VINTAMIGOS, Aprendiendo de amplificadores de audio

En esta oportunidad, luego de recibir la aprobación de Lucas, voy a presentarles la reparación de un pequeño amplificador de audio con componentes discretos.

Se llaman así porque están diseñados con transistores, resistencias y capacitores que se pueden visualizar como unidades separadas, a diferencia de los amplificadores integrados, en donde la mayoría del circuito está “integrado” en un solo chip y encapsulado en una resina epoxi de donde salen las patitas de conexión y un pequeño disipador de calor que generalmente se adosa a uno mayor. El conjunto se llama Circuito Integrado (CI) y necesita muy pocos componentes adicionales para funcionar correctamente.

Claro, no responde al espíritu de la página, pero no olvidemos que nuestras antiguas radios también tienen amplificadores de audio y si son contemporáneas al modelo en cuestión, muy similares a éste.
El amplificador estéreo marca INELRO y motivo de la nota, forma parte de un conjunto de bandeja tocadiscos y bafles separados, tendencia que se empezaba a evidenciar en la época por la versatilidad que brindaba para su ubicación en espacios reducidos. Se alimentaba de 220 volts a través del mismo interruptor que controlaba el motor de la bandeja tocadiscos, por lo que no disponía de interruptor propio.

Dispongo de 2 módulos de esos y uno de ellos va a ser nuestra “víctima” para mostrarles algunas particularidades de la reparación de una etapa de audio con componentes discretos.

FABRICA ROSARINA

Industrias Electrónicas Rosarinas INELRO S.A., nace en 1959, de la mano de 3 emprendedores que veían en la electrónica un futuro prometedor.
Los Sres. Juan V. Maíz, Julián E. Menecier y Alfredo A. Quattoni comenzaron sus actividades en un modesto local de calle Moreno 545 de Rosario.

Desde un comienzo actuaron con mentalidad moderna, buscando permanentemente los últimos adelantos en la materia para aplicarlos a sus productos con calidad y precios convenientes.

No solo se dedicaron a la fabricación de tocadiscos y combinados, sino que también produjeron televisores para alimentación normal de 220 volts. Televisores con alimentación a baterías de 32 y 36 volts para el campo y RADIOS A TRANSISTORES DE ONDA CORTA Y LARGA, todo en un ambiente de producción moderno y seguro que daba trabajo a más de 100 personas, dando sustento además a varias empresas subsidiarias que fabricaban los gabinetes de sus productos y demás accesorios, tanto en madera como en inyección de plástico y Zamak, material éste último que es una aleación de zinc, aluminio, magnesio y cobre, que resulta en un producto de mucho brillo y duración y es utilizado tanto en la industria electrónica como en la del automóvil, bijouterí, juguetes, etc.

La relación precio calidad hizo que sus productos fueran de consumo masivo, sobre todo en la zona de Rosario, lo que obligó a la empresa a trasladarse en 1960 a un predio de 3 pisos de más de 1500 metros de superficie cubierta en la calle Lavalle 368 también de Rosario.

Nuevamente se observa un ambiente de trabajo agradable confortable y seguro, con música funcional, sala de primeros auxilios y comedor para todo el personal.

Contaba además con una escuela de capacitación técnica con cursos dictados por técnicos e ingenieros bajo la supervisión de un consejo administrativo, docente y técnico constituido por la propia escuela.

En vista de la creciente demanda adquirieron un predio de 20000 metros de superficie en Granadero Baigorria, una localidad adyacente a Rosario, donde pensaban construir la nueva planta, pero los vaivenes de la economía y de la política muy revolucionada de esos años, hicieron que finalmente cerrara sus puertas en la década del 70.

Hoy, la marca INELRO sobrevive en una variada línea de exhibidoras verticales y freezers hogareños, luego de que la empresa de refrigeración El Dorado de Salto Grande provincia de Santa Fe, comprara la marca para colocarla en sus productos, dándole nuevo prestigio y popularidad.

