Amplificador de audio de amplitud modulada
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Amplificador de audio en los receptores de radio de Amplitud Modulada (AM). En un receptor de radio, la señal de audiofrecuencia obtenida en el proceso de demodulación a la salida del detector, no puede aplicarse directamente al altavoz o bocina para escuchar la información que contiene, ello se debe a que la potencia de la misma posee un bajo nivel, el cual no satisface las condiciones normales de operación del altavoz. Por ello el receptor dispone de una etapa amplificadora de audio para aumentar la potencia de la señal de audiofrecuencia.
Sumario
Equipo Necesario
En un sistema de transmisión, es imprescindible la existencia de un equipo transmisor, un canal de comunicación y un dispositivo receptor. Las características del transmisor y del receptor deben ajustarse a las características del canal.
En los sistemas de radio, el canal es conformado por el aire y la manera de lograr que una señal se propague en el espacio, es mediante ondas electromagnéticas, comúnmente denominadas ondas de radio. Estas ondas, para transportar informaciones necesitan ser modificadas en alguno de sus parámetros en función de la información.
Uno de los métodos empleados, es el llamado AMPLITUD MODULADA [AM], que consiste en variar la amplitud de la onda de radio. Cuando una señal de baja frecuencia [BF], controla la amplitud de una onda de alta frecuencia [RF], tenemos una modulación por amplitud. La Radio y la Televisión no hubieran sido posibles sin la modulación.
En la transmisión existen dos procesos fundamentales. El primero, imprimir la Información [BF] en la Portadora [RF], proceso al que llamamos MODULACIÓN. El segundo, es el proceso decodificador, es decir la recuperación de la información, procedimiento que denominamos DEMODULACIÓN o DETECCIÓN.
Etapa amplificadora
La etapa amplificadora de audiofrecuencia (AF) debe reunir ciertas características de diseño, ya que su finalidad es lograr en el altavoz, la reproducción de la señal de audio lo más fiel como sea posible, a la obtenida en el estudio o estación transmisora.
La señal de audio está formada por diferentes frecuencias, que componen la gama audible comprendida entre 20 Hz y 20 KHz, en este sentido la etapa amplificadora de AF, deberá ser capaz de amplificar cierto rango de frecuencias de audio y no uno específico. A fin de lograr su función en el receptor, la etapa amplificadora de AF generalmente está compuesta por dos pasos de amplificación. El primer paso está constituido por un amplificador de tensión y el segundo por un paso amplificador de potencia
Acoplamiento
De forma análoga a los amplificadores de FI, una forma de clasificar los amplificadores de audio, es según el tipo de acoplamiento utilizado entre los diferentes pasos. Existen varios tipos de acoplamiento los más utilizados son:
- Acoplamiento por resistencia.
- Acoplamiento por impedancia.
- Acoplamiento a transformador.
- Acoplamiento directo.
Acoplamiento por resistencia
Este tipo de acoplamiento es el más popular en los receptores actuales y consiste en un circuito RC, formado por un condensador de acoplo y los resistores de salida y entrada de los pasos a acoplar. En el esquema mostrado, el circuito RC esta formado por el capacitor C y el resistor de carga Rl del primer paso amplificador formado por el transistor T1 y el divisor de tensión que polariza la base del transistor T2.
El capacitor C realiza una doble función en el circuito, primero bloquear la componente de corriente continua o directa proveniente del colector del transistor T1 y segundo permitir el paso de la señal de AF que es de corriente alterna.
Ventajas
- La construcción del amplificador o de la etapa de AF es más fácil y menos costoso, debido a que los componentes que forman parte del acoplamiento son sencillos y baratos.
- No se produce campo magnético que pueda interferir en la señal.
- Como la mayoría de los componentes que se utilizan en este tipo de acoplamiento son resistores, cuyos valores son independientes de los cambios de frecuencia en la señal, la etapa amplificadora presentará una respuesta de frecuencia uniforme en toda la escala audible.
Al analizar la curva de respuesta de frecuencias puede observarse que existe cierta caída en la ganancia tanto en la bajas como en las altas frecuencias.En las bajas frecuencias, la reactancia capacitiva del capacitor de acoplamiento es elevada, por consiguiente la caída de tensión a través del mismo es considerable, cuanto más baja es la frecuencia, mayores serán los valores que alcanza la reactancia capacitiva y mayor será la caída de tensión, entonces la señal de entrada al segundo paso estará reducida o atenuada.
A frecuencia altas, intervienen las capacidades parásitas, las cuales se deben a las capacidades interelectródicas de entrada y salida de los transistores y a las capacidades propias del conexionado del circuito. Estas capacidades parásitas están conectadas a tierra y cuanto más alta sea la frecuencia, su rectancia capacitiva será menor, trayendo como consecuencia que mayor cantidad de señal de audio estaría desviada o desacoplada a tierra.
Si se selecciona con cuidado el valor del capacitor de acoplamiento C, se puede lograr la respuesta de frecuencia requerida. Para valores muy altos de C, se incrementaría la capacidad parásita a tierra mientras que para valores muy pequeños su reactancia capacitiva será muy elevada por lo que se opondría al paso normal de la señal. De forma general estos valores están comprendidos entre 2 y 10 MF, mientras que en otros puede alcanzar valores de hasta 50 MF. En los transistores la impedancia de entrada de un paso amplificador suele ser algo más baja que la de salida, por lo tanto cuando se acoplan por resistencias dos pasos transistorizados, se pierde cierta cantidad de potencia debido a que la impedancia del primer paso no es igual a la impedancia del segundo. debido a esto es necesario incrementar el número de pasos amplificadores con el fin de lograr la ganancia requerida.
