Diagrama de circuito del amplificador de subwoofer de 100W, trabajando y aplicaciones

Un subwoofer es un altavoz que produce señales de audio de bajas frecuencias. El primer amplificador de subwoofer fue desarrollado en 1970 por Ken Kreisler. Básicamente se utiliza para mejorar la calidad del bajo de las señales de audio. Aquí diseñamos un amplificador de subwoofer que produce señales de audio a bajas frecuencias de 20 Hz a 200 Hz y con una potencia de salida de 100 W, que se utiliza para impulsar una carga de 4 ohmios.

 

Principio del circuito del amplificador de subwoofer

Audio Signal se filtra primero para eliminar las señales de alta frecuencia y permite que solo pasen las señales de baja frecuencia eso. Esta señal de baja frecuencia luego se amplifica usando un amplificador de voltaje. Esta señal de baja potencia se amplifica utilizando un amplificador de potencia AB de clase conducida por transistor.

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Diagrama de circuito del amplificador de subwoofer de 100W

100w Diagrama del circuito del amplificador de subwoofer-

Circuit Components:

Componente Valor R16K R26K R3130K R422K R515K R63.2K R7300 Ohms R830 Ohms R9, R103 K C1, C20.1uF, electrolito C3, C5, C610uF, electrolito C41uF, electrolito Q12N222A Q2TIP41 Q3TIP41 Q4TIP147, PNP D1, D21N4007 Alimentación dual +/-30V

Diseño del circuito del amplificador de subwoofer:

Diseño del filtro de audio:

Aquí diseñamos un filtro de paso bajo Sallen Key utilizando OPAMP LM7332. Se supuso que la frecuencia de corte era de 200 Hz y se supone que el factor de calidad es 0.707. Suponiendo también que el número de polos sea igual a 1 y el valor de C1 sea igual a 0.1uF, el valor de C2 puede calcularse como 0.1uF. Suponiendo que R1 y R2 son iguales, el valor se puede encontrar sustituyendo los valores conocidos en la ecuación

R1 = R2 = Q/(2 * pi * fc * C2)

Esto proporciona un valor de 5.6K para cada resistencia. Aquí seleccionamos resistencias de 6K como R1 y R2. Como queremos un filtro de ganancia de lazo cerrado, no requerimos resistencias en el terminal no inversor, que está cortocircuitado con el terminal de salida.

Diseño de pre amplificador:

El preamplificador se basa en la operación de clase A del transistor 2N222A. Como la potencia de salida requerida es de 100W y la resistencia de carga es de 4 Ohmios, aquí necesitamos una tensión de suministro de 30V.

Suponiendo que la corriente de reposo del colector sea de 1 mA y colector la tensión de reposo es la mitad de la tensión de alimentación, es decir, 15 V, el valor de la resistencia de carga se calcula igual a 15 K.

R5 = (Vcc/2Icq)

La corriente base está dada por, Ib = Icq/hfe

Sustituyendo los valores, hfe o Ganancia de corriente AC, obtenemos que la corriente base es igual a 0.02mA. La corriente de polarización, se supone que Ibias es diez veces la corriente de base, es decir, 0,2 mA.

Se supone que el voltaje del emisor es el 12% de la tensión de alimentación. es decir 3.6V. El voltaje base, Vb es entonces igual a Ve +0.7, es decir, 4.3V.

Los valores de R3 y R4 se calculan como dados:

R3 = (Vcc-Vb)/Ibias y R4 = Vb/Ibias

Sustituyendo los valores, obtenemos R3 para ser igual a 130 K y R4 para ser igual a 22K

La resistencia del emisor se calcula para que sea igual a 3.6K (Ve/Ie). Sin embargo, esta resistencia se comparte entre dos resistencias, R6 y R7, donde R7 se usa como resistencia de retroalimentación para reducir el efecto de desacoplamiento de C4. El valor de R7 se calcula mediante los valores de R5 y ganancia, y se encuentra que es igual a 300Ohms. El valor de R6 es entonces igual a 3.2K.

Dado que la reactancia capacitiva de C4 debe ser menor que la resistencia del emisor, calculamos que el valor de C4 es igual a 1uF.

Diseño del amplificador de potencia:

El amplificador de potencia está diseñado con transistores Darlington TIP142 y TIP147 en modo clase AB. Los diodos de polarización se seleccionan de manera que sus propiedades térmicas sean iguales a las de los transistores Darlington. Aquí seleccione 1N4007.

Dado que se requiere un valor grande de resistencia de polarización para una corriente de polarización baja, seleccionamos R9 para que sea igual a 3 K.

La etapa del controlador se utiliza para proporcionar una entrada de alta impedancia al amplificador de potencia. Aquí usamos un transistor de potencia TIP41 en modo clase A. La resistencia del emisor, R8 está dada por los valores de voltaje del emisor, Ve (1/2Vcc-0.7) y la corriente del emisor, es decir (igual a la corriente del colector, es decir, 0.5A) y se encuentra que es igual a 28.6 Ohmios. Aquí seleccionamos una resistencia de 30 ohmios.

El valor de la resistencia de arranque R10 debe ser tal que proporcione alta impedancia a los transistores Darlington. Aquí seleccionamos que R10 sea 3 K.

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Funcionamiento del circuito del amplificador de subwoofer:

El audio la señal es filtrada por el filtro de paso bajo Sallen Key usando el OPAMP de modo que solo se pasan las frecuencias inferiores e iguales a 200 Hz y se filtran. Esta señal de baja frecuencia se aplica a la entrada del transistor Q1 a través del condensador de acoplamiento, C3. El transistor funciona en el modo de clase A y produce una versión amplificada de la señal de entrada en su salida. Esta señal amplificada se convierte luego en una señal de alta impedancia por Q2 y se le da al amplificador de potencia clase AB. Los dos transistores Darlington funcionan de modo que uno conduce a medio ciclo positivo y otro a medio ciclo negativo, produciendo así un ciclo completo de señal de salida. Las resistencias de emisor R11 y R13 se utilizan para minimizar cualquier diferencia entre los transistores correspondientes. Los diodos se usan para asegurar una mínima distorsión cruzada. Esta señal de salida de alta potencia luego se usa para controlar un altavoz o subwoofer de baja impedancia, aproximadamente 4 ohmios. Tenga en cuenta que aquí hemos utilizado una resistencia de 8 ohmios para fines de prueba.

Aplicaciones del circuito amplificador de subwoofer:

1. Este circuito se puede usar en sistemas de cine en casa para conducir subwoofers y producir una alta calidad de graves.
2. Este circuito también se puede usar como un amplificador de potencia para señales de baja frecuencia.

Limitaciones del circuito:

1. El circuito del filtro tiende a aumentar el nivel de CC de la señal de audio, causando una interrupción en la polarización.
2. El uso de dispositivos lineales provoca la disipación de energía, lo que reduce la eficiencia del circuito.
3. Es una teoría el circuito y la salida contienen distorsión.
4. El circuito no proporciona ninguna provisión para eliminar la señal de ruido y, por lo tanto, la salida puede contener perturbaciones ruidosas.