Construcción de un amplificador de 100W (50W por Canal) STK4172-II.

En esta sección enseñaremos a construir un amplificador de audio, con una salida aproximada de 100 Vatios (50 por canal) con una impedancia de 8 Ohmios. Utilizaremos un integrado híbrido de gran fidelidad llamado STK4172-II.

•  Dependiendo de la alimentación, este integrado puede entregar a la salida desde 6, hasta 50 vatios, además es de fácil ensamble. Sin embargo la serie de integrador STK41x2 II, funcionan todos de la misma manera, es decir que conectan igual y se puede usar el mismo circuito impreso para todos. Por esta razón presentamos a continuación una tabla con toda la serie STK41x2 II, la cual le servirá para escoger el integrado que se ajusta a su necesidad y presupuesto.
La tabla especifica que voltaje DC y que transformador debe usar para cada integrado.

Circuito integrado	Potencia en 8 Ohms	Potencia en 4 Ohms	Voltaje DC (4 ohms)	Voltaje del Transformador
STK 4102 II	6	6	± 12	9-0-9
STK 4112 II	10	10	± 14	12-0-12
STK 4122 II	15	15	± 17	14-0-14
STK 4132 II	20	20	± 20	15-0-15
STK 4142 II	25	25	± 22	16-0-16
STK 4152 II	30	35	± 25	18-0-18
STK 4162 II	35	40	± 27	19-0-19
STK 4172 II	40	45	± 29	21-0-21
STK 4182 II	45	50	± 30	22-0-22
STK 4192 II	50	55	± 31	23-0-23

En la tabla anterior hemos colocado los voltajes para trabajar a 4 ohmios. Esto quiere decir que se pueden usar dos parlantes de 8 ohmios en paralelo para cada salida, siempre y cuando no suba el voltaje del recomendado.
Si desea trabajar a 8 ohmios, es decir con un solo parlante de 8 ohmios en cada salida, el voltaje se puede subir en un 10%.

•  Toda la serie de STK4102 II Incluye circuito de (muting) al encendido. Esto quiere decir que cuando se prende el amplificador, no suena un (pop) fuerte.

•  Trabaja a una temperatura relativamente baja, lo que lo hace interesante, ya que con un buen disipador puede utilizarlo sin ventilador adicional.

•  Además es muy económico, tanto el integrado como los componentes adicionales.

Especificaciones

Condiciones de operación recomendadas para el STK 4272 II

Parámetro	Símbolo	Escala	Unidad
Suministro de voltage recomendado	Vcc	± 32	Voltios DC
Carga resistiva	R/L	8	Ω

LA FUENTE

La alimentación para este modelo de amplificador, debe hacerse con una fuente dual de ± 32 voltios DC, es decir que tiene un voltaje total de 64 voltios DC, que al medir con el multímetro desde el punto común o central, localizado entre los condensadores de la fuente y el punto positivo da 32 voltios DC y entre el punto medio y el punto negativo, da �32 voltios DC. Por tanto debemos construir un transformador con TAP central, de 24 x 24 voltios AC, que al multiplicar por la raíz cudrada de 2 (1.4141), se obtiene 34 voltios DC, menos los 2 voltios que consume el puente de diodos, nos da 32 voltios DC del punto central a cada extremo.

Cono en algunas partes es difícil conseguir transformadores con TAP central y el estudiante no desea hacerlo, hemos implementado en el mismo circuito impreso un Doblador de tensión que consiste en un tipo de fuente de media onda, que convierte la corriente alterna simple, en corriente continua simétrica. Si desea profundizar en este tema, de clic aquí.

A continuación veremos el diagrama eléctrico del STK4172 II.

Diagrama esquemático de los componentes externos del STK4172-II

A continuación puede observar el plano o diagrama eléctrico. Si desea verlo más grande haga clic sobre la imagen.

DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES EXTERNOS AL CIRCUITO INTEGRADO

C1, C2	470 pF	Condensadores de derivación de entrada Filtros que en conjunción con R3 o R4 ayudan a reducir ruidos de alta frecuencia.
C3, C4	2.2 uF	Condensadores de acople de entrada  Usados para detener corrientes parásitas que puedan ingresar por la entrada de señal. Para reducir el ruido seco (pop) al encendido, se puede bajar el valor de C3 y C4 y disminuir C5 y C6 en el NF. Tenga en cuenta que esto puede hacer recorte de frecuencias bajas.
C5, C6	100 uF	Condensadores NF  Estos condensadores fijan el límite de las frecuencias bajas. Para lograr una buena respuesta de frecuencias bajas, es mejor incrementar C5 y C6. sin embargo no los incremente más de lo necesario, porque el nivel de ruido seco, al encendido será más alto.
C15	100 uF	Condensador de derivación de la fuente Se usa para eliminar rizado proveniente de la entrada de fuente de poder   (+ Vcc)
C11, C12	47 uF	Condensadores de refuerzo (Boostrap)  Cuando el valor del condensador es muy bajo, la distorsión es más alta en las frecuencias bajas.
C9, C10	10 uF	Condensadores de bloqueo de oscilación  Deben ser insertados tan cerca como sea posible al pin de alimentación de corriente; tanto que la impedancia sea muy baja, para operar el circuito integrado constantemente. Los condensadores electrolíticos son los más recomendados en este caso.
C14	10 uF	Condensador filtrador de ruido  Usado para filtrar ruido producido por las ondulaciones de la fuente.
C7, C8	0.1 uF	Condensador de bloqueo de oscilación (Red de zobel) Para obtener un excelente resultado en cuanto a temperatura y frecuencia, utilice un condensadores de película de poliéster.
R3, R4	1K	Resistencias para filtro de entrada.
R1, R2	56K	Resistencias de impedancia de entrada Van en paralelo con el pin de entrada de señal del integrado. Estas fijan y aseguran la impedancia de entrada.
R5, R9, R6, R10	560 ohm 56K	Resistencias fijadoras del voltaje de ganancia se recomienda usar para R5 y R6 = 560 Ω y para R9 y R10 = 56 K. Con esto se obtiene una ganancia de 100 equivalente a 40 dB. Para ajustar la ganancia es aconsejable cambiar R5 y/o R6. Cuando R5 y/o R6 son cambiadas para ajustar la ganancia R1 (=R2) =R9 (=R10)deben ser estudiadas para asegurar el equilibrio Vn Balance.
R11, R13, R12, R14	entre 2.2K y 3.3 K	Resistencias de refuerzo (Boostrap) La corriente inactiva es resuelta por estas resistencias 3.3 K Ω + 3.3 K Ω se recomienda usar este valor de resistencias.
R21	100 ohm	Resistencia para filtro de ruido  Se usa como resistencia limitadora a la entrada de voltaje (+Vcc), al filtro de desacople C15.
R18	100 ohm	Se usa para asegurar mas o menos el equilibrio a la hora de corte.
R19, R20	1K	Resistencias filtradoras de ruido  Cuando el muting es encendido, la corriente fluye de tierra a (-Vcc) a través del Tr11. se recomienda usar 1KΩ (1W) + 1KΩ (1W) permitiendo así, sea disparado.
R15, R16	4.7 ohm	Resistencias para bloqueo de oscilación. (Red de zobel). Usadas en serie con C7 y C8.

A continuación veremos como construir el amplificador.

A continuación enseñaremos paso a paso, como hacer un amplificador de buena potencia y muy bajo ruido. Este está optimizado con un circuito de tonos pasivos, que realza las frecuencias bajas y altas que el computador pierde al reproducir archivos (MP3). Además trae la fuente de alimentación en la misma tarjeta para evitar la mayor cantidad de cables y problemas de ruidos parásitos.

Descargue el archivo para Corel Draw que contiene los positivos para imprimirlos en acetato y luego ser revelados en baquelita, mediante la técnica de serigrafía

Dentro de el archivo de Corel Draw encontrará tres gráficos que corresponden a el impreso con las pistas, la máscara antisoldante (solder mask UV) y la máscara de componentes. La técnica que utilizamos para diseñar impresos, toma como herramienta el programa Corel Draw, para lograr pistas redondas y anchas, que además logran una gran definición, por ser vectoriales, es decir se pueden ampliar el tamaño de una imagen a voluntad sin sufrir el efecto de pixelazo, que sufren los gráficos en mapa de bits (bitmap). Esta imagen  es variable, se puede mover, estirar y retorcer de manera relativamente sencilla.
El primer Gráfico llamado circuito impreso (PCB), contiene las pistas, éste, al ser revelado sobre baquelita, deja unos caminos de cobre que permiten la interconexión de los componentes, que más adelante soldaremos en la tarjeta.