Acoplamiento por impedancias
En este tipo de acoplamiento se sustituye el resistor de carga del paso amplificador donde es tomada la señal por un inductor, entonces estamos en presencia del acople por impedancias. La resistencia eléctrica del inductor a la corriente directa, es muy pequeña, por lo que la caída de tensión en ella también lo será, la tensión de alimentación aplicada al paso amplificador, no tendrá que ser como en el acoplamiento por resistencia. Por lo que esta mejora en el acoplamiento entre pasos amplificadores constituye la principal ventaja de este método.
No obstante este tipo de acoplamiento presenta varias desventajas que lo hacen poco usual en los receptores, las cuales son:
- es más grande. más pesado y más costoso que el acople por resistencia.
- Necesita de blindajes para evitar que el campo magnético afecte la señal.
- Su respuesta de frecuencia es mucho más limitada que en el método de acople por resistencia.
A bajas frecuencias ocurre el mismo fenómeno que en el acople por resistencia, mientras que a altas frecuencias hay que agregar, la capacidad distribuida de la las espiras del inductor, por lo tanto la respuesta de frecuencia en este caso es más limitada aún.
Acoplamiento por transformador
En este tipo de acoplamiento la salida del primer paso, tomada del colector del transistor T1 es aplicada al devanado primario del transformador, induciéndose esta tensión en el devanado secundario, el cual está conectado directamente a la base del transistor T2 que constituye el segundo paso.
El acoplamiento a transformador tiene varias ventajas, que a continuación se relacionan:
- De emplearse un transformador elevador de corriente, puede lograrse una ganancia en los circuitos de acoplamiento independiente de la ganancia normal de los pasos amplificadores.
- Como el devanado primario está aislado eléctricamente del devanado secundario, la componente de corriente directa no llegará al segundo paso amplificador y no alterará su operación.
- Calculando adecuadamente el número de espiras de cada devanado se logra igualar las impedancias de salida y entrada de los pasos a acoplar alcanzando con esto la máxima transferencia de potencia de la señal.
A pesar de de estas ventajas el uso de este tipo de acoplamiento está restringido también por las desventajas que tiene el acoplamiento por impedancia.
Acoplamiento directo
En algunos circuitos se suprime el uso de capacitores y no se dispone de transformador por lo que la salida del primer paso se acopla directamente a la entrada del paso siguiente. Este tipo de acoplamiento se denomina directo. En los circuitos que lo utilizan, la principal ventaja es su efectividad en la amplificación de las bajas frecuencia, ya que no existen elementos de acoplamiento que puedan afectar esta operación. En este caso el primer paso establece las condiciones de operación del segundo paso, por tanto el diseño de un amplificador con acoplamiento directo se hace teniendo en cuenta el conjunto de pasos a acoplar formando una unidad completa.
La desventaja fundamental de este tipo de acoplamiento radica en su inestabilidad a las variaciones de temperatura y de tensión de alimentación. Esto se soluciona introduciendo variante en el diseño , entre ellas el llamado amplificador diferencial.
Pre amplificador de audio
El circuito pre amplificador de audio es un paso amplificador de bajo nivel de salida, que se coloca inmediatamente después del detector y la entrada de la etapa de audiofrecuencia del receptor. Si bien la señal que entrega este paso no tiene un nivel muy alto deberá poseer un nivel mínimo de ruido. Esta exigencia se debe a que a continuación se encontrarán el paso amplificador de tensión y el paso final de potencia , por lo que cualquier ruido introducido al inicio será agudizado hasta un nivel muy elevado en todo el resto de la etapa.
La mayoría de los pasos pre amplificadores de audio en los receptores de radio transistorizados emplean un transistor en configuración emisor común, aunque en ocasiones pueden utilizar también la configuración colector común o seguidor por emisor, logrando en el primer caso buena ganancia y en el segundo , buena adaptación de impedancias entre la salida del detector y la entrada de la tapa de audio.
Excitador de audio
Con el paso excitador, se logra elevar el nivel de señal proveniente del detector y satisfacer la demanda del paso final de potencia. Es por esta razón que este circuito de denomina excitador o driver, cuya función es guiar al paso final del amplificador de potencia o final. Los transistores que se escogen para el montaje de este paso deben tener buena ganancia y la estructura del circuito debe estar en función del tipo de amplificador de potencia que se utilice en el diseño de la etapa de audiofrecuencia del receptor.
Amplificador de potencia
El amplificador de potencia es el último paso que conforma la etapa de audiofrecuencia (AF) en un receptor de radio. Su función es entregar la potencia necesaria al altavoz para la reproducción correcta de la señal de audio. Los transistores utilizados en este paso deben ser capaces de entregar una elevada corriente de colector a la carga y en la base, soportar fuertes variaciones de la tensión de señal obtenida del paso excitador.
Ver además
- Amplificador Operacional
- Amplificador de audio 90W
- Amplificador de audio 70Wx2 ecualizado
- Amplificador de audio 50 W
- Amplificador de 25w con pre y control de tonos
- Amplificador de 8W EN 12V
- El amplificador de radiofrecuencia en los receptores de amplitud modulada (AM)
- Amplificador de 100 W
- Amplificador de audio de 7 a 70 watts
- Amplificador de 25 W
- Amplificador de frecuencia intermedia en los receptores de radio de Amplitud Modulada (AM)
- Amplificador
- Amplificador Atlanta 50w
- Amplificador clase A
- Amplificador diferencial
- Amplificador UHF
- Amplificadores
- Amplificadores operacionales
- Limitador con amplificadores operacionales
- Receptor de radio de FM
- Radio
- La señal de Amplitud Modulada (AM)
Fuentes
Libro Receptores de Radio. Autor: Ing. Jorge Nellar Crespo. Editorial Pueblo y Educación.1986
