Circuito amplificador de subwoofer:forma integral de mejorar la calidad del sonido

¿Está buscando una manera de lograr un sonido de graves silencioso y de alta calidad? Lo que necesita es un circuito amplificador de subwoofer. No solo es compacto, sino también económico de construir. Además, puede servir a sus dispositivos o sistemas de forma duradera.

Un controlador de subwoofer

Fuente; Wikipedia

Hoy, diseñaremos un circuito amplificador de subwoofer/estéreo que produce señales de audio de baja frecuencia que van desde 20 Hz a 200 Hz. Además, la potencia de salida de sonido es de 100W y utiliza una carga de altavoz de 4 ohmios para su funcionamiento.

1. ¿Qué son los circuitos amplificadores de subwoofer?

Los circuitos amplificadores de subwoofer son altavoces que producen señales de audio de baja frecuencia. En otras palabras, aseguran que la calidad de los graves de su altavoz aumente al amplificar las señales de audio de entrada. Del mismo modo, eliminan cualquier distorsión armónica.

Un ejemplo de subwoofer es el subwoofer pasivo. Obtiene energía de un amplificador externo, pero también tiene un diseño tipo caja de altavoz.

Un altavoz

Fuente; Wikipedia

1. Principio del circuito del amplificador de subwoofer

El principio de un circuito amplificador de subwoofer consiste en amplificar las señales de audio de bajas frecuencias.

• Primero, el amplificador filtra la señal de entrada de audio para eliminar las señales de alta frecuencia.
• Luego, un amplificador de voltaje amplifica las señales de baja frecuencia.
• Después, varias configuraciones elevan la señal de bajo voltaje al nivel necesario.
• Por último, un transistor convierte la versión amplificada de un sonido de baja frecuencia en señales de potencia. Eventualmente, las señales de potencia producen graves/estruendos fuertes y un ruido mínimo.

Consejo profesional

• Para obtener el mejor acoplamiento con el volumen de aire de la habitación y la mejor eficiencia, coloque el altavoz de subgraves en una esquina.
• Además, use variaciones de gabinetes para ayudar a reducir los requisitos de potencia del amplificador y aumentar la eficiencia de la unidad de subwoofer.
• Cuando esté en una conexión personal, asegúrese de usar un antivirus para escanear su dispositivo para reducir las posibilidades de dispositivos infectados.

Amplificador de subwoofer de 100 vatios

Diagrama de circuito

El Diagrama de circuito de un amplificador de subwoofer de 100 vatios

Componentes del circuito

Según el diagrama anterior, podemos ver que los componentes para hacer un circuito amplificador estéreo de 100 vatios incluyen:

• Doble fuente de alimentación:+/-30 V
• Q1-2N222A
• T2, T3:CONSEJO 41
• Q4:TIP147, PNP
• R1, R2:6K
• R3:130 000
• R5 – 15K
• R6 – 3.2K
• R7:300 ohmios
• R8:30 ohmios
• R9, R10 – 3K
• D1, D2 – 1N4007
• C3, C5, C6:10 uF, electrolito
• C4:1 uF, electrolito
• C1, C2:0,1 uF, electrolito

Dependiendo de los componentes, tendremos ideas de subcircuitos de amplificador que también serán útiles durante su proyecto de amplificador.

Diseño de filtro de audio

Para el primer diseño, utilizará un amplificador operacional LM7332 para construir un filtro de paso bajo Sallen-Key.

Una topología de filtro Sallen-key

Fuente; Wikipedia

Ahora, supongamos que la frecuencia de corte es de 200 Hz y el factor de calidad es 0,707. Además, tengamos el número de polos igual a uno y los valores C1 y C2 iguales a 0.1uF.

Por lo tanto, para encontrar un valor similar de R1 y R2, podemos usar la siguiente fórmula sustituyendo los valores conocidos.

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

El valor resultante para cada resistencia es 5.6K. Sin embargo, nos conformaremos con 6K para R2 y R1 para una mayor precisión.

No incluiremos las resistencias en el terminal no inversor para el filtro de paso bajo ajustable. Es porque queremos un filtro de ganancia de circuito cerrado y no uno que tenga un corto en la terminal de salida.

Diseño de preamplificador

En un diseño de preamplificador, aplicaremos la operación de clase A del transistor 2N222A.

(transistores)

Además, necesitaremos una tensión de alimentación de 30 V, una resistencia de carga de 4 ohmios y una potencia de salida de 100 W.

Podemos tener un voltaje de reposo del colector, la mitad del voltaje de suministro (15V), y una corriente de reposo del colector de 1mA. Luego, al calcular el valor de la resistencia de carga, debe ser igual a 15K.

R5 =(Vcc/2Icq)

La corriente base es, I_b =Icq/h_fe

Si sustituimos el valor de AC gain/ have en la fórmula anterior, la corriente base debería ser 0.02mA. Asimismo, yo_b o la corriente de polarización es a menudo diez veces la corriente base. Por lo tanto, totaliza hasta 0,2 mA.