CONOCIENDO SU ESTETICA

Como expresé anteriormente, me quedaron 2 de ellos y uno ya fue reparado hace varios años, haciéndole además una pequeña reforma que consistió en colocarle un cable de alimentación, un interruptor en la parte de 220 volts y un led testigo.

EL CIRCUITO

Es muy importante trabajar con el plano del circuito para facilitar la identificación de componentes y etapas. En épocas pasadas, había pocas posibilidades de obtenerlos, forzándonos a levantarlo nosotros mismos con lápiz y papel o en su defecto trabajar a ciegas.

El circuito es muy sencillo y tradicional, minimizando los componentes que en esa época, eran costosos.

Consta de una etapa preamplificadora compuesta por un transistor de silicio PNP de bajo ruido tipo 2A258 de Texas Instrument. Inmediatamente tenemos el control de tonos pasivo de Graves y Agudos del tipo Baxandall y aquí hago una pequeña llamada: Los potenciómetros que se deben usar en controles de tono y de balance deben ser siempre de respuesta lineal, pero no sé por qué causa estos son logarítmicos.

El control de tonos pasivo va como pueden ver entre dos etapas y su inserción provoca cierta pérdida de señal, por lo que debe amplificarse posteriormente.

Un control de tonos activo, a diferencia de éste, va insertado en la realimentación de un transistor (o válvula) que actúa además como etapa amplificadora, compensando las pérdidas de inserción y además proveyendo más acentuación tanto de graves como agudos que un control pasivo.

Luego encontramos la etapa pre-excitadora compuesta por otro 2A258 que está acoplado directamente al excitador clase A que es un transistor de silicio NPN de mediana potencia, apto para aplicaciones de simetría complementaria o excitadores clase A tipo 2A292 también de Texas Instrument, que a su vez se acopla directamente a la etapa de salida en clase B compuesta por transistores potencia de silicio de simetría complementaria del tipo 2SA715 (PNP) y 2SC1192 (NPN) de la marca Hitachi.

Aquí hago otra llamada: ¿Qué es amplificación clase A o Clase B?

Un amplificador clase A, conduce durante todo el ciclo de la señal de entrada, para lo cual se polariza en el punto medio de sus características, entonces la forma de la señal de entrada es igual a la de salida. Los amplificadores clase A se utilizan generalmente en toda etapa de baja señal, aunque algunos amplificadores de Alta Fidelidad se animan a usarlos también en la etapa de salida a costa de un elevado consumo y las consiguientes complicaciones de refrigeración.

Un amplificador clase B está polarizado de forma tal que solo conduce durante solo 180° de los 360° que componen una señal alterna. En realidad, para la salida de audio se utiliza una subclase AB que provee una pequeña polarización a los transistores de salida para evitar la distorsión de cruce, distorsión que se manifiesta a bajo volumen, es muy desagradable al oído y ya la “veremos” en el osciloscopio.

El parlante se acopla directamente a través de un capacitor, eliminando el voluminoso y caro transformador de salida, quien además es una fuente de distorsión de la señal original.

Se puede observar además un transistor de silicio PNP de mediana potencia y usos generales 2A3702 colocado entre las bases de los transistores de potencia que cumple la misión de estabilizar esa pequeña corriente de reposo o polarización de la que hablamos antes y que se coloca preferentemente adosado al mismo disipador que los transistores de salida para mantener estable la corriente de reposo de éstos, que de otra forma se “embalan” llegando en casos extremos a provocar la destrucción por temperatura de toda la etapa de salida.

Dicho transistor tiene un reóstato (exagerado, porque con un preset de carbón basta y sobra) que sirve para ajustar la corriente de reposo de los transistores de salida y que es el motivo de nuestra reparación.

Vemos también un preset de 1megohm (1 millón de ohms) que sirve para ajustar la simetría de la señal al punto de recorte.

Al aumentar la potencia se llega a un punto en el que la corriente y por lo tanto la potencia erogada no puede aumentar más por efecto del diseño propio del circuito, el diseño de la fuente y la tensión y corriente que ésta entrega, entonces la señal empieza a recortarse en sus picos positivos y negativos, efecto que veremos luego también con el osciloscopio.

