audio amplificadores de potencia

Preamplificadores

Si recordamos en qué consiste un siste-ma amplificador de audio, notaremosque la etapa de entrada se encarga deseleccionar una fuente de sonido entrevarias opciones, como ser: radio, mi-crófono, bandeja giradiscos, grabado-res, etc. A esta etapa de entrada la lla-

mamos “preamplificador”; en él con-vergen todas las fuentes mencionadas yse encarga no sólo de la selección deuna de ellas sino que además la ecuali-za (la corrige) para que a posteriori elamplificador le dé el nivel necesariopara excitar a los parlantes. Se puedeasegurar que la calidad del sonido re-producido depende fundamentalmente

de los circuitos utilizados en laconstrucción del preamplifica-dor.Las distintas señales -fuentesde sonido- pueden provenir degeneradores que proveen dis-tintos niveles de señal; son dedistintas impedancias, y ade-más pueden poseer entre sídistintas respuestas en frecuen-cia. Todas estas diferencias de-ben ser salvadas por el pream-

Electrónica en Acción

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AUDIO

Preamplificadores yEtapas de PotenciaPretendemos con este artículo, dar detalles teóricos sobre elfuncionamiento de las etapas de entrada y de salida de un ampli-ficador de audio. Debemos destacar que los equipos comercialesposeen, en su mayoría, circuitos integrados, pero nosotrosbasaremos el análisis sobre etapas discretas, para facilitar la com-prensión.

Por Luis Horacio Rodríguez*********************************

Fig. 1

plificador (figura 1). Es así que estecircuito debe encargarse de:

a) Adaptar los niveles de los distintos ge-neradores de entrada al nivel necesariopara el primer circuito amplificador.b) Adaptar impedancias.c) Permitir la variación de la respuesta enfrecuencia mediante filtros y controles detono.d) Regular la ganancia del sistema.

Tanto el transductor de entrada comoel amplificador tienen característicasque los individualizan.Por ejemplo, todo dispositivo que uti-lizaré como transductor de audio se ca-

racterizarápor la ten-sión en volt(o submúlti-plos) que ge-nera y por laimpedanciaen ohm quepresenta, lascuales se de-nominan:“característi-cas de salida”del dispositi-vo.Por supues-to, la mayor

o menor impedancia que presente eltransductor determinará la cantidad deenergía que se puede extraer de él (fi-gura 2).Todo preamplificador posee tambiénparámetros que lo caracterizan; porejemplo, es muy común especificar lascaracterísticas de entrada del equipo dela siguiente manera: 200mV/50kohm,lo que significa que es necesario aplicarsobre la entrada del preamplificadoruna señal de 200mV para que el ampli-ficador desarrolle su máxima potenciacuando se encuentra al máximo el po-tenciómetro de volumen; además, elpreamplificador se comporta eléctrica-mente como una impedancia de50kohm a su entrada.Por supuesto, si se aplica una tensiónmenor que 200mV, el amplificador nodesarrollará su máxima potencia, y si laseñal de entrada supera los 200mV elequipo distorsionará. Por otro lado, si las impedancias deltransductor y preamplificador noson iguales, no habrá máxima transfe-rencia de energía, y por lo tanto el sis-tema tendrá menor rendimiento (figura 3).Al acoplar el dispositivo transductorcon el preamplificador deben estaradaptadas las características de amboscon el objeto de obtener máxima efi-ciencia (figura 4).Los transductores más utilizados paraexcitar a los equipos amplificadoresson:

a) Fono cristalb) Fono magnéticoc) Sintonizadord) Cinta (reproductor)e) Micrófono

PREAMPLIFICADORES Y ETAPAS DE POTENCIA


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Fig. 4

Fig. 3

Fig. 2

a) Fono cristalRequiere muy alta impedancia de en-trada para su buen funcionamiento enbajas frecuencias; generalmente supe-rior a los 500kΩ entregan una tensiónque varía entre los 200mV y 1V peropueden generar tensiones instantáneasaun mucho mayores cuando la púa“cae” sobre el disco, razón por la cualdebe tenerse mucho cuidado -al dise-ñar el ecualizador- en la elección delcircuito de entrada.