Además, el voltaje del emisor/Ve, aproximadamente el 12 % del voltaje de la fuente de alimentación, es de 3,6 V. Ahora puede obtener la base de voltaje/Vb agregando 0,7 a Ve, es decir, 4,3 V.

La siguiente fórmula ayuda a obtener los valores de R4 y R3;

R3 =(Vcc – Vb) I_sesgo y R4 =Vb/ I_sesgo

Si sustituimos los valores, R4 será 22K mientras que R3 será 130K.

La resistencia de la resistencia del emisor (Ve/Ie) es de 3,6 K, un valor compartido por R7 y R6.

R7 actúa como la resistencia de retroalimentación y funciona para disminuir el efecto de desacoplamiento de C4. Para obtener el valor de R7 solamente, calculamos los valores de ganancia y R5, que es de 300 ohmios. Por lo tanto, el valor R6 se convierte en 3,2 K.

Finalmente, el valor de C4 es 1uF ya que la resistencia del emisor debe ser mayor que la reactancia capacitiva de C4.

Diseño de amplificador de potencia

El amplificador de potencia AB tiene una operación de modo de clase AB que utiliza transistores Darlington, a saber, TIP147 y TIP142. Por lo tanto, los diodos de polarización que seleccione deben tener propiedades térmicas similares a las de los transistores, es decir, 1N4007.

Un diodo 1N4007

Fuente; Wikimedia

3K para la resistencia R9 es adecuado porque la corriente de polarización baja requiere un valor de resistencia de polarización alto. Además, el amplificador de potencia recibe una entrada de alta impedancia desde la etapa del controlador. Por lo tanto, usaremos el transistor de potencia TIP41 en una operación de modo clase A.

El valor de R8 es igual a los valores de corriente del emisor (0.5A) y voltaje del emisor (1/2Vcc- 0.7). El valor final se convierte en 28,6 ohmios, pero en este caso, opta por una resistencia de 30 ohmios.

La resistencia Bootstrap R10 debería ofrecer alta impedancia a los transistores TIP147 y TIP142. Por lo tanto, 3K es recomendable.

Funcionamiento del circuito amplificador del subwoofer

La explicación paso a paso brinda los conceptos básicos de la operación de un circuito amplificador de subwoofer.

• El filtro de paso bajo Sallen-Key de los diseños anteriores filtra la señal de audio. Solo las frecuencias iguales o inferiores a 200 Hz pasan el filtro, ya que el resto se somete a filtración.
• La entrada de Q1 a través del transistor de acoplamiento y C3 recibe la señal de baja frecuencia. Dado que Q1 opera en modo clase A, mejorará la versión de la señal de entrada de audio en su salida.
• Luego, Q2 convierte la señal amplificada en una señal de alta impedancia antes de pasarla a un amplificador de potencia de clase AB.
• TIP147 y TIP142 dan un ciclo completo de la señal de salida. Un transistor conduce durante un medio ciclo negativo mientras que el otro es para un medio ciclo positivo.
• Además, R13 y R11 reducen las diferencias entre los transistores correspondientes.
• Los diodos mantienen una distorsión cruzada mínima.
• Al final, la señal de salida de alta potencia hace funcionar un subwoofer/altavoz con una baja impedancia, aproximadamente 4 ohmios.

Aplicaciones del circuito amplificador de subwoofer

Un par de aplicaciones de un circuito amplificador de subwoofer incluyen;

• Para las aplicaciones de sonido, las encontrará principalmente en lugares como conciertos, música de baile electrónica o aplicaciones de sistemas de refuerzo. Incluso su automóvil, algunos cines selectos o sistemas de cine en casa tienen uno de los circuitos.

(un sistema de cine en casa)

• Transmisión de largo alcance en caso de que desee obtener energía para antenas de alto alcance.
• Puede usarlos como amplificadores de potencia para las señales de frecuencia más baja.

Limitaciones del circuito amplificador del subwoofer

Ellos comprenden;

• En primer lugar, nuestra ilustración de circuito es teórica, con la salida a veces distorsionada como en los géneros musicales acústicos.
• La polarización también puede tener alguna interrupción ya que el circuito del filtro a veces aumenta el nivel de CC de la señal de audio.
• Otras veces, el circuito no puede eliminar las perturbaciones del ruido como los altavoces convencionales.
• Por último, pero no menos importante, la eficiencia del circuito se reduce debido a los dispositivos lineales que provocan la disipación de energía.

Conclusión

En resumen, un circuito amplificador de subwoofer es la forma más segura de crear un sonido de baja frecuencia. Nuestra publicación destaca los pasos a seguir para lograr una mejor calidad de sonido en la aplicación. Sin embargo, si todavía tiene preguntas o necesita una aclaración, contáctenos y nos pondremos en contacto con usted.