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MONTAJES DIDÁCTICOS CON EL N-ieP

AMPLIFICADOR EN CONTRAFASE PUSH-PULL DE TRES TRANSISTORES

El anterior montaje era un amplificador stereo básico, de circuito muy sencillo, con muy pocos componentes, pero de bajo rendimiento. En este caso el amplificador es monofónico, es decir, para un solo canal, pero algo más elaborado, de mayor potencia de salida y sobre todo de un mayor rendimiento respecto al consumo de corriente, pero que sobre el N-ieP resulta igualmente muy fácil de montar.
...



Los circuitos amplificadores de audio tipo A tienen normalmente una baja distorsión de salida, pero también el inconveniente de que su rendimiento es muy bajo, ya que su consumo es el mismo con independencia de la amplitud de señal con que estén trabajando, por este motivo los utilizaremos para pasos amplificadores intermedios o para alimentar auriculares o altavoces tipo monitor de muy baja potencia, pero no son adecuados para entregar potencias medias o altas, porque entonces el consumo y el calor que generarían serían desorbitados.

Para estos casos lo mejor es el circuito Push-Pull, palabras que en inglés significan literalmente Empuja-Tira, ya que la potencia de salida está controlada por dos transistores operando en contrafase de tipo B, lo cual a su vez quiere decir que cada uno de ellos sólo conduce durante media onda.

El circuito que propongo es el que figura en el siguiente diagrama:  

Circuito del amplificador en contrafase Push-Pull de tres transistores



En este circuito podemos seguir el camino de la señal, desde la toma de auricular del reproductor MP-3, en cuyo jack macho uniremos los dos canales de salida, ya que nuestro diseño, al ser monofónico, deberá reproducir ambos canales.
 
 1) - El paso de entrada está constituido por el potenciómetro de 10K que servirá como control de volumen, seguidamente pasa a un paso amplificador con el transistor BC547, del tipo NPN, en la configuración normal denominada emisor-común. Con la carga constituida por las dos resistencias en serie (2,2 K fija + 2K ajustable) colocadas entre su colector y el positivo de alimentación.

En la siguiente imagen se puede ver aislada esta parte del circuito, con las formas de onda en la entrada y la salida, observando que al ser en emisor-común, la salida estará invertida en fase respecto a la entrada.

Paso de entrada aislado, con las formas de onda de entrada y salida



 2) - La siguiente etapa es ya el Push-Pull de salida, formado por los transistores complementarios BD135 y BD136. La palabra "complementario" significa en este caso que ambos transistores son esencialmente iguales en características, con una ganancia y una potencia semejante, con la salvedad que uno de ellos es NPN (el BD135), y el otro PNP (el BD136), lo cual permitirá que la señal amplificada por el primer transistor se divida en dos semiondas, las positivas, que controlará el NPN, y las negativas que controlará el PNP.

La imagen siguiente muestra la configuración básica de un Push-Pull con transistores complementarios, con la división de semiondas y el resultado final. En esta etapa no hay ganancia de tensión ni inversión de fase, puesto que en realidad se trata de dos etapas simples en colector-común, montadas la una sobre la otra. Dicha configuración obtiene una apreciable ganancia en corriente, y es especialmente adecuada para actuar sobre la relativa baja impedancia de los altavoces de salida, que en este caso están conectados en paralelo, ya que de esta forma se obtiene una impedancia de la mitad y una potencia de salida más alta a partir del amplificador.

Configuración básica de una etapa Push-Pull de salida,
 con las formas de onda correspondientes





No obstante, en la configuración básica anterior debemos darnos cuenta de un detalle, y es que con este circuito concreto la onda de salida en bornes de los altavoces presentaría una notable distorsión en sus flancos más cercanos a la línea negra de referencia. Esta distorsión se debe a la tensión mínima de 0,6 Volts necesaria entre la Base y el Emisor de los transistores de silicio.

Por este motivo, la resistencia de carga del transistor anterior está subdividida en una resistencia fija de 2,2K y en otra variable de 2K, porque mediante esta última, que está precisamente conectada entre las dos Bases de los transistores finales, conseguiremos los 0,6+0,6=1,2 Volts necesarios para vencer el voltaje umbral de ambas bases, de esta manera, ambos transistores han de comenzar a conducir a la más mínima desviación de la señal de entrada.

