PREAMPLIFICADOR DE BOLSILLO

CONSEJOS PARA
EL DISEÑO
EN COLABORACIÓN CON
3
IC1A
1
R12
1M
4k7
3k3
5
C10
100n
4
6n8 P3
27n
R8
1k5
10k lin.
C3
R10
R11
1k
IC1
C4
R13
100R
7
IC1B
1k
0
8
R7
1k5
C7
68p
6
R9
C9
100n
-9V
C8
R6
R2
R1
IC1=NE5532
+9V
lin.
15k
P1
10k
log.
10k
R5
2k2
C5
27n
4n7
P4
10k
C6
080278 - 11
27n
lin.
Alimentación
Figura 1. El preamplificador es bastante sencillo para un control de volumen con control
de tono a tres bandas.
fase del amplificador (IC1a) es sin inversión y tiene
una ganancia de 4, calculada como sigue:
de P2 hasta R4 y R5 determinan los rangos
de control mínimo y máximo respectivamente.
Por ejemplo, la ganancia máxima es:
R3 / R2+1
(P2+R5) / R4
Control de tono
El control de tono tiene una gama de ajuste de
±12 dB para las frecuencias bajas y altas y de
±9 dB para las medias. Este último es más que
26
eTECH - NÚMERO 2
• Disposición de los conectores adaptada
a las placas asociadas
8
8
R
4
TR
1k
SALIDA
OUT
TLC555
3
R4
10u 63V 4
suficiente, ya que nuestro oído es más sensible
a las frecuencias medias. El circuito seguirá
siendo razonablemente sencillo con estos
valores. Si esta gama de ajustes es insuficiente,
El control del volumen (P1) se conecta
directamente a la entrada del preamplificador
(ver figura 1). Es el mejor modo de evitar una
distorsión de fase del control de tono. La primera
LV
L2
C7
C8
4u7
63V
4u7
63V
C9
C11
10u
63V
100n
C10
C12
10u
63V
100n
9V
0
9V
1mH
C6
ICL7662CPA
CAP-
100n
6
7
1
OSC PRUEBA
TEST
2
CAP+ IC3
C4
5
SALIDAV
VOUT
3
P2 controla los bajos. C2 determina el rango de
frecuencias que se ha de controlar. En resumen,
con altas frecuencias, C2 cortocircuita P2 de una
forma eficiente. A continuación, la relación entre
R5 y R4 determina la amplificación. Las relaciones
CAP-
100p
10u 63V 4
El circuito
ICL7662CPA
3
2
C2
THR
IC1
1k
100n
6
DIS
8
• Compacto
9V
R2
R3
7
1
OSC PRUEBA
TEST
2
IC2
CAP+
C3
5
SALIDAV
VOUT
V+
• Alimentación simétrica
9V
C1
7
CV
• Control de tono de 3 bandas
10uH
C5
1
Especificaciones principales
probablemente existirá algún problema con los
altavoces. Una gama de control de 12 dB significa
que, a causa de la potencia relativamente limitada
de la fase de salida, hay un peligro inminente
de distorsión, en especial en las frecuencias
bajas y medias. A fin de cuentas, un incremento
de 12 dB supone un aumento de la potencia
multiplicado por 16.
L1
5
En la edición anterior de esta serie de artículos
describíamos un sencillo amplificador PWM.
Le faltaban los controles de tono y volumen.
Como actualmente la mayoría de la gente está
mal acostumbrada con los sistemas de sonido
surround, equipados con un ecualizador como
mínimo, hemos construido este preamplificador
con un control de tono de 3 vías, habitual control
de bajos y agudos.
