Hola disculpad, hacia tiempo que no me conectaba....bufff el trabajo y los estudios no me dejan mucho tiempo. La red R24, R25, L1 y C10 és la llamada red de Zobel (el amplificador no lo he diseñado yo). Toda la información que voy a explicar a continuación la he sacado de los libros "Audio Power Amplifier Design Handbook" de Douglas Self, Ed Newnes High y Power Audio Amplifier Construction Manual de Randy Slone,Ed McGraw-Hill,se los recomiendo a todo el mundo a quien le interese el diseño..son muy buenos. Haré un resumen y lo traduciré al español lo mejor que pueda
La función de la red de Zobel (tambié llamada cèlula de Boucherot) es la de producir estabilidad, ya que la reactancia inductiva y capacitiva (depende de la frecuencia) de la bobina del altavoz puede provocar inestabilidad a altas frecuencias (oscilaciones).
El tema del diseño és bastante complejo..en el libro el autor lo demuestra mediantes simulaciones de la respuesta transitoria (al escalon).
Dice que hay que colocar una bobina en serie en la salida (de 1 a 7uH) para aislar el amplificador de cualquier capacidady augmentando su valor se reduce el sobreimpulso pero el pico se mueve hacia la banda de audio.
También dice que hay que colocar una resistencia (damping resistor) en paralelo con la L (R25) para reducir la Q del filtro LC (de la L en serie con la carga capacitiva del altavoz), reduciendo así el rizado i el sobrempulso. El valor de la resistencia tipicamente es de 10 ohmios.
La R10 se escoje para q sea parecida a la impedancia del altavoz, normalmente la R suele de 8.2 o 10 ohmios.
El valor de C10 suele estar entre 0.0047 a 0.15uF, pero 0.1uF suele ser el valor tipico.
Estos valores son mas o menos típicos y para el diseño de la red de Zobel solo hay que considerar la disipacion de R24 dimensionandola segun la potencia que disipe
Como veis el tema es complejo! bufff no se si habrá servido de mucho. Para entenderlo profundamente habria que entrar a analizar la red en el dominilo de Laplace.....calcular los polos y ceros...realizar simulaciones...etc...
No hay q asustarse...nos lo dan todo hecho...solo hay q calcular la potencia que disipara R24 para que no se queme...a que es fácil...jejejeje
ARQUITECTURA DE AMPLIFICADORES DE POTENCIA DE AUDIO
La mayoria de amplificadores de audio de estado solido ( a transistores) tinen la estructura o topologia de tres etapas (el 99%) como la de la imagen. Casi todos los amplificador comerciales responden a esta estructura y solo varían los unos a los otros en los detalles de cada etapa. Tambien existen amplificador con tan solo dos etapas, estos ultimos no los explicare dado que no es muy popular y casi no se usa y no proporciona ninguna ventaja respecto al de 3 etapas.
LA ARQUITECTURA DE TRES ETAPAS (TOPOLOGIA LIN)
La primera etapa o etapa de entrada, es una etapa de transconductancia (convierte la tension de entrada en corriente de salida), Amplifica en corriente la señal de entrada y la introduce en la entrada de baja impedancia de la segunda etapa. La promera etapa casi siempre se trata de un amplificador diferencial, dada la necesidad de tener una entrada inversora para amplificadorcar la realimentacion negativa y el gran rechazo a las variacions de la fuente de alimentacion ("PSRR "power supply rejection ratio).
La segunda etapa es de transimpedancia (convierte la entrada de corriente en salida de tensión), recibe la señal de corriente de la etapa de entrada y la convierte en una señal de alto nivel en tension. La segunda etapa , tambien llamada, etapa de ganancia en tension o pre-driver ("VAS" voltage amplificadorfier stage) proporciona toda la ganancia en tensión del amplificador. Tambien prpporciona la compensacion de ganancia, critica para la estabilidad.
La tercera etapa, llamada etapa de salida, recibe la alta tension del VAS y proporciona una ganancia en tension unidad y alta corriente de salida para el altavoz.
La mayor ventaja de esta topologia es que permite aislar las funciones suingulares de cada etapa y de desta manera controlar la funcion exacta de varios parametros del amplificador.
CLASES DE AMPLIFICADORES DE AUDIO
CLASE A
En clase A la corriente fluye continuamente en todos los dispositivos de salida durante el periodo completo de la señal. En otras palabras, la porlarizacion se ajusta para que la señal de corriente atreves de cada dispositivo de salida conduzca los 360º de la señal. Debido a su modo de funcionamiento clase A elimina dos de las principales mecanismos de distorsion, ambos relacionados a las características de commutacion de los dispositivos de estado solido (TRT's). Pero por otro lado tiene la desventaja de la alta ineficiencia (mucha potencia se pierde al disiparse en los transistores).