Por último, tenemos la fuente de alimentación que consta de un transformador de 220 a 12 + 12 volts seguidos de un rectificador de onda completa con 2 diodos de silicio de 200 volts 1 Amper y un filtro compuesto por un capacitor electrolítico de 2000 microfaradios x 15 volts, que se encarga de minimizar los picos de tensión que quedan luego de la rectificación.

LA REPARACION

Hemos procedido a retirar la plaqueta completamente porque el diseño no nos permitirá trabajar cómodamente en la placa ni hacer las mediciones pertinentes.

Cuando tenemos la placa liberada de todas sus conexiones, lo primero que hacemos es revisar los capacitores electrolíticos que ya sabemos que son sospechosos y luego de medir todos con el probador que vimos en una publicación anterior, encuentro que el capacitor de filtro de 47mf x 10v marcado como C9 se encuentra en malas condiciones.

Nos concentraremos ahora en un canal para lo cual procedemos a quitar la alimentación de la etapa de salida del otro canal. Para ello vamos a desoldar un puente marcado como T.P. (test point) en el circuito y lo mismo haremos en el canal a reparar, porque allí instalaremos un miliamperímetro en serie para medir la corriente de reposo.

Los puentes de los que hablo se alcanzan a apreciar en las fotos del lado del cobre y consisten en una chapita conectada por un extremo al colector del 2SA715 y soldada en el otro extremo a la vía de cobre que hace de negativo. Al desoldarla se corta la alimentación al par de transistores de salida y sirve además para intercalar allí un miliamperímetro para medir la corriente de reposo del par de salida.

Luego retiraremos el reóstato fallado y en su lugar soldaremos un preset multivuelta de forma que sea fácil de manipular. Además, conectaremos cables para una fuente de alimentación externa que entregue una tensión similar a la del aparato, cables para los parlantes y en la entrada un trozo de cable blindado de los que se usan para baja señal de audio, a donde llegará la señal senoidal de nuestro generador de audio que setearemos en 1000 c/s (1000 Ciclos/segundo = 1Kilociclo = 1kilohertz). Los cables de distintos colores para evitar dolores de cabeza van entonces soldados en los lugares previamente marcados con una microfibra indeleble.

Éste pequeño osciloscopio parece un juguete, pero es muy completo, con la posibilidad de ver no solo la forma de onda sino también su frecuencia, período, valor pico a pico, valor RMS, etc. Su frecuencia máxima llega hasta 18MHz y cuenta además con un generador de señal independiente que permite onda senoidal, triangular, diente de sierra, cuadrada, senoidal rectificada, trenes de onda y ruido blanco. Lo adquirí en China por menos de lo que piden aquí por una de las sondas de conexión que trae incluidas.

COMENZAMOS LAS PRUEBAS

LA DISTORSION DE CRUCE

Vamos a reducir deliberadamente la corriente de reposo de los transistores de salida con nuestro preset multivuelta hasta que se aprecie la distorsión de cruce. Se llama así porque un transistor deja de conducir antes de que la onda pase por el punto de cero volts y el otro comienza a conducir tardíamente o sea luego que pasó por el punto de cero volts.

Como les expresé anteriormente, esta distorsión es notable a muy bajo volumen, casualmente cuando nuestro oído es más sensible a la calidad del sonido.

EL RECORTE

Todo amplificador tiene sus límites y vamos a aprovechar éste que es de baja potencia para llevarlo cerca de sus límites fácilmente.

Para llevar un amplificador de potencia a sus límites, debemos estar seguros de que nuestros parlantes son capaces de soportar el maltrato y nuestros vecinos y mascotas también, pues no es agradable tener que soportar por ejemplo 25 watts de una señal de audio de 1000 c/s por el tiempo que nos lleve ajustar la simetría de dicha señal. Para evitar eso, hace tiempo me fabriqué una “carga fantasma”, que consiste en una resistencia de alambre capaz de soportar cierta potencia, con un valor muy cercano a 8 ohms, que es el valor más común usado en la salida de amplificadores de audio.