Continúa en la página 28 >
R1
100k
El amplificador PWM que abordábamos en la edición anterior de eTech se puede
utilizar perfectamente por sí solo. Pero un preamplificador con una fuente de
alimentación adecuada lo completará aún más. Por este motivo presentamos en
esta edición la segunda parte de este miniproyecto: el preamplificador de bolsillo.
y equivale a incrementos de alrededor de 5,5
(15 dB, dc). R6 es necesario para poder ajustar
otras frecuencias con P3 y P4. C7 principalmente
determina con qué frecuencias funciona el control
de tono alto. C5 y C6 aseguran que el control
100k
Ton Giesberts (Laboratorio Elektor)
Con una tensión de la alimentación de ±9 V, una
señal de más de 1 V (es decir, un poco superior
a 1,2 Veff) se puede procesar sin distorsiones
cuando los controles de tono se encuentran en
las posiciones centrales. Es evidente que si los
controles de tono alto y bajo están en su valor
máximo, la entrada de señal máxima permisible
será mucho menor a sólo 300 mV (con las
frecuencias aplicables, por supuesto). Por ahora,
la salida del control de tono está justo al límite de
la distorsión (pero tenga cuidado porque podría
distorsionar el amplificador de potencia).
No es complicado entender el funcionamiento del
controlador de tono. La parte alrededor de IC1b
es un amplificador de inversión con tres circuitos
de realimentación conectados en paralelo para el
control del tono. La resistencia R12 asegura que la
salida no pueda cambiar de línea de alimentación
en el caso de cualquier fluctuación del cursor de
P2. R1 complementa a el P1 para el control del
volumen. C8 y C1 suprimen la interferencia RF
(alta frecuencia).
La alimentación es simétrica. Así podemos eludir
condensadores de acoplamiento relativamente
grandes y sus efectos perjudiciales para la calidad
del sonido. La desventaja es que se requiere
una tensión negativa. La solución más fácil es un
circuito que invierta la tensión positiva. Hemos
seleccionado un conversor dc/dc de Maxim, el
ICL7662 (ver la figura 2). Este CI trabaja como una
fuente de carga y puede funcionar con tensiones
de hasta 20 V. En cuanto a funcionalidad y sentido
de los pines, el CI es compatible con el más
común ICL7660, que puede funcionar
V+
R4
2k2
2
220k
PREAMPLIFICADOR
DE BOLSILLO
180n
P2
68p
R3
10k
GND
Parte 2: Potencia en el bolsillo
de tono tenga una respuesta más elevada.
Los componentes R9 y C4 tienen las mismas
funciones para el control de frecuencias medias
que R6 y C7 para el control de frecuencias bajas y
altas. C3 tiene la misma función que C2, pero filtra
las frecuencias altas con mayor retardo. Junto con
C4 establece la gama del control medio. Por último,
las gamas de control de los ajustes medios y altos
no sóloestá determinada por la relación de P3, R7
y R8, sino por otros componentes del circuito de
realimentación también. Por esto las relaciones
entre P3 y P4 hasta R7/R8 y R10/R11 son mayores
de lo que cabría esperar de las gamas de control
reales. El control de tono bajo tiene un gran ancho
de banda, ya que suponemos que se usarán unos
altavoces pequeños. Si este control de tono se va
a utilizar con un amplificador y unos altavoces más
grandes, un valor superior a C2 puede proporcionar
un sonido mejor. La resistencia de salida R13 evita
los posibles problemas si se conecta una carga
capacitiva excesiva.
C2
C1
GND
CONSEJOS PARA
EL DISEÑO
LV
100n
6
080278 - 12
Figura 2. Se utiliza un convertidor de tensión para convertir la tensión simple de alimentación
en una alimentación simétrica.
eTECH - NÚMERO 2
27
CONSEJOS PARA
EL DISEÑO
< Viene de la página 27
con una tensión de hasta 10 V (la versión ‘A’
puede controlar tensiones de hasta 12 V.) Estos
componentes se pueden utilizar también sin
problemas. Su mayor ventaja es la sencillez; sólo
se requieren dos condensadores externos. Una
desventaja menor es que no se regula la tensión
de salida.
CONSEJOS PARA
EL DISEÑO
Lista de componentes
Lista de componentes
Placa del preamplificador
Placa de alimentación
La tensión de salida sin carga es igual al de
entrada, pero negativa. A medida que la corriente
de salida se incrementa se reduce la tensión de
salida. Para aumentar la estabilidad de la tensión
de salida se conectan dos CI en paralelo. Si carga
un CI único alimentado a 9 V con una resistencia
de 100 Ω, la tensión de salida desciende a
alrededor de -4,6 V. Con dos CI en paralelo, sólo
desciende a -6,3 V. Con el preamplificador como
carga, la tensión de salida sólo desciende 0,35
V (el NE5532 consume alrededor de 7,5 mA). Se
pueden utilizar también otros dos amplificadores
operacionales que consumen menos corriente,
pero su calidad es a menudo inferior, el NE5532
es un excelente amplificador operacional de audio.
