seunen aqu, por lo que necesariamentese ensancha un poco.

Conexiones Kelvin

elektor 6

Ton Giesberts

Amplificador de Clase T de 2x3

Como ya mencionamos en anteriores entregas de este artculo,este amplificador final necesita algo ms que una fuente dealimentacin simtrica de alta potencia. En esta parte final,examinaremos la fuente de alimentacin principal, el resto defuentes, el ensamblado final y el alineamiento.

La parte de entrada analgica delTA3020 trabaja con una tensin esta-bilizada de 5V. Se necesita una ten-sin auxiliar de 10 V estabilizados

para controlar los MOSFET. La placaprincipal de alimentacin tiene uninterruptor de retardo (limitacin decorriente). Una caracterstica adicio-

nal es un circuito buffer con un inver-sor de fase, lo que permite que los doscanales puedan funcionar en una con-figuracin de puente sin que sean

necesarias ms modificaciones en laplaca del amplificador. Naturalmente,el indicador de potencia y la seal desilencio tambin estn presentes.

Fuente de alimentacinanalgica y circuito desilencio La fuente de alimentacin analgicade 5 V tiene su propio transformador(TR1, 2 x 9 V). Aadimos un pequeocircuito de componentes discretospara generar seal de silencio biendefinida (ver Figura 1). La alimenta-cin de este circuito se toma directa-mente de la salida del puente rectifi-cador (B1), filtrada por un pequeocondensador (C14), as, el amplifica-dor puede conmutar al modo de silen-cio tan rpidamente como sea posiblecuando la tensin principal desciende.El circuito de silencio es la cima de lasencillez: despus de que C13 se hacargado, T2 tiene bastante tensinpara excitar completamente al opto-acoplador de la placa del amplifica-dor. C13 se carga de forma lenta atravs de la resistencia R11 hastaalcanzar el nivel definido por el divi-sor de tensin R9/R10. D2 limita latensin de la salida mute (silencio),pero el ltimo valor no es especial-mente crtico. Cuando la tensin dealimentacin de red se viene abajo, elcondensador C13 se descarga rpida-mente a travs de D3. La seal desilencio (mute) se puede conectar a laplaca del amplificador a travs delconector K2.La tensin de alimentacin negativaslo se necesita para alimentar elinversor de fase. Los reguladores detensin positiva y negativa se usanpara las tensiones de +/ 5 V. Esta ten-sin simtrica se puede conectar a laplaca del amplificador a travs de K1.La tensin negativa tambin est dis-ponible en un espadn soldado, deesta forma est accesible para otrasaplicaciones definidas por el usuario.

Tensin auxiliar yencendido con retardo

La tensin de alimentacin, 10 V detensin para la etapa de salida, tam-bin se obtiene de un transformadorde aislamiento (TR2). Despus de larectificacin y el filtrado, la tensin seestabiliza usando un regulador estn-dar de + 10 V. Si tiene dificultades enencontrar un regulador de 10 V, puedeusar uno de 9 V. Para esta fuente semuestran dos tipos diferentes detransformadores en el esquema elc-trico. La PCB est diseada paraencajar un transformador con dosbobinados separados (2 x 6 V) o unocon un slo devanado (1 x 12 V). Encualquier caso, hay un voltaje de 12 Vac. Igual que con el suministro anal-gico, el filtro se sita despus de undiodo extra, en vez de seguir directa-mente al puente rectificador.El voltaje proporcionado por el recti-ficador B2 se usa para alimentar losrels del interruptor de retardo de lapotencia principal. Esta tensin tam-bin tiene un filtrado mnimo (C19).Esto hace que los rels se desarmentan rpido como sea posible cuandola potencia principal disminuye. El interruptor de retardo consta dedos rels, el primero (RE1) conecta latensin al amplificador a travs de unconjunto de resistencias de altapotencia para limitar la corrientemagnetizante en el transformador yla corriente de carga de los conden-sadores electrolticos de la fuente dealimentacin principal. Estas resis-tencias de alta potencia consisten en5 resistencias de 10 W y 220 conec-tadas en paralelo. Dos de ellas semontan sobre las otras tres separa-das una cierta distancia. La capaci-dad de carga de pico debe tenerse encuenta a la hora de dimensionar estasresistencias. La potencia disipadatransitoria est sobre los 1.200 W y lapotencia absoluta de pico disipada esrealmente de mas de 2 KW.

