4.2 Scalability Aspects of Mobile Host
4.2.2 Scalability Analysis Performance Evaluation Model
La empresa Sanyo ofrece, en su serie STK, módulos híbridos de potencia para audio que pue- den proporcionar salidas de 15 watt con una exce- lente calidad de sonido (típicamente, distorsión inferior a 0,2%).
En la tabla 1 se puede ver la gama de amplifica- dores de este tipo que es posible conseguir en casas de electrónica. Elegimos entre ellos la serie STK075, que posee 7 módulos, que pueden ser uti- lizados de diversas maneras en la elaboración de sistemas de sonido.
Una de las principales ventajas de la utilización de circuitos híbridos es el número reducido de ele- mentos externos al circuito, que posibilita la realiza- ción de montajes muy compactos, además de la posibilidad de emplear un sistema de cambio de módulos en caso de problemas y tener siempre uno de reserva. Esto es interesante, en especial en el caso de sistemas de sonorización de ambientes, estudios, salones, etc.
De la tabla anterior, proponemos el uso de cir- cuitos mono o estéreo.
a) Monofónicos
Módulo Carga Carga
de 4 Ohm de 8 Ohm 1 STK-075 20 watt 15 watt 1 STK-077 24 watt 20 watt 1 STK-078 30 watt 24 watt 1 STK-080 35 watt 30 watt 1 STK-082 40 watt 35 watt 1 STK-084 60 watt 50 watt 1 STK-086 80 watt 70 watt
Montaje
Figura 8Manual Tecnico - Montajes de Audio 25/5/11 16:16 Página 38
Amplificador de Audio Completo de 1200W
Figura 9
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b) Estereofónicos
Módulo Carga Carga de
de 4 Ohm de 8 Ohm 2 STK-075 40 watt 30 watt 2 STK-077 48 watt 40 watt 2 STK-078 60 watt 48 watt 2 STK-080 70 watt 60 watt 2 STK-082 80 watt 70 watt 2 STK-084 120 watt 100 watt 2 STK-086 160 watt 140 watt
Para potencias mayores a las especificadas, se utilizan varios integrados y se multiplica la potencia de cada módulo por su número; no hay límites.
Las opciones para el montador son realmente
muchas; sólo es necesario hacer un estudio inicial antes de la realización del pro- yecto.
¿Qué es un circuito inte- grado híbrido?
En un montaje con circuitos integrados, los componentes se fabrican interconectados para formar cierto circuito y se colocan en una cubierta única. Se usan pocos com- ponentes adicionales exter- nos y no hay posibilidad de modificar su funcionamiento, como no sea de modo muy limitado.
En el caso de los circuitos híbridos, tenemos una téc- nica similar pero integrada. Algunos componentes son fabricados en un proceso único ya interconectados y otros separadamente, pero después son montados en la misma fábrica en una cubierta única que corres- ponde a la configuración final deseada.
Como todos los componen- tes quedan herméticamente cerrados en la cubierta, como en los circuitos inte- grados, en caso de que- marse, no queda otra alter- nativa que cambiar todo el módulo híbrido.
En el caso de aplicación de módulos híbridos en audio, durante mucho tiempo existió una cierta opo- sición, pues se alegaba que su calidad de audio no correspondía a lo que se podía obtener con otras técnicas y, además, los tipos existentes no tenían una gama de potencias atrayentes.
Actualmente, las cosas son diferentes. Las potencias son elevadas y, además, la calidad del sonido puede ser comparada con los mejores cir- cuitos amplificadores que usan componentes dis- cretos o incluso integrados.
Hasta tal punto es importante esta evolución, que muchos equipos comerciales del tipo minicom- ponentes, hacen uso de tales módulos con gran éxito. Y la principal ventaja del uso de tales módu-
Montaje
Figura 10
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los, además de su calidad de sonido y potencia, está en la sencillez de sus circuitos externos, por- que éstos emplean poquísimos componentes.
Mientras tanto, en un montaje hecho por un hobbysta, es muy importante cuidar que todo se haga correctamente, para no poner en juego la inte- gridad del híbrido.
En el caso específico de los circuitos de audio, el punto principal se refiere al calor. Todos los com- ponentes están en una cubierta única y si ocurre algún problema de transferencia de calor al medio ambiente, puede sufrir el equilibrio del circuito. El resultado puede ser un efecto acumulativo que cul- mina con la quema del módulo. Por este motivo,
recomendamos especial atención al disipador, que bajo ninguna circunstancia debe ser eliminado o
Amplificador de Audio Completo de 1200W
Figura 12 Figura 11
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tener dimensiones menores que las recomenda- das. En la tabla 2 se reproducen las características principales de los módulos híbridos, como una ampliación de los datos aportados en la tabla 1 (de la página 63), pero para algunos componentes. Podemos observar dos hechos importantes:
a) La gama de tensiones de alimentación es amplia y depende de la carga (sistema de altopar- lantes). Así, antes de elegir, verifique la impedancia de sus altoparlantes, pues de modo indirecto ésta influye en la elección del transformador para la fuente.
b) Las distorsiones dependen de las potencias y de las cargas.