b) Fono magnéticoSe trata de un reproductor de muy altacalidad que entrega una tensión de sa-lida entre 2,5mV y 6mV con una im-pedancia normalizada de 47kohm.El amplificador que se encarga de lle-var esta característica a valores norma-les no posee una respuesta lineal yaque debe compensar la preenfatizacióndel disco durante su grabación, comoveremos más adelante (Red de ecuali-zación RIAA); además, como trabajacon señales débiles, tiene una gananciaelevada (40dB), y se lo conecta cercade la entrada para evitar efectos inde-seables en el circuito.

c) SintonizadorEl nivel de salida de los sintonizadores

(RF y detector) es variable entre100mV y 500mV, según el fabricante,con una elevada impedancia que oscilaentre 100kohm y 500kohm. General-mente se lo encuentra en amplificado-res de buena calidad.

d) CintaEs la entrada de “grabadores” con ca-racterísticas similares a las del sintoni-zador. Para mejorar la calidad de re-producicón puede tomarse la señaldirectamente del cabezal reproductorque entrega una señal de 0,5mV sobreuna impedancia de 10kohm, en cuyocaso requiere una etapa preamplifica-dora adicional, como lo requiere lacápsula magnética, pero con curva deecualización apropiada.

e) MicrófonoDebe saberse el micrófono que se utili-zará. En la Unidad No 4 se estudiaronlas características de los distintos mi-crófonos. Luego, el preamplificadordeberá tener la red de adaptación ade-cuada al micrófono elegido.Según lo dicho hasta el momento, todopreamplificador deberá tener un selec-tor de entrada para elegir la señal deldispositivo que se desea reproducir (figura 5).

EcualizaciónEn la grabación de discos sue-len atenuarse las señales corres-pondientes a tonos bajos pordos razones fundamentales: pri-mero porque la excesiva ampli-tud de los sonidos graves podríahacer que la excursión del surcosea tan amplia que llegue al sur-co contiguo.



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Fig. 5

Además, si se realzan los tonos altos,los mismos deberán atenuarse en elpreamplificador, lo que resulta unaventaja ya que los ruidos generados enla reproducción se atenúan en igualmedida. En síntesis, en el disco se re-duce el nivel de los tonos bajos y serealzan los agudos. Luego, en el ampli-ficador, se deben reforzar los graves yatenuar los agudos (figura 6).En la grabación magnética de cinta decassette se aplica generalmente un re-fuerzo de agudos para compensar laspérdidas inevitables en el entrehierro yen los materiales magnéticos, con locual, durante la reproducción, se debe

introducir un considerable refuerzo degraves. Trabajos de experimentaciónpermiten afirmar que la tensión indu-cida en una cabeza reproductora esproporcional a la frecuencia de la señalgrabada en la cinta, razón por la cual -si no hay ecualización - la señal escu-chada sería muy pobre en graves y sa-turada en agudos.Cuando se habla de frecuencia modu-lada, en el transmisor se acentúan lostonos altos para atenuarlos en el recep-tor junto con las señales de ruido queen él se generan o que son productodel espacio exterior; es decir, en el re-ceptor se produce una desacentuación,también llamada deénfasis, de las seña-les de alta frecuencia.Analizando todos estos casos, nos da-mos cuenta que en el preamplificadorse debe colocar un ecualizador que va-ríe sus características en función del ti-po de señal que desea amplificar, ya seapara atenuar los graves y reforzar losagudos o viceversa.Los valores standard de acentuación ydesacentuación se expresan en formade constantes de tiempo (figura 7).La constante de tiempo más simpleconsiste en un resistor y un capacitorconectados en serie o en paralelo (figura 8).En este circuito se produce una ate-nuación para las señales de baja fre-cuencia pero, en la medida que aumen-ta la frecuencia:

1Xc =—————

6,28 . f . C

se hace cada vez más chica (Xc = reac-tancia capacitiva) aumentando el nivel



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Fig. 7

Fig. 6

de la señal sobre la carga. A la frecuen-cia para la cual Xc = R se la conoce co-mo frecuencia de transición, y estoocurre cuando