El segundo rel (RE2) cortocircuitalas resistencias y conecta el transfor-mador (de 1.000 VA en nuestro pro-totipo) de la fuente principal directa-mente a la tensin principal de red.Esto permite al amplificador funcio-nar con un interruptor principal rela-tivamente pequeo (un tipo 6 A). Conel circuito de retardo, el valor efectivode la corriente de conexin del cir-cuito no debe superar los 5,2 A. El circuito de control para el interrup-tor de retardo es un diseo estndar.El divisor de tensin R6 / R7 / R8 ase-gura que la tensin en la base de T1 noes tan alta como para que ste con-duzca suficiente corriente para armarRE2 hasta que la tensin de alimenta-cin haya alcanzado dos tercios de suvalor nominal. El tiempo requeridopara que se alcance este valor estretardado por el tiempo de carga deC20. El valor de C20 puede mante-nerse en un valor mnimo usando valo-res iguales de R6 y R7 para fijar eltiempo de retardo. Cuando la tensinprincipal disminuye, D5 provoca queC20 se descargue rpidamente. Conesta configuracin, el retardo se man-tiene todo lo constante que es posiblesi la tensin de alimentacin seconecta y desconecta rpidamente.El indicador de alimentacin principalde red se realiza con un LED (D7)que, por tanto, debe ser claramentevisible en el frontal del amplificador.

Fuente de alimentacinprincipal de red

Lo compacto de este amplificador secontrarresta con la masa de la fuentede alimentacin. Por supuesto, podra-mos haber fabricado una fuente de ali-mentacin conmutada, pero stahubiera tenido que suministrar unosbuenos 40 A a un poco menos de +/- 60V, lo cual es un desafo, por no deciralgo peor. Debera estar claro porquhemos elegido un diseo convencional.

elektor 7

Parte 3: Alimentacin,ensamblado y alineacin

300 W ClariTy

elektor 8

B1

B80C1500

C11

C12

C10

C9

47n4x

200mA T

F1

200mA T

F2

D1

1N4002

C4

47025V

C3

100n

7805IC1

IC27905

C8

47025V

C7

100n

2x 9V

TR1

3VA3

C2

1063V

C1

100n

C6

1063V

C5

100n

K1

+5V

0

-5V

+5V

B2

B80C1500

C23

C24

C22

C21

47n4x

500mA TF3

D4

1N4002

C18

1000 25V

C17

100n2x 6V

TR2

4VA5

C16

1063V

C15

100n(1x 12V)

K4

K5

K3

5A T

F4

50mA T

F5

R1220

10WR2220

10WR3220

10WR4220

10WR5220

10W

C19

10025V

D6

1N4148T1

BC517R8

68k

R7

220k

R6

220k

D5

1N4002

C20

2240V

S1

T2

BC517

K2

R9

5k6

R10

10k

R1110M

C13

470n

D3

BAT85D2

5V6 0W4

C14

4763V

RE1, RE2 = RP710012

MUTE

6

5

7IC4.B

2

3

1IC4.A

R1320k0

R12

20k0

16A FF

F6

16A FF

F7

AMP

AMP

AMP

(VN10)

IC48

4

C25

100n

C26

100nR14

560

D7

+5V

5V

5V

IC4 = TS922IN

030217 - 2 - 11

POWER

MAINSON / OFF

IC3

7810

RE1

RE2

Figura 1. Aparte de los voltajes auxiliares, la placa de alimentacin proporciona el retardo de conexin, la seal de silencio(mute) y un inversor de fase para el modo de funcionamiento en puente.