El segundo gráfico corresponde a la máscara Antisoldante (solder mask UV). Es una resina que se encuentra en el mercado en forma de pintura laca, con unas características químicas que le permiten soportar químicos, altas temperaturas y cierto grado de abrasión. Después de ser aplicada debe fijarse con luz ultravioleta (UV). Esta máscara se consigue en el mercado en grandes cantidades, y su costo es elevado. Si usted no puede conseguir esta resina, puede usar en su reemplazo una capa de Barniz Dieléctrico, que es similar a la anterior. Si desea que se parezca a la resina antisoldante, debe mezclar el barniz dieléctrico con un tinte de origen vegetal.  El barniz protege las pistas de cortos y permite que al soldar, la soldadura se extienda únicamente en el punto donde está el orificio, en el cual entra la pata del componente, dando una forma redonda y uniforme al punto de soldadura. Dicho de otra manera, estas dos pinturas aíslan las pistas de la soldadura y de posibles corto circuitos.

El tercer gráfico corresponde a la máscara de componentes. En esta capa se puede usar una pintura como las usadas en los automóviles (poliuretano). Como su nombre lo dice esta máscara muestra claramente la posición en que van cada uno de los componentes y sus valores respectivos. Es una guía práctica y muy útil a la hora de simplificar los procesos de ensamble. Para ver más detalles haga clic a la foto y la verá más grande.

En la foto de la izquierda podemos observar como van localizadas cada una de las piezas y su relación, con respecto a las pistas del circuito impreso. Este gráfico es el resultado de la superposición de la mascara de componentes sobre el circuito impreso. A este grafico se le da el nombre de Guía de máscara de componentes.

Así debe verse su tarjeta o circuito impreso (PCB), por la cara donde irán las soldaduras. Recuerde, para que los impresos queden con una presentación como ésta, es necesario hacerlos mediante la técnica de serigrafía, que es una técnica o proceso industrial. Esta técnica No es para hacer pocas cantidades, ya que es muy costoso.
Para hacer sólo una tarjeta, hágalo con la técnica de planchado, usando papel termo transferible y No olvide invertir la imagen del impreso (modo espejo) al momento de hacer la impresión.
Antes de comenzar a soldar es recomendable lavar la tarjeta con thinner, ya que puede estar grasosa y la soldadura no tendría buena adherencia, haciendo fallar el circuito más adelante.
Si desea mandar a hacer circuitos impresos de Buena calidad, como los que usamos en nuestro sitio Web, y no desea hacerlos usted mismo, recomendamos la empresa MicroledPCB, que hace muy buenos impresos. Escribales al correo electronico [email protected] o al celular 314 200 75 96.

Ahora observamos todos los materiales que utilizaremos en el proyecto. Las partes que no están especificadas en la tarjeta, las iremos nombrando y explicando durante el proceso de construcción del amplificador. La lista de materiales de este proyecto se encuentra en el archivo PDF que está al final de este artículo. Recomendamos encarecidamente que lea cada parte detenidamente, en el texto se encentra cada paso y especificaciones requeridas para el éxito de este proyecto.
Si usted es principiante le recomendamos leer previamente nuestra sección de Recomendaciones.

La letra (J) corresponde a la palabra (Jumper) que significa saltador. Consiste en un alambre que se encarga de unir una pista con otra, pero por la parte superior del impreso. Comenzaremos por colocar los (jumpers), que son puentes entre pistas que no pudieron ser unidas por la parte inferior y se hace necesario unirlas mediante estos fragmentos de alambre.

Los (jumper) son reciclados a partir de las patas que le sobran a los componentes 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 las patas de los puentes ligeramente hacia fuera.

La manera correcta de soldar, es colocando simultáneamente en el punto a soldar; el cautín, la pieza a soldar y la soldadura. Primero calienta rápidamente el punto, tocando tanto la pata del componente, como la tarjeta y luego aplica la soldadura mientras que con el cautín la reparte sobre la superficie del punto. Luego corte las patas sobrantes con corta uñas o corta frío.

Observe como deben verse los Jumpers después de colocados y soldados. Evite que queden levantados o torcidos para dar una buena presentación.

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