Todo amplificador de audio debe “ver” en su salida un valor de impedancia (parlante) o resistencia (la que vamos a utilizar en su reemplazo) cercano al valor para el que fue diseñado (8 ohms en éste caso) porque con potencia aplicada y si no posee ninguna protección en su diseño, se pueden producir picos de tensión que excedan las tolerancias de los componentes y la consecuente destrucción. Además, se estarían falseando las lecturas, porque la potencia se mide sobre una “carga” determinada.

Colocamos entonces la resistencia en reemplazo del parlante y volvemos a colocar el osciloscopio entre sus bornes de conexión. Previamente llevamos nuevamente la corriente de reposo a aproximadamente 9 o 10 mA y movimos deliberadamente el preset de 1 megohm para visualizar la forma de onda al recorte.

Y ustedes se preguntarán: ¿Eso es importante? La respuesta es sí, porque se trata de lograr la mayor excursión de señal en ambos semiciclos sin recorte para lograr la mayor potencia y la menor distorsión. Si en un semiciclo recorta antes y en el otro semiciclo sobra plata, el resultado final es que empieza la distorsión a menor volumen.

LOS PASOS FINALES

Apagamos la fuente y procedemos a desoldar el preset multivuelta para medir ahora con el multímetro en función óhmetro y reemplazaremos el preset multivuelta por una resistencia fija del valor comercial más cercano al valor medido.

Tuvimos suerte porque el valor comercial más cercano es 150 ohms, así que procedemos a instalar una resistencia de ese valor.

Encendemos la fuente, ahora con el parlante correspondiente nuevamente conectado para verlo funcionar en condiciones reales y vemos que la corriente de reposo con mínima señal está en aproximadamente 4,8 miliamperes y el osciloscopio nos muestra una señal sin distorsión de cruce.

Subimos el volumen y vemos una pequeña asimetría al recorte por lo que procedemos a retocar levemente el preset de 1 megohm.

CONCLUSION (NO TANTO)

Con esto damos por concluida la reparación del canal y todo lo que deberíamos hacer es repetir exactamente lo mismo en el otro canal y listo, peeeero, mientras trabajaba en éste canal, en un momento el amperímetro de la fuente me marcó de repente un consumo elevado y el clásico y nunca deseado ruido de alterna en el parlante del otro canal. C4G4M0S! Me dije, ¿Qué pasó?
Pero bueno, dejemos el problema del otro canal por ahora y veamos antes las fórmulas de donde obtengo la potencia RMS de salida.

UN POCO DE MATEMATICAS NO VIENE MAL

La ecuación para obtener la potencia erogada dice:

P=E x I (Potencia= Tensión x Corriente)

Eso significa que la potencia RMS (Root Main Square o traducido Raíz Cuadrada Media) también llamada Potencia Real o Efectiva, erogada por nuestro amplificador y aplicada al parlante, la obtenemos multiplicando la TENSION (eficaz) en bornes del parlante por la Corriente (eficaz) que circula por él. Para simplificar, acordemos que siempre estaremos hablando de una señal alterna tipo senoidal ya que si la forma de onda es distinta las ecuaciones tendrán otro formato y nuestros instrumentos tendrán dificultad para mostrar el verdadero valor RMS.

Afortunadamente nuestro osciloscopio nos muestra en pantalla en todo momento, la Tensión (E) RMS, entregada al parlante.

Nos falta saber la corriente (I), para lo cual deberíamos conectar un amperímetro en serie con el parlante. Esa acción añadiría una fuente más de error así que apelaremos a la Ley de Ohm y reemplazaremos la variable I por su equivalente según la ley de ohm.

I=E/R (Corriente= Tensión/Resistencia)

Donde E de nuevo es la Tensión RMS que nos da el osciloscopio y R es la resistencia (o impedancia porque hablamos de alterna) del parlante que también es conocida y es de 8 ohms, reemplazando nos queda:

P= E ²/ R (Tensión eficaz al cuadrado / Resistencia)

Entonces reemplazando por valores que teníamos anteriormente:

P= 1.02V² / 8 ohms = 0.135 Wrms

EL OTRO CANAL

Como les decía anteriormente, en algún momento falló el reóstato del canal en espera y aunque la tensión en la etapa de salida estaba desconectada, su falla afectó al excitador clase A 2A92 que directamente se quemó, evidenciado por el fuerte y picante olor a epoxi recalentado del encapsulado.