LISTADO DECOMPONENTESPlaca de la fuente dealimentacinResistencias:R1-R5 = 220 10W (por ejemplo AC10

de BC Components)R6,R7 = 220kR8 = 68kR9 = 5k6R10 = 10kR11 = 10MR12,R13 = 20k0 1%R14 = 560

Condensadores:C1,C3,C5,C7,C15,C17,C25,C26 =

100nF cermicoC2,C6,C16 = 10F 63V radialC4,C8 = 470F 25V radialC9-C12,C21-C24 = 47nF cermicoC13 = 470nFC14 = 4F7 63V radialC18 = 1000F 25V radialC19 = 100F 25V radialC20 = 22F 40V radial

Semiconductores:D1,D4,D5 = 1N4002D2 = diodo zner 5.6V 0.4WD3 = BAT85D6 = 1N4148D7 = LED, rojo, baja corrienteT1,T2 = BC517IC1 = 7805IC2 = 7905IC3 = 7810IC4 = TS922IN ST (Farnell # 332-6275)

Varios:B1,B2 = B80C1500, encapsulado recto

( ~ + ~) (80V piv, 1.5A)K1 = regleta de dos vas para PCB,

separacin entre patillas 5 mmK2 = conector de 2 vas K3,K4,K5 = regleta de dos vas para

PCB, separacin entre patillas 7,5 mmF1,F2 = fusible, 200 mA / T (retardado)

con soporte para montaje en PCB F3 = fusible, 500 mA / T (retardado) con

soporte para montaje en PCBF4 = fusible, 5 A/ T (retardado) con

soporte para montaje en PCBF5 = fusible, 50 mA / T (retardado) con

soporte para montaje en PCBF6,F7 = fusible, 16 A/FF (muy rpido),

6,35 x 32 mm (cdigo de Farnell #534-699 soporte cdigo # 230 - 480)

RE1,RE2 = RP710012 16A/12V/270(Schrack, Farnell # 388-312)

TR1 = transformador de red, 2 x 9 V / 3,3VA(por ejemplo, Myrra 44200, 2 x 1VA6)

TR2 = transformador de red, 2 x 6 V (o 1x 12 V) / 4VA5 (por ejemplo, Myrra44235, 2 x 2,5 VA)

1 x terminal espadn, para montaje enPCB, 2 contactos, recto

6 x terminal espadn, para montaje en PCB,para montaje con tornillo/tuerca de 3 mm

Disipador 15 K/W para IC3 (ICK35SA Fischer)S1 = interruptor de red on/off con

contactos de 6 A

Fuente de alimentacinde redTransformador de red 1.000 VA,

2 x 42 V/ 11.9 A (comoAmplimo/Jaytee Z8022)

Puente rectificador 140 V / 50 A (porejemplo Diotec Semiconductor KBPC5002FP, Farnell # 393-5292)

8 condensadores electrolticos, 63 V /15,000 F (por ejemplo BC components# 2222 154 18153, Farnell # 248-022)

4 abrazaderas para condensadoreselectrolticos de 35 mm de dimetro(Farnell # 306-526)

Enchufe aplique IEC para montaje en chasisPCB, cdigo de pedido 030217-2

En consideracin a los niveles decorriente involucrados aqu, hemosseleccionado un rectificador resistenteque puede afrontar una intensidad con-tinuada de 46 A y un pico de corrientede 90 A. Para los condensadores elec-trolticos de la fuente de alimentacin sehan seleccionado modelos que puedanaguantar grandes intensidades de AC.Los condensadores normales de fuentesde alimentacin no estn diseadospara trabajar en esas condiciones tanduras. De la lnea 2222 154 de BC Com-ponents hemos seleccionado un con-densador que puede manejar intensida-des en alterna de unos 11 A a 10 KHz (o20 a 100 Hz) y que tiene unos valoresbajos de autoinductancia y ESR (un con-densador electroltico alto y de pequeodimetro). Conectando cuatro conden-sadores en paralelo para cada mitad dela fuente se asegura una vida til pro-longada. Aqu podemos hacer unpequeo truco: pidiendo diez condensa-dores en un solo lote de Farnell nos sal-dr ms barato que si adquirimos ochopor separado. Si cree que la fuente dealimentacin est sobredimensionadacon los valores especificados para loscomponentes, no estaremos totalmenteen desacuerdo, sin embargo, deberatener en mente que a una potenciasenoidal de 2 x 200 W la tensin desalida de esta fuente disminuye 5 V.