1R . C = ————

6,28 . ft

que es la “constante de tiempo” delcircuito y viene dada en segundos. Aesta constante de tiempo es a la quehacíamos referencia anteriormente.Nótese que esta constante de tiempo

permite el pasode señales dealta frecuenciacon facilidadpero se com-porta como re-sistivo paramedias y bajasfrecuencias.El capacitor en

serie con un resistor, en cambio, secomporta como resistivo para medias y

altas frecuencias y el capacitor atenúalas bajas frecuencias (figura 9).La corriente que atraviesa este circuitodepende una vez más de la constantede tiempo RC; en bajas frecuencias cir-culará poca corriente ya que el capaci-tor tendrá elevada reactancia, mientrasque en alta frecuencia la reactancia espequeña y es el resistor el único que li-mitará la corriente.

En este circuito, la frecuencia de tran-sición se calcula cuando R = Xc, luego:

1f = ——————

6,28 . R . C

Ecualizador de discos

Para ecualizar los discos en su repro-ducción, hacen falta circuitos que re-fuercen los graves y atenúen los agu-dos, tratando de que el efecto deambos casi no se haga sentir en el ran-go de frecuencias medias. Antigua-mente era muy difícil lograr un ecuali-zador óptimo, pero en la actualidad,con el uso universal de los discos delarga duración, se han podido dictarnormas que permiten simplificar elproblema. Asimismo se han normaliza-do las cápsulas y púas fonocaptoras.La norma standard de ecualización pa-ra discos LP requieren constantes detiempo. Una de 75µs, la segunda de318µs y la tercera de 3180µs.Las frecuencias de transición son res-pectivamente: 2123Hz, 500Hz y 50Hz(figura 10).Por supuesto, la red ecualizadora a uti-lizar contendrá varios capacitores y re-sistores conectados de distintas formas



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Fig. 9

Fig. 8

Fig. 10

con el objeto de conseguir los efectosdeseados.Hemos visto que la técnica más favora-ble sería utilizar esta red ecualizadoracomo lazo de realimentación de un sis-tema “realimentado”, tal que la redcontrole la ganancia del sistema. El único detalle a tener en cuenta esque si la red ecualizadora atenúa losbajos, al encontrarse como parte deuna realimentación negativa, hará queel sistema refuerce las señales de bajafrecuencia.

Este concepto es válido para todas lasconstantes de tiempo de todo el espec-tro (figura 11).En este circuito, R1 junto con C1 for-man una constante de tiempo de unos318µs permitiendo el paso de las seña-les de tono alto (como esto es reali-

mentación a la salida del preamplifica-dor, se atenuarán), mientras que R2 yC2 forman una constante de tiempo de2123Hz. Para 50Hz C2 es casi un cir-cuito abierto y se busca que Xc1 = R1para así tener la tercera constante detiempo necesaria.El valor de R3 determina la gananciadel lazo de realimentación y, por lotanto, la respuesta del preamplificadorrealimentado.La ganancia en frecuencias bajas sepuede calcular como:

R1 + R3η = ————

R3

Valores comerciales típicos de esta redson:

R1 = 270kohmR2 = 15kohmR3 = Potenciómetro (PRE-SET) 2200ohmC1 = .015 µFC2 = .0047µF

Red de ecualización para fonocaptor cerámico o a cristal

Desde el punto de vista de la red ecua-lizadora, casi no existen diferencias en-tre las cápsulas de cristal (antiguas) ylas cápsulas cerámicas, aunque estas úl-timas entregan una tensión de salidalevemente inferior. Las cápsulas de ti-tanato de bario (cerámica) son econó-micas, se instalan fácilmente, no soninterferidas por campos magnéticos yson fáciles de ecualizar.Poseen una desventaja principal con



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Fig. 12

Fig. 11

las cápsulas magnéticas, que radica enla menor calidad de reproducción y laescasa separación entre canales (gene-ralmente inferior a los 6dB).Si bien decimos que la ecualización essencilla, ésta está normalizada y se ladenomina “Curva de ecualización RI-AA”, que establece un refuerzo de gra-ves de 6dB por octava a partir de los500Hz y una atenuación de los tonosde 6dB por octava a partir de los2122Hz.El circuito propuesto para producir laecualización es el que muestra la figura 12.En este circuito Q1 y Q2 poseen aco-plamiento directo, donde la primeraetapa posee una red de realimentaciónnegativa que proporciona la correcciónnecesaria de la respuesta de frecuencia

de la cáp-sula cerá-mica, con-forme a lacurva deecualiza-ción RIAA.Valores co-mercialesde los ele-mentos dela red para

una buena ecualización de la redson los siguientes:

C1 = 1,5nF = 0,0015µFR1 = 10MohmC2 = 1,2nF = 0,0012µFR2 = 120kohm

El circuito ecualizador para fono-captor a cristal o cerámico de lafigura debe compensar la siguien-

te curva de respuesta en frecuencia ca-racterística de este tipo de cápsula (fi-gura 13).Las cápsulas magnéticas necesitan unaecualización distinta debido a que tie-nen una respuesta en frecuencia quevaría en forma lineal, teniendo unapronunciada caída en frecuencias (figura 14).Las características fundamentales deuna cápsula son las siguientes:

a) Respuestas en frecuenciaDebe ser lo más plana posible y se ex-presa de la siguiente manera:

20Hz a 16.000Hz = ±1dB

lo que significa que tiene el ancho debanda expresado como una variaciónen su ganancia de ±1dB.

b) ElasticidadDa una idea de la habilidad que tienela cápsula para seguir las variacionesdel surco; es decir, da una idea de lamáxima velocidad de modulación quereconoce la cápsula para una frecuen-cia determinada. Se mide en cm/dina y su valor dependede la fuerza de apoyo. (En inglés se de-nomina trackability.)



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Fig. 14

Fig. 13

c) Separación de canalesIndica la interacción entre ambos ca-nales de la cápsula. La capacidad de se-paración de canales por parte de lacápsula se determina en valores de dB.Esta cantidad depende de la frecuenciay la mayor separación se consigue en elrango medio.

d) Fuerza de apoyoEs el peso que soporta el surco al apo-yar la púa sobre él (depende del brazo,cápsula y púa); este valor está sujeto alas características constructivas de lacápsula y se expresa en gramos o mili-newton (1 g ≅ 9,8mN).

e) Tensión de salidaEs la amplitud de la señal generada porel movimiento de la aguja a través delsurco. Suele darse en milivolt por cadacentímetro/segundo de velocidad delectura y para una frecuencia determi-nada (generalmente 1000Hz).

f) Diferencia entre canalesIndica la diferencia de tensiones de ca-da canal producida por una misma for-ma de surco para ambos canales. Se ex-presa en dB y en una cápsula de buenacalidad este valor tiende a cero.

ETAPAS DE POTENCIA

Amplificadores de potencia de salida cuasicomplementaria

Las etapas Push-Pull están conforma-das por transistores que trabajan enuna zona cercana al corte a los efectos

de mejorar el rendimiento del amplifi-cador. Presentan el inconveniente deutilizar transformadores, con lo cual selimita su respuesta en frecuencia.Una etapa de salida complementariautiliza un par de transistores de salidade distinta polaridad apareados excita-dos por un transistor en clase “A”. Sise desea construir una etapa de elevadapotencia, el excitador debe manejaruna potencia considerable aunque nose inyecte señal de entrada; este pro-blema se soluciona utilizando transis-tores de salida “idénticos” conectadosen serie y trabajando casi en clase “B”,excitados por un par de transistorescomplementarios trabajando en idénti-ca clase.En una primera aproximación se puedeconsiderar como una etapa comple-mentaria donde los transistores ad-quieren la disposición que muestra lafigura 15Los transistores Q2 y Q4 trabajan conconfiguración “DARLINGTON”comportándose como un transistorNPN de mayor ganancia. Los transis-tores Q3 y Q5 trabajan en configura-ción “antiparalelo”, ambos polarizán-dose en emisor común por lo cual nohay inversión de señal entre la entraday la salida. De esta manera los prime-ros trabajarán en la etapa cuasicomple-mentaria como un transistor NPN ylos segundos cumplen la función deltransistor PNP.Veamos cómo se acoplan ambos con-juntos de transistores para formar unaetapa de salida cuasicomplementaria(figura 16). Q2 y Q4 no invierten la se-ñal aplicada a su entrada porque ambostrabajan en configuración colector co-mún en clase B (sólo conducen un se-