CLASE AB
La clase AB en realidad, no es por si una clase, si no una combinacion de la A y B. La clase AB es un clase B sobrepolarizado de manera que cada dispositivo de salida conduce durante mas de 180 grados del ciclo de la señal. La clase AB es menos lineal que las clases A y B.
CLASE B
La clase B de lejos es el modo de operacion mas popular, y probablemente mas del 99% de amplificador son de este tipo. Los dispositivos de salida son polarizados para conducir durante 180º del ciclo de la señal (la mitad del cliclo de la señal). El rendimiento es mayor que en la clase A (se pierde menos potencia).[/u]
REALIMENTACION NEGATIVA EN AMPLIFICADORES DE POTENCIA
No voy a entrar en detalle sobre la teoria de la realimentacion pq si no no acabariamos nunca (si no lo podeis consultar en algun libro de electronica, mi preferido es Circuitos microelectronicos de Sedra, Ed MCGraw-Hill o en
http://html.rincondelvago.com/amplificador-retroalimentados.html). Explicare mas bien los conceptos relativos a los aplificadores de audio.
El principal uso de la realimentacion negativa (NFB negative feefback) es la reduccion de la distorsion harmonica, la reduccion de la impedancia de salida y la mejora del rechazo a las variaciones de tension de alimentacion. Tambien provoca mejoras en la respuesta en frecuencua, la estabilidad en ganancia y la reduccion de derivas en continua, aunq estas ultimas normalmente son menos importantes en amplificadorcaciones de audio.
La teoria elemental de la realimentacion dice q el factor de mejora es:
factor de mejor=AxB
donde A es la ganancia en lazo abierto, y B la atenuacion de la red de realimentacion.
En audio el factor de mejora se puede considerar simplemente como la ganancia en lazo abierto dividida entre la ganancia en lazo cerrado.
Los amplificador de potencia no pueden funcionar sin NFB por varios motivos:
- se saturaria devido a sus tensiones de offset
- cambios de fase del señal
- oscilacion a alta frecuencia
Esto es un grabe problema ya que destruiria los tweeters del altavoz y los transistores de salida.
La cura para la inestabilidad es la compensacion. Para ello se añade un condensador (condensador de Miller) para disminuir la ganancia en lazo abierto a 6dB por octava (disminuye en 6dB la ganancia cada vez que se augmenta al doble la frecuencia) . Esto significa que el factor de realimentacion varia fuertemente con la frecuencia (recordad que el factor de realimentacion es la ganancia en lazo abierto dividida entre la de lazo cerrado y si la primera disminuye con la frecuencia el factor de relimentacion tambien lo hara).
La realimentacion negativa se puede aplicar de dos maneras, localmente (en cada etapa o en cada dispositivo activo) o globalmente. La realimentacion global es mas enficiente en la reduccion de distorsion que la misma cantidad de realimentacion distribuida como realimentacion local.
ESTABILIDAD Y REALIMENTACION NEGATIVA
Existen dos metodos para reducir la disporsion de un aplificador. La primera es incrementar la linealidad (los dispositivos activos, BJT's , FET's, MOSFET's son altamente no lineales). La segunda es aplicar el maximo de realimentacion negativa posible manteniendo la estabilidad del amplificador.
La materia que trata los lazos de realimentacion y estabilidad es la Teoria de Control, analiza los sistemas mediante el analisis en el dominio transformador (Laplace)...etc...como veis...tiene tela...no voy a entrar en detalle..pero es necesario tener unos conocimientos basicos como mínimo para entenderlo todo profundamente (aun asi es complicado)....existen libros como Ingenieria de Control Moderna de Ogata, ed Pearson, Teoria de control diseño electronico, Spartacus Gomárix, Ed UPC. Este ultimo libro es el que estudie en la universidad y esta explicado un poco de forma mas sencilla (!solo mirar la parte analogica!). Es basico tener bien asentados ciertos conceptos de la teoria de control para el diseño, que a la hora de la verdad se realizara mediante simulaciones.`
La imagen de abajo representa el modelo basico para realizar la simulacion de la estabilidad de un amplificador. El esquema idealiza la situacion para simplificar la complejidad.
La etama de entrada diferencial esta representada por G.
El VAS y su polo dominantee sta modelado por el integrador Evas, el cual tiene una elevada ganancia en lazo abierto. Cdom es el condensador de Miller y define la transadmitancia, tiene un valor realistico de 100pF.
La etapa de salida esta modelada como un buffer de ganacia unidad, al cual, se le han añadido polos modelados por R1,C1 y R2 C2.
La red de realimentacion esta representada simplemente por el escalado de la salida y su realimentacion hacia la etapa de entrada.