ProteccinLa tensin principal se lleva a la placade alimentacin a travs de K4. EL fusi-ble primario del transformador principal(F4) tambin encaja aqu, as que no esnecesario usar un conector de potenciacon fusible integrado. La tensin princi-pal para las tensiones auxiliares sederiva despus del fusible del transfor-mador principal. Si el fusible primario sequema, la potencia se corta al resto delamplificador. Si F1 y/o F2 se quemanpuede ocurrir que slo se corte lacorriente a una parte del amplificador.En este caso, al perderse la mayor partede la tensin de alimentacin de + 5 V,no habr seal, lo cual no tendr ningnefecto pernicioso, como mucho se oirun pequeo pop por los altavoces.Como medida de seguridad adicional,la fuente de alimentacin principal estprotegida por dos fusibles FF de 16 Aen cpsulas de 32 mm. Esto aseguraque la tensin caiga rpidamente encaso de cortocircuito, en lugar de tenerque esperar a la descarga de los con-densadores de la fuente. Estos fusiblesestn acoplados en la placa de lafuente de alimentacin y estn conec-tados entre los grandes condensado-res de la fuente y la placa del amplifi-cador usando conectores planos (decoche) atornillados. La ventaja de usarsoportes de fusible separados es que

los clips para montar en PCB que seusan aqu pueden manejar unacorriente continua de no menos de 15A (con una rea de cobre apropiada enla placa del circuito) La mayora desoportes para fusible de PCB slo per-miten una corriente continua de 5 A.

EnsambladoPara nuestro prototipo elegimos elmtodo no tan rpido y sucio y fabri-camos nuestra propia caja a partir deuna lmina de aluminio. Esto produceun diseo poco convencional, cuyaforma est determinada por las dimen-siones del radiador, el transformadortoroidal, los condensadores de la fuentey la placa de alimentacin (Figura 2).EL radiador forma el frontal de la uni-dad. La entrada de alimentacin prin-cipal, los conectores de entrada y de losaltavoces se sitan en la parte poste-rior. Por supuesto, se puede situar todoen otro tipo (estndar) de caja.En nuestro diseo hemos tratado demantener las conexiones de la fuentede alimentacin tan cortas como hasido posible y hemos acoplado la placade alimentacin sobre el gran transfor-mador toroidal. Los cuatro orificios desujecin para esta placa estn lo sufi-cientemente alejados los unos de losotros como para permitir asegurarla a

elektor 10

(C) ELEKTOR030217-2

B1

B2

C1

C2

C3

C4

C5C6

C7

C8

C9C1

0

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18C19

C20

C21

C22C23C24

C25

C26

D1

D2D3

D4

D5

D6

D7

F1

F2

F3

F4

F5

F6 F7

H5

IC1

IC2

IC3

IC4

K1

K2

K3

K4K5

R1R2R3 R4R5

R6R7 R8

R9

R10

R11

R12R13R

14

RE1

RE2

T1

T2

TR1

TR2

T

16A FF 16A FF

VN100

AMP. AMP. AMP.

++

--

-

T

T

+5V 0

-5V

5A T

50m

A T

200m

A T

200m

A T

500mA T

~

~

~

~

S1

-

+

0302

17-2

Figura 2. La placa de la fuente de alimentacin tiene espacio para varios fusibles, lo que proporciona una buena proteccin alamplificador.

la base con un espacio de separacinsuficiente del transformador. Cada unade las dos filas de cuatro condensado-res electrolticos se sita cerca entre s,en un solo grupo. Sus terminales seconectan juntos usando pequeas cha-pas de aluminio de 2 mm. Asegresede proporcionar una separacin sufi-ciente entre las placas para las polari-dades +, - y 0. Recomendamos acoplarconectores planos atornillados a las pla-cas, para simplificar el cableado y elmantenimiento.Los condensadores pueden asegurarseadecuadamente usando cuatro abraza-deras. Donde sea necesario, debe rom-perse en cada abrazadera una lengetade montaje. El diagrama de conexin semuestra en la Figura 3, en la que tam-bin estn las placas del filtro, las cua-les debemos describir ms adelante.