En las curvas que aparecen en la figura 8 damos más características.
En la figura 9 de la página anterior, ofrecemos el circuito básico de un módulo que sirve para todas las potencias. Según el circuito que quiera armar
(en función de la potencia), se modifica la tensión de alimenta- ción y el tipo de circuito integrado híbrido.
En la versión monofónica, se monta solamente una unidad y en la versión estereofónica debemos montar dos módulos, uno para cada canal. El sistema de control de tono y equilibrio, además del volumen, debe ser parte del amplificador.
La placa del circuito impreso apa- rece en la figura 10, correspon- diente a un módulo (amplificador) mono completo o un canal de la versión estéreo.
Los cuidados básicos para el montaje de esta placa son pocos, pues además de la polaridad de los electrolíticos, se debe observar solamente la posición del módulo híbrido.
Como dijimos, se debe tener espe- cial cuidado con el disipador de calor. El disipador debe tener, por lo menos, 60 cm2 (12 x 5 cm), figura 11.
Con esta técnica, el calor puede ser transferido al exterior con faci- lidad para evitar que la tempera- tura suba por encima de los 85°C. En la figura 12 damos una sugerencia de mon- taje de un sistema estéreo con las conexiones com- pletas.
Tenga en cuenta que en la entrada de cada canal deberá colocar una placa preamplificadora y que la fuente de la placa debe entregar entre 12V y 15V con fuente regulada y estabilizada.
Para alimentar las etapas de potencia, se pre- cisa una fuente con tensión de acuerdo con el módulo híbrido empleado y corriente de secundario de acuerdo con la potencia de todo el bloque de salida. Por ejemplo, si va a armar un amplificador estéreo de 25W por canal, el transformador debe ser de 2A.
Para armar un sistema de 200W de potencia total, podrá emplear un transformador de 6A.
La tabla 3 indica el transformador a utilizar, en función de la tensión necesaria y en la figura 13 se da una sugerencia para el circuito de la fuente.
Para las versiones estereofónicas, las corrientes deben ser duplicadas. Los valores son aproxima-
Montaje
Lista de Materiales de la Etapa de Potencia
MH - módulo híbrido (ver texto) R1 - 1k x 1/8W R2, R6 - 56k x 1/8W R3 - 2k7 x 1/8W R4, R5 - 100 Ohm x 1/8W R7 - 4,7 Ohm x 1/8W C1 - 470pF - capacitor cerámico C2 - 1µ3F x 16V - capacitor electrolítico C3 - 220µF x 50V - capacitor electrolítico C4 - 2pF - capacitor cerámico C5 - 47µF x 16V - capacitor electrolítico C6 - 100µF x 50V - capacitor electrolítico C7, C10 - 10µF x 50V - cap. electrolíticos C8, C9 - 100nF (104) - cerámicos C11 - 47nF - capacitor cerámico RL 4 u 8 Ohm (ver texto) Varios:
Placa de circuito impreso, disipador, caja para montaje, material para fuente, jacks de entrada y terminales de salida, etc.
Figura 13
TABLA 3
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dos y puede haber pequeñas alteraciones, siempre que los límites de las tablas de características de los módulos no sean superados. Los capacitores de filtro deben tener, por lo menos, el doble de la tensión del secundario del transformador corres- pondiente. Un dato a tener en cuenta es que cuando solicite que le armen un transformador de acuerdo con sus necesidades pida que le coloquen una pantalla electrostática. Luego, cuando le entre- guen el transformador, el cable que corresponde a la pantalla deberá ir conectada a masa.
SISTEMA DE1200 W
Una posibilidad de uso para estos módulos es un sistema múltiple estéreo de hasta 600 watt de potencia, conforme muestra la figura 14, en el que se utiliza un divisor activo de frecuencias.
La señal de cada canal es separada por booster de graves, medios y agudos, entonces, aplicándo- sela al módulo correspondiente, se excitan los sis- temas de altoparlante. Cada sistema debe soportar 100 watt (para el STK-0100II) y tendremos un total de 600 watt de sonido, separados por gamas de frecuencias.
Aquí, se usan dos preamplificadores conecta- dos antes de cada juego de booster, es decir, la salida de un preamplificador se conectará a las entradas de un booster de graves, medios y agu- dos, todo en paralelo. La configuración debe repe- tirse en el otro canal.
Otra posibilidad aparece en la figura 15, en la que tenemos módulos de sonorización para ambientes grandes. Cada módulo puede excitar por ejemplo, dos cajas y tendremos tantos módulos cuantas sean las cajas empleadas.
Los módulos pueden hacerse con el sistema de encaje, se dejan unidades de sustitu- ción, cuyo cambio será inmediato en caso de quema.