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miciclo). Q3 yQ5 invierten ambos laseñal; Q3 amplifica el semiciclo negati-vo y lo invierte, éste pasó a ser positivo

en base de Q5 y en colector lo vuelve ainvertir. En C se suman las señales deQ4 y Q5 para ser conducidas al

parlante.Como ambas etapas tienenuna ganancia de tensión me-nor que la unidad, para aplicaruna realimentación negativaque compense los efectos dedistorsión, se debe incluir a ungran número de etapas; en

otras palabras, una realimentación en-tre la salida y la entrada del par de sali-da resulta insuficiente. Por lo tanto, enla etapa de salida del amplificador, larealimentación debe incluir un grannúmero de partes.Comercialmente, una etapa de salidacuasicomplementaria posee la distribu-ción de elementos que vemos en la fi-gura 17.Los transistores complementarios Q1y Q2 son de media o baja potencia. Lasseñales de fase opuesta que se obtienendel emisor de Q1 y del colector de Q2se aplican a los transistores de potenciaQ3 y Q4.Si se considera a los transistores Q1 yQ2 como excitadores del par de salida,debe tenerse en cuenta que ya en el ex-citador hay grandes distorsiones que sedeben compensar, pues trabajan conelevadas amplitudes de señal y la ali-nealidad de sus curvas característicasadquiere gran importancia.Aplicar una realimentación no es tansencillo; por ejemplo, en los amplifica-dores con salida a transformador no sepuede aplicar una realimentación debi-do al desplazamiento de fase que intro-ducen los transformadores. Incluso, enetapas de salida complementaria o cua-sicomplementaria debe tenerse cuida-



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Fig. 16

Fig. 17

Fig. 15

do en la elección del capacitor de aco-plamiento al parlante ya que éste pue-de producir notables desplazamientosde fase en bajas frecuencias; el mismocuidado debe tenerse con el capacitorde realimentación positiva de autoele-vación. La mala elección de los transis-tores, por otra parte, puede producirproblemas en alta frecuencia que, aun-que estén fuera de la banda de audiopueden provocar serios trastornos. Una forma de solucionar el problemaen bajas frecuencias es igualar las cons-tantes de tiempo del capacitor de aco-plamiento del parlante y del capacitorde autoelevación ya que en bajas fre-cuencias los efectos de ambos se com-pensan.Los transtornos que puede ocasionar lamala respuesta en alta frecuencia radi-ca en que el amplificador puede llegara oscilar aumentando así el nivel dedistorsión. Este problema se disminuyehaciendo que la realimentación se aco-ple directamente, eliminando constan-tes de tiempo (a excepción de las yamencionadas). Otra forma consiste en

colocar en el transistor excitador uncapacitor entre base y colector quemejore la estabilidad en alta frecuen-cia. El circuito de la figura 18 incluyevarias etapas de realimentación paracompensar distorsiones producidas enalta y baja frecuencia.Nótese que, en este circuito, el lazoprincipal de realimentación formadopor R1 y C1 incluye varias etapas. C1da mayor estabilidad para las altas fre-cuencias ya que permite la realimenta-ción negativa para esa gama de la ban-da de audio. Se trata de una etapa depotencia de buena calidad que posee,como dijimos, varios lazos de menorimportancia que el principal, como elformado por C2 que estabiliza a Q2para las altas frecuencias o el formadopor R3 y C3 que actúa sobre Q1. Porúltimo, C6 provee una realimentaciónnegativa entre Q3 y Q1 que estabilizaal sistema excitador en altas frecuen-cias o el formado por R3 y C3 que ac-túa sobre Q1. Por último, C67 proveeuna realimentación negativa entre Q3y Q1 que estabiliza al sistema excitador

en altas frecuencias.D1 y D2 junto con P1y C8 forman el circui-to compensador térmi-co (P1 se ajusta paratener mínima corrien-te de polarización enel par de salida). Q4 yQ5 forman una salidacomplementaria demedia potencia queexcita el par de salidacuasicomplementarioformado por Q6 y Q7.L y R7 forman un fil-tro denominado RED



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Fig. 18

DE ZOBEL que permite ecualizar laimpedancia que presenta el parlante alamplificador en toda la banda de au-diofrecuencia. Se busca que la carga tienda a ser pura-mente resistiva en toda la banda de au-dio.Generalmente L = 10µH y R = 10Ωcuando el parlante es de 8Ω.