Las dos patas centrales del transfor-mador (neutro/tierra) estn conecta-das a un lateral de la chapa de tierracomn para los condensadores elec-trolticos, entre los terminales de msy menos del puente de rectificacin.En nuestro diseo, el puente de rec-tificacin est ajustado al panel late-ral, lo que le proporciona una ade-cuada superficie de refrigeracin.En el lado opuesto a los condensado-res electrolticos, los tres terminales dealimentacin (incluyendo el neutro) seconectan a los terminales de alimenta-cin de la placa de la fuente de ali-mentacin marcados con las flechas deinput. Los cuatro terminales para lastensiones de alimentacin estn asdisponibles en la placa de la fuente. Eltrayecto hasta la placa del amplificadordebe ser lo ms corto posible. Esto

tambin puede aplicarse a los 10 V devoltaje auxiliar.Para la tensin primaria de alimenta-cin debe usarse cable de un hilo conuna seccin de al menos 4 mm. Laseal de silencio para el amplificadorse genera en la placa de la fuente dealimentacin, y se conecta a la placadel amplificador mediante cable depares de pequeo dimetro de un solohilo. La alimentacin analgica se llevaa la placa del amplificador usandocable de pares monofilar (1,5 mm2). La salida de alimentacin primaria dela placa de la fuente se conecta direc-tamente al gran transformador toroidal.An queda sitio, si se desea, para colo-car un pequeo ventilador en el panelposterior para refrigeracin. Intente lle-var los cables de las seales deentrada lo ms lejos posible de los

elektor 12

B1

B2

C1

C2

C3

C4

C5C6

C7

C8

C9C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

C18

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

D1

D2 D3

D4

D5

D6

D7

F1

F2

F3

F4

F5

F6F7IC1

IC2

IC3

IC4

K1

K2

K3

K4K5

R1 R2 R3R4 R5

R6 R7R8

R9

R10

R11

R12

R13 R14

RE1

RE2

T1

T2

TR1

TR2

T

16A FF16A FF

VN10

0

AMP.AMP.AMP.

++

--

-

T

T

+5V0

-5V

5A T

50mA T

200mA T

200mA T

500mA T

~

~

~

~

S1

-

+

030217-2

C1

C4

C5

C6

C8

C9C1

0

C14

C17

C18

C19

C21

C22

C23

C30

C31

C32

C33

C34

C35

C36

C37

C38

D1

D2

D3

D4

D8

D9

D10

D11

D15

IC1

IC2 JP1

JP2

K1 K2 K3K4

K5

K6 K7 K8

K9

K10

L1 L2

P1 P2

R6 R7 R9R11

R12

R13

R14

R27

R28

R30

R32

R33

R34

R35

T1 T2 T3T4

0302

17-1

-

--

BBM1

BBM0

11

00

0++

LS+

LS+

LS-

LS-

TT

T

mu

te

T

A+

5V C2C3

C7

C11

C12

C13

C15

C16

C20

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C39

D5

D6

D7

D12

D13

D14

L3

R1

R2 R3R4R5

R8

R10

R15

R16 R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23

R24

R25 R2

6

R29

R31

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

R43

R44

R45

R46

R47

R48

R49

R50

R51

R52

C17

C18

C19C20

K3

K4

L5

R1

R2

R3R4 T

~

~

~

(D) 030217-3

~

C1C2

C3C4

C5C6

C7C8

K1K2

L1L2

TT

(A) 030217-3

C13C14

C15C16

L4

T

(C)030217-3

LS-

LS-LS+

LS+

AMP

C9C10

C11C12

H17

L3

T

(B)030217-3

LS-

LS-

LS+

LS+AMP

POWER

MUTE

Zcalo de conexina la red elctrica

Interruptor dealimentacin

LS-

LS-

LS+

LS+

50A

230V

030217 - 3 - 11

2x42V1000VA11.9A

8x 15000F63V

Figura 3. El diagrama de conexiones tambin muestra los filtros. Asegrese de hacer las conexiones lo ms cortas posibles.

transformadores. Los cables del alta-voz deben cablearse como un par tren-zado para que cada canal contrarrestelos efectos de los campos interferentes.