Fijémonos en la imagen que viene a continuación. Con la resistencia ajustable puesta a su mínimo valor. Polarizaremos la base del transistor de entrada mediante la correcta relación entre R1 y R2, de manera que su colector se encuentre a una tensión con respecto a masa de 6 Volts, lo que equivale a 1/2 de la alimentación del circuito. Después insertaremos un miliamperímetro entre la fuente de alimentación y el circuito, y comenzaremos a ajustar la resistencia variable hasta que la intensidad llegue a 30 mA. En este punto la tensión entre la dos Bases ha de ser algo superior a 1,2 Volts y el circuito estará listo para funcionar.

Tensiones principales y sistema de polarización de la etapa Push-Pull
 mediante una resistencia ajustable entre sus Bases



Bien, una vez hemos visto un poco por encima el circuito de nuestro amplificador, procederemos a elegir los materiales indicados en la tabla...
Lista de materiales:

 1  Transistor BD-135 NPN
 1  Transistor BD-136 PNP
 Transistor BC-547 NPN
 2  Resistencias de 4,7 Ohms
 1  Resistencia de 2,2 K Ohms
 Resistencia de 100 K Ohms
 Resistencia de 22 K Ohms
 Resistencia de 100 Ohms
 1  Resistencia ajustable de 2 K Ohms
 Condensador de poliester de 47 nF
 Condensador de poliester de 100 nF
 2  Condensadores electrolíticos de 22 uFaradios
 1  Condensador electrolítico de 330 uFaradios
 1  Condensador electrolítico de 1.000 uF
 1  Potenciómetro de 10 K Ohm Lineal
 2
  Altavoces de 50 Ohms


...Y los montaremos de la forma que figura en el siguiente diagrama, aunque naturalmente esto es sólo una recomendación, ya que un mismo circuito siempre puede montarse de muchas formas distintas.

Plano de montaje del circuito Push-Pull



En este diagrama he intentado reflejar la disposición real y la forma aproximada de los componentes y las conexiones entre ellos. Los transistores que figuran en negro están montados en su lado normal (caso del BD136), mientras los que figuran en gris (BC547 y BD135) están montados en posición invertida. Las resistencias se representan en color rojo, los condensadores de poliester en amarillo y los electrolíticos en azul (observar que estos tiene polaridad). En este diagrama también vemos la forma casi redonda de la resistencia ajustable.

El montaje sobre el tablero N-ieP es clásico, siguiendo la misma estructura del diagrama anterior de disposición de componentes. En esta ocasión he utilizado 17 puntos de interconexión, ocupando aproximadamente 1/6 parte del tablero.

Montaje del amplificador en contrafase Push-Pull, conectado a un reproductor MP-3 como fuente de sonido



En la imagen siguiente se ve mejor la situación de los componentes. Para los cables de conexión he utilizado diversos colores, más que nada por claridad.

Detalle del montaje, que ocupa 17 puntos de interconexión



El montaje está finalizado y ya hemos procedido al ajuste de los 30 mA, pero antes de realizar la prueba de fuego mostraré un pequeño cambio que he realizado en el tablero. Se trata de dos pequeños "bafles" construidos con cartón de 2 mm. endurecido con pegamento Imedio. Estos "bafles" tiene la misión de aislar acusticamente la parte inferior de los altavoces para mejorar su sonoridad y respuesta en el extremo bajo. Estos improvisados "bafles" ha sido fijados con pegamento termofusible.

Los dos "bafles" realizados en cartón endurecido, destinados a mejorar la sonoridad de los altavoces



Y finalmente, la prueba de funcionamiento, utilizando como fuente de señal el mismo reproductor MP-3 que también utilicé en el circuito anterior ...Así suena Maná en nuestro improvisado amplificador...

Prueba de funcionamiento de nuestro amplificador a Push-Pull


Al cabo de un rato de funcionar con una calidad más que aceptable, la intensidad de reposo se mantiene estable en 30-32 mA, aunque como es normal aumenta al ritmo de la música, sin nunca superar los 100 mA. La distorsión es muy baja y el sonido sigue limpio incluso con el mando de volumen a más de 3/4. En cuanto a los sonidos más bajos, se notan bastante reforzados por la adición de los dos "bafles".

En resumen: un montaje sencillo e interesante, tanto para pasar una tarde de domingo como para aprender algunas cosas sobre funcionamiento interno de este tipo de amplificador.  


  ...Hasta el siguiente montaje...



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