Resultados de la prueba
Los resultados más interesantes de la prueba
del controlador de tono son, por supuesto, las
curvas de la respuesta de frecuencia individual
de los ajustes del tono. La figura 3 muestra
las posiciones máxima, mínima y neutra (las
posiciones de los controles de bajos y agudos
se mantienen sin cambios). En la posición
neutra se puede ver una ligera atenuación inferior a
1 dB a 20 kHz. Ésta la causan principalmente los
condensadores de supresión de RF C1 y C8. A 20
Hz la ganancia en la variación es ±14 dB (±12 dB a
40 Hz) y a 20 kHz es de alrededor ±12 dB.
potenciómetros es normalmente algo superior;
típicamente del ±20%, e inevitablemente afecta
a los rangos de frecuencias y a las ganancias
máxima y mínima. Con varios canales, las
desviaciones individuales pueden ocasionar
diferencias audibles. Si se puede comprobar que
los canales individuales de los potenciómetros
estéreo coinciden, entonces es aconsejable
hacerlo de esta manera. Con más de dos canales,
se puede pensar en el uso de interruptores
giratorios multipolares, pero es una solución
más cara.
Construcción de las tres placas
Las conexiones de las tres placas se han situado,
todo lo posible, en las mismas posiciones. La
salida del preamplificador está en la misma
La distorsión con una señal de entrada de 0,5 V
es inferior al 0,005% (1 kHz, ancho de banda de
22 kHz, control de volumen al máximo, controles
Deliberadamente no se han incluido orificios
de montaje en ninguna de las tres placas para
hacerlo todo lo más compacto posible. Para
conseguir una opción de montaje estable se ha
de contar con un par de soportes de plástico
con ranuras. De esta manera las placas se
pueden montar una sobre otra. El mejor orden
es: la placa de alimentación en la parte inferior,
encima el control de tono y en la parte superior el
amplificador de potencia.
(080278-1)
Kit
Como se indica en la lista de componentes, se
pueden solicitar placas de circuitos impresos
para este proyecto en www.thepcbshop.com.
+15
+12
+10
+8
+6
En nuestro prototipo hemos conectado
inicialmente cuatro CI en paralelo, pero con tres
o cuatro no se gana mucho más. Se produce,
sin embargo, un extraño efecto: se descubre
que el rizado de la salida varía muy poco entre
los valores mínimos y máximos. Esto lo origina
el funcionamiento asíncrono de los osciladores
internos. Además, la frecuencia de rizado de la
fuente de alimentación era de 10 kHz, por lo que
podía resultar audible. Por esto los CI se accionan
mediante un reloj externo que proporciona
555 IC. La frecuencia del 555 está configurada
a 40 kHz, a fin de que el rizado de 20 kHZ no
alcance la gama audible. Una ventaja es que el
inductor en el filtro de salida puede ser mucho
más pequeño, lo que se refleja en una pérdida
de resistencia mucho menor en esta bobina.
El inductor utilizado en L2 tiene una resistencia
serie asignada de 12 Ω. L1 y L2 son inductores
de supresión del ruido axial estándar instalados
en vertical. Esto se aplica también en los cuatro
resistores del circuito, lo que ahorra espacio.
No queremos construir el circuito sobre el 555.
Ésta es una configuración astable. IC1 acciona las
entradas del reloj de los dos convertidores, cada
uno a través de una resistencia de
1 kΩ para prevenir problemas potenciales de
encendido (riesgo de latch-up). El filtro de salida
L2/C10/C12 elimina casi completamente el rizado
de los condensadores del filtro C7 y C8, que
están conectados en paralelo a la resistencia en
serie inferior. En un osciloscopio sólo se puede
ver una señal muy pequeña de la frecuencia de
conmutación del amplificador de potencia.