AlineamientoEl nico alineamiento requerido es ajus-tar los offsets de DC de las salidas, quepuede hacerse despus de que el ampli-ficador est montado, pero que deberahacerse durante el testeo del sistemaantes del montaje final. Naturalmente,las tensiones de offset deben fijarse a 0.Los offset deben ajustarse (usando P1 yP2 en la placa del amplificador) con elamplificador conectado y funcionandoen modo normal (no silenciado), con lapotencia nominal pero sin ninguna sealde entrada. En el modo silencio, sin nin-guna carga, el amplificador tiene unaimpedancia de salida de unos 10 k. Enesta situacin, habr un ligero voltaje a lasalida que no es necesario ajustar.

Aparte de ajustar el offset, el otro ali-neamiento es el establecimiento deltiempo muerto para el circuito de guadel MOSFET. Esto se determina por laposicin de los jumpers JP1 y JP2 (oBBM0 y BBM1). Ajuste el tiempomuerto a 80 ns poniendo JP1 a1 y JP2a 0. No tiene sentido experimentar conotros valores, ya que un valor mayorcausa una mayor distorsin y uno mspequeo provoca que fluyan corrientesde corto-circuito por los MOSFET, loque puede ser fatal para ellos.

Todas las posibles configuracionesestn en la Tabla 1. Las indicacionesen la placa del amplificador tambininforman claramente sobre la posi-cin de los jumpers.

Indicaciones finalesAn tenemos un par de cosas ms quedecir. La primera es que este amplificadorpuede usarse en una configuracin depuente, como se explica en el cuadrodos canales en modo puente. Otroaspecto esencial es el rendimientomedido, que tambin se describe en uncuadro aparte. Las medidas fueron rea-lizadas usando el amplificador completo,lo que significa incluir los filtros. Des-graciadamente, no tenemos suficienteespacio para describir los circuitos de fil-trado en este articulo. Por ahora puedeusarse el amplificador sin los filtros, perorecomendamos encarecidamente incluir-los en el sistema completo. (030217-3)

elektor 14

Tabla 1. Configuracin de losjumpers de tiempo muerto

JP2BBM1

JPBBM0

tns

0 0 120

0 1 80

1 0 40

1 1 0

Dos canales en modo puenteSi un amplificador estreo se va a usar en modo puente, los doscanales deben alimentarse con seales de la misma amplitud yopuestas en fase. Para evitar cambiar conexiones o componentesen la placa del amplificador, se proporciona un sencillo circuitobuffer en la placa de alimentacin. Esto quiere decir que apartede dos condensadores de desacoplo para las tensiones de ali-mentacin, slo son necesarios dos operacionales y dos resisten-cias. Puesto que se usan tensiones de alimentacin balanceadas,no se requieren condensadores de desacoplo para ninguno delos offset que pueden presentarse a las entradas o las salidas.Debido a la sencillez del diseo, podemos encontrar pequeastensiones de offset en las salidas, pero el amplificador final estacoplado en AC y es totalmente inmune a dichos offset.

Para un funcionamiento adecuado y una mnima distorsin,debe prestarse una especial atencin a la polaridad de lasconexiones del filtro del altavoz cuando el amplificador final sehace funcionar en modo puente. En este caso, el amplificadorse cablea igual que para el modo estreo. Naturalmente, sloes necesario construir el filtro de entrada para un solo canal.La salida del filtro de entrada va al circuito buffer de la placade alimentacin (IC4). Dos seales van desde el buffer a lasentradas en la placa del amplificador final. No es necesariodecir que estas conexiones deben hacerse usando cable apan-tallado de audio de buena calidad. Los filtros del altavoz LS +forman los terminales del altavoz del amplificador de puente.Como las corrientes de retorno de los filtros no tendran ningnsitio a donde ir si dejamos las salidas LS - abiertas, las dossalidas LS - deben conectarse juntas. Si el amplificador se usaen modo puente, es esencial asegurarnos de que las salidasdel amplificador no se cortocircuitan juntas accidentalmente(debido a un cableado incorrecto, por ejemplo).

