Construya un Amplificador Estereo de 180 Watts

En Colombia los amplificadores de audio que usan el TDA7294 son muy populares entre los fabricantes de videorockolas, ya que es un circuito integrado de buena potencia, económico, durable y resistente a los malos tratos. Presentamos un amplificador estéreo de 180 Watts que puede ser usado con el Ecualizador de 5 bandas, el preamplificador de dos bandas o el control de volumen y tonos, entre otros.

Historia

Cuando comencé a construir amplificadores para rockolas. El primer modelo que fabriqué en masa fue el Amplificador estéreo de 40W con UPC1188h.
Luego de haber vendido más de 1000 unidades de éste amplificador, los clientes me comenzaron a pedir un modelo con más potencia. Coincidencialmente  un amigo me trajo un amplificador de marca Gemini, y vi que éste trabajaba con el circuito integrado TDA7294. su potencia era aceptable y de sonido limpio. Así que tomé la decisión de hacer mi propio diseño con este integrado.
La primera versión que hice fue esta, sin tonos, es decir, de respuesta plana. Los tonos los colocaba por aparte en otra tarjeta.
Ya más adelante hice una versión con todo en la misma tarjeta. Ésta se encuentra con el nombre de amplificador de 180W para videorockola.

Ensamble del amplificador

Lo primero es conseguir todos los materiales que están en la lista, al final del archivo PDF.  Éste documento lo entregamos al final del articulo.

Cuando ya tenemos todos los materiales y hemos hecho el circuito impreso (PCB), comenzamos por colocar todas las resistencias. Para esto se debe tomar como guía la máscara de componentes que se encuentra en nuestro archivo PDF. Se deben colocar de manera ordenada y con buena estética.
En la fotografía se aprecian dos resistencias de 56K y una de 1K, que tienen como función graduar la ganancia de entrada del amplificador. Ganancia es la sensibilidad a las señales de audio provenientes de algún reproductor. Las resistencias de 5.1K son las que llevan la el voltaje de media que va a los pines de stand by y Muting.
La primera resistencia de 56K, que está más cerca, va en paralelo con la entrada de señal. Ésta fija la impedancia de entrada. La otra resistencia de 56K que está al fondo, va conectada de la salida a parlante (pin 14), a la entrada inversora del integrado (pin 2). La resistencia de 1K, va; de la entrada inversora, a tierra con un condensador. La división de la resistencia de 56K, en la de 1K, da como resultado la ganancia del amplificador. Si desea disminuir la ganancia para dar un sonido más limpio, puede bajar la resistencia de 56K hasta 22K. Lo que no se debe hacer en este caso es subir la resistencia de 56K, porque se desestabiliza el amplificador.

Colocando los jumpers

Los puentes o jumpers son trozos de alambre que se encargan de unir dos pistas por la parte superior del circuito impreso. Esto debido a que al momento de hacer el diseño del circuito impreso, no fue posible unirlas por la parte inferior. Los (jumper) son reciclados a partir de los terminales sobrantes de las resistencias, cuando son cortadas después de soldadas.
Luego de colocar todos los puentes o Jumpers, proceda a soldarlos por la parte inferior de la tarjeta, teniendo cuidado de que no se salgan al momento de voltear la tarjeta. Para esto doble los extremos de los puentes ligeramente hacia fuera.
Observe como deben verse los Jumpers después de colocados y soldados. Evite que queden levantados o torcidos para dar una buena presentación.

El diodo de Stand BY y Muting

El diodo 1N4148 de encapsulado de vidrio, tiene como principal propiedad la conmutación a alta velocidad, entre los estados de alta impedancia y baja impedancia (4 nanosegundos). Los diodos tienen una banda negra que diferencia el terminal negativo o cátodo, del positivo o ánodo. La función del diodo 1N4148 en este amplificador, es la de enviar semi-ciclos positivos al pin 9 del TDA7294, que es (Stand by), pasando primero por unas resistencias. Y al pin 10, que es (Muting). Si desea, puede colocar un interruptor en serie con el diodo y usarlo como interruptor de encendido. De ésta manera no habrá ese molesto (pop) al encender. Sólo basta con soltar el terminal del cátodo del diodo y colocar el interruptor entre el orificio y el diodo.

NOTA: Cuando el diodo 1N4148 está defectuoso, el amplificador no enciende. Es importante medir, con el multímetro en voltaje DC, colocando la punta negra en tierra y la roja en el cátodo del diodo. Deberá medir entre 14 y 16 voltios. Si no aparece este voltaje, seguramente es que el diodo está averiado y será necesario cambiarlo.