Amplificadores de acoplamiento directo

Este acoplamiento comenzó a utilizar-se en la década del 30 en muchos re-ceptores de radio valvulares pero traíanconsigo algunos inconvenientes con eluso de la fuente de alimentación quefueron solucionados en los circuitostransistorizados.Actualmente, todos los circuitos inte-grados amplificadores de audio aco-plan sus etapas desde la entrada hastala salida directamente utilizándose -so-lamente en la etapa de salida- un capa-citor electrolítico para acoplar al par-lante. La ventaja fundamental radicaen que se permite la amplificación de

señales desde corriente continua, noposee deformaciones la señal por élamplificada y evita el desplazamientode fase que es fuente de distorsiones enotros amplificadores que no usan aco-plamiento directo. Recordemos que unamplificador emisor común invierte laseñal (con una fase de 180°) mientrasque los capacitores de acoplamientointroducen un desplazamiento de faseque no es constante con la frecuencia,lo cual acarrea serios problemas en cir-cuitos de realimentación.Veamos el esquema de un amplificadorde audio con acoplamiento directo uti-lizado en la construcción de circuitosintegrados (figura 19).En este amplificador las patas 6 y 8 sonalimentación; 2 y 5 son conexiones demasa; por la pata 9 se introduce la se-ñal y se extrae por 3 ó 4 preparadas pa-ra aplicar un sistema de realimenta-ción. Según el amplificador que sedesea construir, puede no llegar a usar-se Q4, ya que la pata 7 puede conectar-se a la 10 o a la 1 mediante algún filtropasivo.

Amplificadordiferencial

La tendencia ac-tual es a utilizaramplificadores di-ferenciales a laentrada de losamplificadorescon circuito deestabilización decorriente conti-nua como ser“fuentes espejo” o



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Fig. 19

“fuentes Widlar” (figura 20).Básicamente se trata de un amplifica-dor de alta impedancia de entrada queresponde a la diferencia de tensionesen base de los transistores que lo com-ponen. La importancia de este circuitoradica en que por el resistor R circulasiempre una corriente constante deforma tal que un aumento en la co-rriente de colector del transistor Q1

provocaráuna dismi-nución enla corrien-te de co-lector deltransistorQ2 y vice-versa.Para mejo-rar las ca-racterísti-cas de este

amplificador (mejorar su relación derechazo de modo común) el valor de Rdebe ser grande, pero esto provocaráuna merma en la tensión de salida. Pa-

ra evitar este problema suele utilizarseuna fuente de corriente constante. Enmuchas ocasiones, a esta fuente se lasuele compensar térmicamente.Cuando se desea usar el amplificadordiferencial con pequeñas señales sueleutilizarse una fuente de corriente cons-tante del tipo WIDLAR. La disposición de una etapa diferencialcon fuente de corriente constante semuestra en la figura 21.En este circuito se ha colocado untransistor (Q3) como fuente de co-rriente constante que mejora la estabi-lidad y otras características del circui-to. R1, R2 y R3 fijan el valor de lacorriente que circula por los colectoresde Q1 y Q2.El amplificador diferencial es la basede los amplificadores operacionales,tan difundidos en la actualidad y conlos cuales se puede construir casi cual-quier sistema electrónico de no muyalta frecuencia de operación, desdeamplificadores de audio, mezcladores,conversores hasta osciladores y siste-mas de control..El Amplficador operacional es un cir-cuito de alta impedancia de entrada,baja impedancia de salida y elevada ga-nancia. Posee una entrada inversora yotra no inversora. Responde a la di-frencia de señales entre ambas entradas(figura 22).