Medida del rendimiento Los resultados que se describen aqu se midieron usando un transformador de fuente de alimentacin de 1.000 VA con dosdevanados a 42 V / 11,9 A juntos con dos conjuntos de cuatro condensadores electrolticos de 15.000 F / 63 V. Las medi-das se hicieron usando el prototipo completo. Se uso un filtro de Butterworth de segundo orden con una bobina de ncleo deaire para medir la distorsin de intermodulacin y la distorsin dinmica IM.

Sensibilidad a la entrada (2 300 W / 4 ) 1.13 V (THD+N = 1.5 %)Impedancia de entrada 18.9 kPotencia de onda senoidal (1 kHz / THD+N = 0.1 % / B = 22 Hz 22 kHz) 2 x 266 W / 4

2 x 156 W / 8 Potencia de onda senoidal (1 kHz / THD+N = 1 % / B = 22 Hz 22 kHz) 2 x 291 W / 4

2 x 167 W / 8 Potencia de onda senoidal en modo puente 600 W / 8 (1 kHz / THD+N = 1 % / B = 22 Hz 22 kHz) 735 W / 6 Ancho de banda (a travs de un filtro elptico de noveno orden con B=180 kHz) 2.4 Hz 98 kHz (4 / 1 W)

2.4 Hz 122 kHz (8 / 1 W)SNR (B = 22 Hz 22 kHz) > 68 dB (referred to 1 W / 4 )

> 71 dB (referred to 1 W / 8 )Distorsin armnica (1 kHz) 2 x 1 W / 4 < 0.04 %(B = 22 Hz 22 kHz) 2 x 1 W / 8 < 0.03 %

2 x 200 W / 4 < 0.02 %

elektor 16

2 x 100 W / 8 < 0.02 %Segundo armonico solamente 2 x 1 W / 4 < 0.01 % (THD+N = 0.037 %)

2 x 10 W / 4 < 0.02 % (THD+N = 0.023 %)2 x 25 W / 4 < 0.025 % (THD+N = 0.026 %)2 x 100 W / 4 < 0.013 % (THD+N = 0.017 %)

2 y 3er armnico 2 x 200 W / 4 < 0.015 % (THD+N = 0.018 %)Distorsin de intermodulacion 1 W / 4 < 0.1 %(50 Hz : 7 kHz = 4 : 1) 1 W / 8 < 0.1 %

300 W / 4 < 0.06 %150 W / 8 < 0.0 %

Distorsin dinamica IM 1 W / 4 < 0.035 %(seal cuadrada 3.15 kHz con senoidal 15 kHz) 1 W / 8 < 0.03 %