Use bases para circuitos integrados

Pensando en la comodidad al momento de hacer una reparación del amplificador, debemos colocar bases para cada circuito integrado, que faciliten el cambio de los TDA7294. En este caso utilizamos una base de 16 pines cuadrada y una de 14 pines, cortadas a la mitad. Se coloca media base de una y media de la otra, ya que el circuito integrado tiene 8 pines en su parte delantera y 7 en la parte posterior. Esto es muy útil cuando deseamos cambiar un integrado. Sólo basta con soltar el tornillo que lo sujeta al disipador y el circuito integrado saldrá fácilmente.

Porta fusibles

El fusible es un componente usado para la protección de los circuitos, está formado por un filamento, lámina o hilo de aleación metálica de fácil fundición, que se funde con el calor producido por el paso de una corriente superior, a la soportada por el fusible. Esto evita que el circuito se queme.
El amplificador tiene dos fusibles en la tarjeta, que pueden ser entre 5 y 6 amperios. Cada uno esta; uno a la salida de voltaje positivo y el otro a la salida de voltaje negativo de la fuente rectificadora.
Cuando se genera un corto circuito, el primer fusible que se quema es el de la entrada del transformador, pero en algunos casos alcanza a pasar mucha corriente al circuito impreso, derritiendo las pistas y generando, en daños irreparables. Por eso son importantes estos dos porta fusibles en la tarjeta, que van a detener los excesos de corriente.

Condensador traga ruidos

El condensador de 390 picofaradios que está en paralelo con la entrada de señal, se encarga de absorber posibles ruidos de DC, provenientes del aparato reproductor. También previene oscilaciones de alta frecuencia. El condensador los envía a tierra. Este condensador trabaja ligado a la resistencia de 56K que fija la impedancia de entrada.
El valor de este condensador puede oscilar entre 270 pF y 470 picofaradios. Si lo coloca más alto, comienza a limitar el ancho de banda, enviando las frecuencias altas a tierra. Esto puede ser útil para hacer un subwoofer, claro está con la versión monofónica de 90W de este amplificador.

Condensadores de poliéster

Se colocan todos los condensadores de poliéster. La función de cada condensador cambia según su ubicación en el circuito. En este caso los dos condensadores de 0.47 uF (474) que vemos en la fotografía, son los condensadores de desacople de entrada. Es decir que van en serie con la entrada de señal y restringen el paso de voltajes DC, que puedan venir del reproductor o del preamplificador que conectemos a la entrada.
Los dos condensadores de 0.1 uF (104), son condensadores de derivación de voltaje de la fuente. Se encargan de provenir posibles rizados que vengan de la fuente. Esto traducido a un concepto más práctico, quiere decir que no permiten corrientes que puedan introducir ruido en el amplificador.

Bobinas de la Red de Zobel

La Red de Zobel es un circuito que se encarga de proteger la salida del TDA7294, de corrientes o inductancias inversas, que pueda producir el parlante. También evita posibles oscilaciones. Está formada por 4 componentes: Un condensador de 0.1 microfaradios (104) y una resistencia de 2.7 ohmios, que están entre la salida y tierra, y a su vez van en serie uno del otro. Una resistencia de 8.2 ohmios en paralelo con una bobina de 0.5 uH, y que a su ves están en serie con el parlante.

Las bobinas se construyen con alambre de cobre magneto, del mismo usado para la fabricación de los transformadores. En este caso usamos alambre calibre 18 según la Tabla AWG, (1.024 mm.) y con una broca de 3/8 que usamos como molde o formaleta, damos 11 vueltas uniformemente, cortamos el excedente de alambre y enderezamos las puntas del alambre de la bobina, dándoles la forma que se aprecia en la fotografía.

Condensadores electrolíticos

Coloque los condensadores electrolíticos, teniendo en cuenta de respetar su polaridad. En la máscara de componentes que entregamos en el archivo PDF, se muestra la posición correcta de cada uno. Los condensadores tienen una franja blanca con un signo menos (–). Además por lo regular su pata negativa es más corta que la positiva. Revise muy bien la polaridad antes de soldar. Si por error coloca un condensador al revés, será fatal para el circuito, con fallas que pueden ser desde un mal funcionamiento, hasta la perdida de los condensadores por explosión de los mismos. El voltaje mínimo de los condensadores es de 50 voltios. Recuerde que puede usar condensadores de voltaje más altos sin ningún problema. Lo que nunca debe hacer es colocar un condensador por debajo del voltaje DC que alimente el circuito, de lo contrario se revientan.

