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Continuamos en esta publicación con los circuitos integrados. Ya se dijo que estos tienen diferentes posibilidades para procesar o tratar una señal. En este de hoy, veremos una de las aplicaciones más comunes.

Amplificadores de Audio.

Los circuitos integrados de amplificador de audio son dispositivos que aumentan, controlan y amplifican la potencia o amplitud de las señales de audio, para hacer que el sonido sea más alto y de calidad superior. Los circuitos integrados de amplificador de audio son útiles porque pueden reducir considerablemente el tamaño de los dispositivos de amplificación, lo que hace posible crear una amplificación sofisticada con un paquete pequeño. A diferencia de los amplificadores de potencia, no son dispositivos independientes y se aplican en sonido para automóviles, televisores, teclados electrónico, etc.

Estos amplificadores de potencia trabajan a baja frecuencia (desde 40Hz a 20.000Hz, rango de frecuencia audible). Internamente están diseñados como amplificadores de potencia en clase B y ofrecen una ganancia de potencia razonable (habitualmente entre 5 y 10 W), así como bajos niveles de distorsión.
La mayoría de los integrados, para manejar esas potencias, se construyen con uno o varios terminales o grandes superficies planas, que han de unirse a elementos disipadores de calor, que normalmente se conectan a masa y actúan como radiadores térmicos.
Estos integrados ofrecen además funciones adicionales, como por ejemplo shut-down térmico, protección contra sobre tensiones y compensaciones en frecuencia. La salida está diseñada para trabajar sobre bajas impedancias (un altavoz de 4 u 8 ohmios).

Los Amplificadores de Audio, aumentan la Amplitud de las señales de Audio. El rango de frecuencia Audible con el que trabajan es de entre 40Hz a 20.000Hz. En sus características, suelen tener protecciones y mejoras integradas, y su salida es de baja impedancia para conectar altavoces.

Parámetros fundamentales.

Potencia de salida.
Es la potencia de salida específica del dispositivo. La potencia se da para una carga y frecuencia especificada. La potencia de salida disminuye al hacerlo la tensión fuente de alimentación. Existen dos modos de medir dicha potencia entregada; R.M.S y P.M.P.O.
R.M.S., este valor representa, de sus siglas en inglés “Root Mid Square” (Raíz Cuadrada Media), el nivel medio y constante de potencia que puede entregar un amplificador. Es un valor científicamente comprobable y se basa en una fórmula matemática.
P.M.P.O., de sus siglas en inglés “Peak Music Power Output” (Salida de Potencia de Picos de Musica ), y este valor representa el máximo nivel de potencia que puede soportar un amplificador durante unos instantes cortos, por ejemplo un punto culminante de énfasis de batería o de una orquesta.

Relación potencia salida y potencia de Alimentación.
La potencia de salida de un amplificador, no puede ser más alta que la de alimentación. Es decir, hablando en términos RMS, un amplificador no puede entregar más de "120.000W RMS" ya que haría saltar las protecciones de cualquier casa. Es más, a esa potencia RMS, las lámparas de nuestras casas bajarían de intensidad.
Pongamos pues, que si tengo una fuente de alimentación que puede dar 50W y el amplificador es de 50W RMS, si este fuera "ideal", es decir, su rendimiento y eficiencia fuera del 100%, este funcionaria perfectamente. Pero en la practica el rendimiento varia, y en la mayoría de los casos, nos encontramos con un rendimientos del 60% a 75%, por lo que necesitaremos una fuente que nos dé más potencia que la potencia de salida deseada, lo que, recordando la ley de Ohm, en estos casos se traduce en 75W, para 20V serian 3.75 A.

I = P / V ; 75W / 20V = 3,75A

Con esta fórmula podemos ver qué fuente necesitamos para el amplificador, y que eficiente es. Normalmente es mucho mejor estar un poco por arriba del valor requerido, entonces le sumamos lo que le falta para redondear el valor en Amperios, pero no Voltaje. En nuestro ejemplo, redondear de 3.75 A hasta 4 A para un correcto funcionamiento.

Fuente de Alimentación.
Se encarga de suministrarnos la potencia necesaria para hacer funcionar cualquier aparato al que esté conectado. Como ya se vió en apartados anteriores, esta reduce el Voltaje y la Corriente Alterna de nuestra casa, de 220V 50Hz, convirtiéndolo en 19V 3A 100Hz CA. Luego, una vez rectificado el valor en Corriente Continua, acabaremos teniendo aproximadamente 25V con 3ª de CC. Para amplificadores de potencia, existen Fuentes de Alimentación Simétricas (Voltaje Positivo, Voltaje Negativo y tierra) y Fuentes de Alimentación Normales (Voltaje Positivo y Tierra). Pero uno de los factores muy importantes a considerar en la Fuente de Alimentación, es que debe estar bien filtrada, o de lo contrario el ruido del rizado se escuchará en la salida, como un molesto y continuo “Humm”.

Distorsión armónica total.
La distorsión armónica total es la distorsión causada por el funcionamiento no lineal del amplificador. Este parámetro

Consideraciones térmicas.
Hemos comentado anteriormente que, estos dispositivos están diseñados para la entrega de una potencia significativa a la carga, y que los efectos del calor producido por el integrado son un criterio fundamental para la construcción y el funcionamiento de los circuitos integrados. A la hora de diseñar un amplificador, se han de tener en cuenta los puntos de atención prioritaria como los detalles físicos del montaje y los datos de potencia térmica.
Las superficies amplias y planas del integrado se emplean para la conducción del calor fuera de este, a través de un radiador o disipador y si se emplean los adecuados, son muy eficaces. El fabricante, generalmente, suministra en su “datasheet” la información relativa a la disipación de potencia frente a la temperatura, e indican cómo debe reducirse la disipación de potencia al aumentar la temperatura ambiente.

Encapsulado.

El circuito integrado, es en esencia un Amplificador a Transistores Encapsulado, y sus patillas suelen ser, por norma general, para Voltaje Positivo, Negativo, Tierra, Señal de Entrada, Señal de Salida y las de Ganancia.
Las ventajas de este es que se puede reducir considerablemente el tamaño de los dispositivos de amplificación, generando una amplificación de calidad y bajo ruido, en un tamaño reducido, facilitando el diseño de las placas PCB. Las desventajas se enfocan también en su tamaño ya que, se calientan bastante y solo tenemos un punto para disipar ese calor. Y en ocasiones, no son de la calidad deseable.
Los encapsulados utilizados comúnmente en los amplificadores suelen ser los siguientes; DIP, SIP, ZIP, T7, Multiwat, etc…

Dentro de la amplia gama de circuitos integrados amplificadores, los más conocidos popularmente son los LM386, las series TDA (P.Ej., TDA2002, TDA1308, TDA7297) o la serie LA (LA4445 o LA4425).

Ejemplos.

Los siguientes esquemas, presentan ejemplos de amplificadores con algunos de los circuitos integrados más comunes:

En próximas publicaciones, continuaremos con más circuitos integrados relevantes.

Y aquí tienes la publicaciones anteriores, por si os perdisteis alguna:

Electrónica Básica, Conceptos Básicos (I)
Electrónica Básica, Circuitos Básicos (II)
Electrónica Básica, Resistencias (III)
Electrónica Básica, Condensadores (IV)
Electrónica Básica, Inductores (V)
Electrónica Básica, Diodos (VI)
Electrónica Básica, Transistores (VII)
Electrónica Básica, Circuitos Integrados (VIII)
Electrónica Básica, Amplificador Operacional (IX)

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