300 W / 4 < 0.025 %150 W / 8 < 0.01 %

Damping (8 / 1 kHz) > 140Separacin entre canales 200 W / 4 / 1 kHz > 94 dB

100 W / 8 / 1 kHz > 100 dB200 W / 4 / 20 kHz > 77 dB100 W / 8 / 20 kHz > 77 dB

Aparte de estas medidas clnicas, tambin hemos grabado variascurvas, las cuales nos proporcionan probablemente una mejor ima-gen del carcter del amplificador, aunque al final, slo un test deaudicin puede proporcionarnos una conclusin definitiva.La Figura A muestra el efecto del filtro de salida (en la placadel amplificador final) sobre la respuesta en amplitud. La curvasuperior se ha medido con una carga de 8 y muestra unaumento de + 0,7 dB a 20 kHz y de + 4,6 dB a 70 kHz. Unacomparacin con los resultados para una carga de 4 W nosmuestra que el filtro est optimizado para 4 , para la cualmuestra una caracterstica plana. La repentina y abrupta cadade la curva al final del rango de medida es debida al filtroelptico de noveno orden que se ha usado para estas medidas. La Figura B muestra THD+N frente al nivel de salida para unancho de banda de 22 Hz a 22 kHz con una carga de 4 . Lasubida a mitad de la curva (alrededor de 20 W) es debida enparte a la influencia del otro canal (ruido adicional). En conjun-to, la distorsin, sobre todo el rango de potencia de salidahasta 200 W, puede considerarse razonablemente constante. Aniveles por encima de los 200 W, la distorsin aumenta debidoa la modulacin adiciona aplicada a la salida del amplificador.Aqu, el amplificador exhibe un comportamiento que recuerdaal soft clipping, pero una verdadera limitacin slo ocurrealrededor de los 300 W en 4 . Esto tambin depende en granmedida de la fuerza de la fuente de alimentacin. Se uso un fil-tro adicional de segundo orden para estas medidas con el obje-tivo de suavizar ligeramente la curva. Sin este filtro la distorsinhubiera sido algo menor (por ejemplo un 1 % a 291 W).La Figura C muestra la mxima potencia de salida para cargas de2 x 4 y 2 x 8 . Para 4 , la distorsin se mantuvo constante aun 1%, y para 8 a un 0,5%. Ambas medidas se realizaron sobreun ancho de banda de 22 Hz a 22 kHz. La potencia aparentemen-te empieza a incrementarse alrededor de 6-8 kHz, pero esto es nor-mal debido al hecho de que el filtro suprime los armnicos por enci-ma de esas frecuencias. Las curvas deberan dibujarse con unalnea ligeramente descendente comenzando a 5 kHz. La potenciamxima es ligeramente mayor a bajas frecuencias que a altas fre-cuencias. A 50 Hz es aproximadamente de 163 W en 8 o 306W en 4 , mientras que a 1 kHz es aproximadamente 169 W en8 291 W en 4 . El efecto es as ligeramente mayor a bajaimpedancia, pero en la prctica es imperceptible.Finalmente, la Figura D muestra el espectro en frecuencia de unaseal de 1 kHz para 1 W en 4 . Esto se midi usando un filtroadicional Butterworth de segundo orden para prevenir que elruido de HF en el convertidor A/D afectara al anlisis de la FFT.As el segundo armnico cae ligeramente por debajo de 80 dB(distorsin menor de 0,001 %). No son visibles rizados de la fuen-te de alimentacin u otras irregularidades. A pesar del hecho deque una porcin de la modulacin por ancho de pulso puedeverse con 1 W a la salida del amplificador, el espectro dentro dela banda de audio puede considerarse bastante limpio. El peque-o bache a 50 kHz no precisa comentario.

-24

+6

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

-0

+2

+4

dBr

A

10k 200k20k 30k 40k 50k 60k 70k 80k 90k 100k030217 - 3 - AHz

0.01

10

0.02

0.05

0.1

0.2

0.5

1

2

5

%

1 4002 5 10 20 50 100 200W

T TTTTTTTTT

030217 - 3 - B

100

450

120

150

200

220

250

300320

350

400420

W

20 20k50 100 200 500 1k 2k 5k 10kHz 030217 - 3 - C

-150

+0

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

dBr

A

20 100k50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50kHz 030217 - 3 - B

A

B

C

D

Elektor 2004 393.pdfElektor 2004 394.pdfElektor 2004 395.pdfElektor 2004 396.pdfElektor 2004 397.pdfElektor 2004 398.pdfElektor 2004 399.pdfElektor 2004 586.pdfElektor 2004 587.pdfElektor 2004 588.pdfElektor 2004 589.pdfElektor 2004 590.pdfElektor 2004 591.pdfElektor 2004 596.pdfElektor 2004 597.pdfElektor 2004 598.pdfElektor 2004 599.pdfElektor 2004 600.pdfElektor 2004 601.pdfElektor 2004 602.pdf