Distorsión en amplificadores

Uno de los principales problemas quese presentan en los amplificadores es ladistorsión, bastante difícil de percibir amenos que la misma sea grande. Exis-ten distintos tipos de distorsión; por



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Fig. 21

Fig. 20

ejemplo, está el ca-so de la distorsiónpor cruce, bastantecomún en etapasPush-Pull, segúnhemos estudiadoen la lección ante-

rior. Una deformación en la onda porcualquier motivo origina:

Distorsión armónicaEn la figura 23 se ve cómo un amplifi-cador produce una distorsión cuando

deforma lospicos de unaseñal senoidalpura.Se denominadistorsión ar-mónica porquela onda defor-mada puede

ser reconstruida si se le agregan armó-nicas pares y/o impares con la ampli-tud adecuada. Es decir que un amplifi-cador puede modificar la forma deonda de una señal añadiéndole o qui-tándole armónicas que no poseía. Re-cordemos que una armónica es unmúltiplo de la Frecuencia Fundamen-tal.Por ejemplo, la señal deformada se

puede reconstruir agregándole armó-nicas pares o impares. Son armónicaspares los múltiplos pares de la frecuen-cia fundamental (2 fo; 4 fo; 6 fo siendofo la frecuencia original) y son armóni-cas impares de la frecuencia funda-mental 3 fo; 5 fo; 7 fo; etc.Se denomina “distorsión armónica” alporcentaje de la relación entre la ener-gía aportada por las armónicas inde-seables con referencia a la energía de laseñal original. La fuente fundamentalde distorsión armónica es la alinealidadde los semiconductores cuando traba-jan con señales de alto nivel, razón porla cual la distorsión armónica crececon la potencia de salida del amplifica-dor.En el gráfico de la figura 24 se observaque la distorsión armónica no sólo de-pende de la potencia de salida del am-plificador sino que varía también conla frecuencia; esto se debe a que esmuy difícil mantener una buena linea-lidad para todo el rango de frecuenciasaudibles.

Distorsión por intermodulaciónEsta distorsión se produce en los ele-mentos alineales cuando en él se en-cuentran señales de distinta frecuencia.Recordemos, por ejemplo, lo que ocu-rre con la información de sonido en eldiodo detector de video de un receptorde televisión. La información de videoy sonido se baten a causa de la alineali-dad del diodo y, como resultado, la in-terportadora de sonido queda en4,5MHz.Este mismo concepto puede aplicarseen amplificadores de audio, debido a laalinealidad de los transistores.



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Fig. 22

Fig. 24

Fig. 23

Cuando se hallan presentes simultá-neamente señales de distinta frecuen-cia se escuchan interferencias como sise modularan entre sí sonidos de dis-tinta altura (figura 25).Como la alinealidad de los circuitos esmás notable para grandes elongacionesde amplitud, la distorsión por intermo-dulación crece con la potencia(figura 26).Para evitar la distorsión por intermo-dulación, los circuitos que componenun sistema de audio deben ser lineales;además, la fuente de alimentación debeestar bien regulada ya que cuanto máspobre sea la regulación, mayor será elíndice de distorsión (figura 27).

Rango dinámico de un amplificadorEs una característica importante delamplificador y determina la relación

entre la máxima y mínima intensidaddel sonido expresada en dB. En un sis-tema reproductor el rango dinámicoexpresa la relación entre los nivelesmáximo y mínimo de señal que puedemanejar el equipo en el punto de refe-rencia.Generalmente los sistemas amplifica-dores tienen “máximos” especificadosque no se deben sobrepasar para queno se produzcan recortes de la señal ycon ellos, distorsiones. El mínimo nivel de señal en un puntoestá determinado por el ruido en esepunto. Generalmente la fuente princi-pal de ruido es la etapa de entrada delpreamplificador, ya que allí se manejaseñal de bajo nivel. Es importante usar elementos que seanfuente de bajo nivel de ruidos, porejemplo, transistores especiales a talefecto.Para que el lector tenga una idea de losniveles que puede adoptar el rango di-námico, digamos que en un auditoriumes de aproximadamente 75dB (con or-questa a pleno); si lo que se escucha enéste se graba y reproduce en un equipoprofesional, decrece a valores de 60dB(aumenta el ruido), mientras que enequipos hogareños cae a 40dB. El ran-go dinámico en los discos fonográficoses ligeramente superior a los 55dB. ***



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Fig. 25

Fig. 26(izq.)

Fig. 27(der.)

audio amplificadores de potencia

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