Entrada de señal de audio

En la entrada de señal hemos colocado un conector de 3 pines de 2.54mm. Es aquí donde se conecta el preamplificador, un ecualizador, el computador de la video rockola o el reproductor que piense amplificar.
Los dos pines de los extremos son las entradas de señal, izquierda (L) y derecha (R). El pin del centro, es tierra o masa.
Para transportar la señal desde preamplificador, hasta la entrada de señal del amplificador, se debe usar un cable estereo blindado o apantallado. De no hacer esto se pueden introducir ruidos parásitos. Este amplificador se puede usar con el Ecualizador de 5 bandas, dando una excelente respuesta y definición. Si desea utilizar sólo el amplificador y así obtener una respuesta plana (flat), deberá colocar un potenciómetro doble, entre la fuente de señal y el amplificador.

Salidas a los parlantes

En la salida de parlantes hemos colocado un conector Molex de 6 pines de 3.6 mm. Para lograr la distancia adecuada entre cada pin, tomamos el conector macho y le retiramos un pin de por medio.
Si no consigue este tipo de conectores en su país, puede usar un conector diferente. Lo importante es que se acople al circuito impreso. La hembra de este conector lleva los cables que irán al parlante. La utilización de conectores es importante, ya que permite su fácil desconexión, al momento de realizar un mantenimiento, reparar una avería o simplemente de ser necesario al momento del ensamble.

El puente de diodos rectificador

Colocamos un puente de diodos de 10 amperios como mínimo. Debemos colocarlo en la posición correcta, según la posición mostrada en el dibujo de la máscara de componentes. Este amplificador trabaja con fuente dual o simétrica.
Un puente de diodos tiene en su interior 4 diodos rectificadores. La función del puente de diodos es la de separar los semiciclos negativos y los semiciclos positivos, entregando los semiciclos positivos a través del terminal marcado con un mas (+), y los semiciclos negativos a través del terminal marcado con un menos (–). Aunque este puente de diodos es de 10 amperios, puede usar uno de más amperios, en caso de no conseguir uno igual.

Reducción de voltaje para el ventilador

Ahora veamos el conector de alimentación del ventilador. Por lo general los ventiladores (cooler fan) que se consiguen en el mercado son de 12 voltios DC. Este amplificador trabaja a +37V, y -37V DC. Para poder alimentar el ventilador se hizo una derivación de los +37 voltios y le colocamos una resistencia en serie, que se encarga de limitar la corriente. Así podemos alimentar un ventilador de 12 voltios, sin que éste se queme o averíe. La resistencia del ventilador se calcula así: 37 voltios de alimentación positiva del amplificador, menos 12 voltios del ventilador, igual a 25 voltios; esto dividido entre los miliamperios que consume el ventilador = a resistencia en Ohmios. Para este caso usamos un ventilador de 270 miliamperios. Entonces tenemos que:
25VDC / 0.27 amp = 92.5 ohmios. La resistencia a usar seria una de 100 a 120 ohmios, pero como el calor de ésta resistencia es alto, lo podemos bajar a la mitad, colocando dos resistencias de 220 ohmios en paralelo, se divide su valor en ohmios a la mitad, y se reparte el calor entre las dos. Para saber la potencia de la resistencia, se calcula a partir de multiplicar voltaje por amperaje. Ejm. 12V x 0.27 amp = 3.24 watts. Claro está que si usamos dos de 5W, tenemos 10W y van a estar menos calientes.

Ya tenemos la tarjeta terminada

Vale la pena recordar que se deben colocar los componentes derechos, hacer soldaduras impecables y lavar la tarjeta con thinner para retirar cualquier partícula de soldadura que pueda generar corto circuitos, sin contar con la buena presentación que da una buena tarjeta, bien ensamblada y limpia.
DE LA CALIDAD DEL IMPRESO, DEL ENSAMBLE Y DE LAS SOLDADURAS, DEPENDE EL ÉXITO DE CUALQUIER PROYECTO.
Revise una y otra ves la posición de los componentes, usando como guía la mascara de componentes dada en nuestro archivo PDF.
NOTA: Si no tiene experiencia en el ensamble de proyectos electrónicos, le recomendamos comenzar por un circuito mas sencillo y no olvide leer nuestra sección de Recomendaciones.

A continuación veremos la instalación de los circuitos integrados, el disipador, montaje final y mediciones, necesarias antes de encender y probar el amplificador.

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