Por último, cabe aclarar que Sanyo ofrece en sus manuales de compo- nentes, diferentes configuraciones circuitales en función del módulo híbrido empleado, en las figuras 16, 17 y 18 reproducimos tres circuitos que puede experimentar, en función del amplificador híbrido que consiga. Ahora bien, si desea montar un sis- tema de audio de 1200W, utilizando el esquema mostrado en la figura 14 se pueden montar placas amplificadoras con el STK-4048 que posee una potencia de salida elevada. El circuito para cada etapa de potencia se muestra en la figura 19 y es una suge-
Amplificador de Audio Completo de 1200W
Figura 14
Figura 15
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Montaje
Figura 16
Figura 17
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Amplificador de Audio Completo de 1200W
Figura 18
Figura 19
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rencia de Sanyo. La bobina en paralelo con la resistencia de 4.7 ohm en la salida del sistema debe ser de 3µH. Puede lograrse enrollando tres capas de alambre esmal- tado de 1.5mm de sección sobre esa resis- tencia.
Internamente contiene cuatro transisto- res bipolares necesarios para desarrollar una potencia superior a 200W sobre cargas de 4 ohm o 150 sobre bocinas 8 ohm.
Hay dos versiones de este módulo difi- riendo entre ellos sólo por la distorsión armónica y el precio.
La alimentación debe realizarse con fuente partida de +/- 60V x 15A (para la configuración estéreo) y cada integrado debe ser dotado de su correspondiente disipador de calor.
Sanyo recomienda utilizar una fuente convencional con un transformador eléc- trico, un puente de diodos de onda com- pleta y dos capacitores (uno para V+ / masa y el otro para masa / V-) de 10000µF cada uno. Además, aconseja colocar una resistencia de 500 ohm entre V+ y masa y otra del mismo valor entre masa y V-.
El sistema completo constará entonces de 6 placas de salida (3 por cada canal) y a cada placa le puede colocar un preamplifi- cador independiente con CA3052 pero cada uno de ellos debe estar dotado con el “Booster” correspondiente para cada banda (graves, medios y agudos).
Luego, las entradas de cada preamplifi- cador se conectan en paralelo para poder ingresar la señal de audio que debe ser amplificada.
Hemos evaluado el funcionamiento sobre cargas de 4 ohm y no notamos pro- blema alguno. La distorsión crece notable- mente con el aumento de potencia pero se mantiene dentro de parámetros acepta- bles para el mas exigente de los oídos, principalmente se nota cuando truena una nota de baja frecuencia proveniente de la percusión.
Sugerimos que primero monte una placa amplificadora con su correspon- diente preamplificador (necesitará una fuente de 4A solamente), que la pruebe y una vez a gusto compre los componentes para el sistema completo y realice el mon- taje correspondiente. J
Montaje
Figura 20
Lista de Materiales de Cada Etapa de 200W
CI1 - STK 4048 - Integrado Híbrido R1, R6 - 1kΩ R2 - 56kΩ R3 - 10kΩ R4 - 560Ω R5 - 56kΩ x 2W R7, R14 - 4,7Ω x 2W R8, R9 - 100Ω R10, R11, R12, R13 - 0,22Ω x 5W C1 - 470pF - Cerámico C2 - 4,7µF x 25V - Electrolítico C3 - 100µF x 25V - Electrolítico C4 - 0,1µF - Cerámico C5 - 1µF x 63V - Electrolítico C6, C7, C9 - 100pF - Cerámico C8 - 1nF - Cerámico C10, C12 - 100µF x 63V - Electrolítico C11 - 10µf x 63V - Electrolítico L1 - Bobina, ver texto Varios:
Placa de circuito impreso, disipador, caja para montaje, material para fuen- te, jacks de entrada y terminales de salida, etc.
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E
l integrado TDA2005 puede proporcionar 10 watts por canal en una aplicación simple, ya que posee dos amplificadores independien- tes. A su vez, los dos amplificadores pueden conec- tarse en puente de modo que con el uso de dos integrados formamos un excelente sistema de 20 watts por canal.También tenemos otra posibilidad que consiste en el uso de un solo integrado en puente, con la que obtendremos un amplificador
monofónico de 20 watts.
Con un pequeño preamplificador del tipo universal, podemos excitar fácilmente el amplificador a plena potencia.
A continuación damos las carac- terísticas principales del TDA2005, para que el lector tenga una idea de lo que puede proporcionar en mate- ria de sonido:
- Banda de tensión de operación: 7 a 15V
- Corriente para 13,4V: 150mA (máx.)
- Distorsión (15W/4 ohm): 1% máx.
- Sensibilidad de entrada: 70k (mín.)
- Potencia de salida (14,4 Ω): 20 watt
Las características enunciadas se refieren a la aplicación en puente. Se necesitan pocos compo- nentes externos para realizar el montaje de nuestro amplificador en versión puente. El integrado está dotado de recursos para disipar el calor, del orden de los 30 watts a plena potencia, lo que debe pre- verse en el proyecto que seleccione. Como los
En ediciones anteriores del Club Saber Electrónica dimos los circuitos para cons- truir amplificadores de 10W y 20W con el integrado TDA2005. En esta oportunidad brindamos tres circuitos adicionales de usos específicos para que los emplee según la ocasión que se presente.
Autor: Ing. Horacio D. Vallejo