28
eTECH - NÚMERO 2
+4
Resistencias
R1 = 220 kΩ
(159-004)
R2 = 3,3 kΩ
(157-480)
R3 = 10 kΩ
(150-928)
R4,R5 = 2,2 kΩ
(151-088)
R6 = 15 kΩ
(151-145)
R7,R8 = 1,5 kΩ
(151-094)
R9 = 4,7 kΩ
(151-000)
R10,R11 = 1 kΩ
(157-446)
R12 = 1 MΩ
(151-123)
R13 = 100 Ω
(157-610)
P1 = 10 kΩ potenciómetro,
logarítmico (361-7033)
P2,P3,P4 = 10 kΩ potenciómetro,
lineal (361-7033)
Condensadores
(paso 5 mm)
C1,C8 = 68 pF cerámico (653-0030)
C2 = 180 nF poliéster (334-209)
C3 = 4,7 nF poliéster (312-1661A)
C4,C5,C6 = 27 nF poliéster (312-1447A)
C7 = 6,8 nF poliéster (622-4145)
C9,C10 = 100 nF poliéster (463-1765)
Semiconductores
IC1 = NE5532 (DIP-8) (810-188)
Varios
PCB, # 080278-1
(www.thepcbshop.com)
Resistencias
R1,R2 = 100 kΩ (151-303)
R3,R4 = 1 kΩ (157-446)
Condensadores
C1,C5,C6,C11,C12 = 100 nF cerámico,
paso 5 mm (652-9995)
C2 = 100 pF, paso 5 mm (405-7662)
C3,C4,C9,C10 = 10 µF 63 V electrolítico
radial, paso 2,5 mm (521-3504)
C7,C8 = 4,7 µF 63 V electrolítico radial,
paso 5 mm (520-1040)
Inductores
L1 = 10 µH axial (montaje vertical)
(191-0481)
L2 = 1 mH axial (montaje vertical)
(191-0712)
Semiconductores
IC1 = TLC555 (DIP-8) (638-942)
IC2,IC3 = ICL7662CPA+ (DIP-8)
(Maxim IC) (207-0118)
Varios
PCB # 080279-1
(www.thepcbshop.com)
d +2
B
r +0
A
-3
-5
-7
-9
-11
-13
-15
20
50
100
200
500
1k
2k
5k
Hz
10k
20k
080278 - 13
Figura 3. Las curvas muestran los efectos de los diferentes parámetros máximos
del control de tono.
de tono neutrales). El consumo de corriente de
todo el circuito es de 56 mA a 9 V, 12 mA superior
al amplificador PWM. Con un altavoz de 8 Ω y un
altavoz ligeramente distorsionado, los picos del
consumo de corriente son de alrededor 162 mA.
Sin duda, esto es demasiado para una batería de
9 V. Con varios canales recomendamos, por lo
tanto, utilizar un adaptador de tensión ac.
De hecho, durante las pruebas no utilizamos
potenciómetros en los controles de tono, sino
interruptores giratorios y resistencias. El motivo
es que el interés se centraba principalmente en
probar el rendimiento en las posiciones neutras
y en los límites superiores e inferiores. Por ello,
cada potenciómetro se redujo a dos resistencias
y a un interruptor giratorio. La tolerancia de los
ubicación que la entrada del amplificador de
potencia. Las conexiones de alimentación del
preamplificador se han colocado en el mismo
lugar que las salidas de alimentación de la placa
de alimentación. La entrada de 9 V de la placa de
alimentación se conecta en bucle directamente a
las dos conexiones del amplificador de potencia.
La posición de éstas se corresponde con las
conexiones de alimentación del amplificador de
potencia. En el amplificador de potencia, junto a
las conexiones de alimentación, se encuentran
también las conexiones del interruptor (S1)
de la fuente de alimentación. Esto sólo en el
amplificador de potencia. Es mejor insertar
un interruptor serie con la salida de la placa de
alimentación. Entonces se pueden cortocircuitar
las conexiones de S1.
eTECH - NÚMERO 2
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