Como la víctima era muy evidente por su olor y temperatura, procedí a retirarlo inmediatamente y al medirlo comprobé que ya no era más un transistor.

REPARACION DEL CANAL QUEMADO

El canal quemado quedó en espera mientras reparaba el primero y ahora luego de reemplazar el transistor por uno de iguales características, procedí a aplicar el mismo procedimiento que antes, quedando también en perfectas condiciones operativas.

LA FUENTE

Ambos diodos se encuentran en buen estado pero estéticamente mal, entonces por el poco costo que agregan, también los cambiaremos.
Le colocamos 2 1N5404 que soportan 3 amperes de corriente directa y 400 volts de pico inverso, más que holgados para esta fuente, pero es lo que tenía a mano.

PROCEDIMIENTOS FINALES

Con los componentes de la fuente nuevos, nos aseguramos del funcionamiento correcto de acuerdo al diseño el fabricante.

Conectamos una pata del cable de alimentación directo al transformador y la otra a la llave interruptora tipo tecla que va a ir ubicada en el frente y retornamos al transformador, todo debidamente aislado para evitar accidentes.
Luego, una vez reinstalada la plaqueta en el gabinete, conectaremos un LED indicador de encendido en la parte de baja tensión, todo de acuerdo a lo que indica el plano en rojo.
Se observa además que cambié los conectores DIN de parlantes macho por otros hembra, de acuerdo a una codificación de salida de parlantes usada en la época para amplificadores norma europea.

PEQUEÑA RESTAURACIÓN

El frente de zamak está bastante despintado y afectado por el óxido que en este material se evidencia como un sulfato. Vamos a intentar mejorarlo.

Previamente agrandamos el orificio para el montaje de la llave e hicimos otro orificio para el LED. Procedemos a enmascarar y le damos una mano de negro mate, dejamos secar, lijamos y damos otra mano. No quedó al 100%, pero no se ve tan mal como antes.

Montamos la plaqueta en el frente y el conjunto en el gabinete. Reconectamos la placa correctamente, pero antes despintamos las inscripciones que nos servían de ayuda y con un pincel Nro. 10 de cerda gruesa y thinner, redistribuimos la resina de colofonía y aparte de verse más prolija, queda totalmente protegida de la oxidación.

Una vez que verificamos que todo funciona correctamente, procedemos a poner la tapa superior y a pensar en la próxima reparación.

CONCLUSION FINAL

Este pequeño amplificador, aunque hoy parece de una potencia despreciable, es una buena y económica alternativa para los que desean disfrutar del sonido vintage siempre que lo usemos en un recinto pequeño y con unos bafles de buen rendimiento.
Está preparado para recibir cualquier fuente de señal como decks de cassettes, CD, sintonizadores, bandejas tocadiscos con cápsula cerámica o magnética preamplificada, grabadores de cinta abierta, etc.

Quise mostrar entonces esta reparación, porque el problema es repetitivo y afectó a los dos amplificadores de mi propiedad y a uno que reparé hace unos años.
Seguramente todos los amplificadores que tienen estos reóstatos más tarde o más temprano han sido afectados y dejados de lado. Ahora, alguien que lo tenga arrumbado lo puede volver a la vida y disfrutar del sonido Vintage que provee.
Hasta la próxima y cordiales saludos.

Agradecimiento (Por Lucas Lopardo)

Una vez más, Alberto, nos regala una impecable nota nutrida de mucho conocimiento y fotografías para que cualquier entusiasta de la electrónica pueda llevar a cabo sus reparaciones y aprender en el camino.

Por supuesto, la nota es lo que está a la vista, lo más evidente. Pero quiero hacer hincapié en algo que quizás pase desapercibido. Escribir una nota con tanto detalle, fotografías y conocimiento técnico lleva mucho tiempo. Hacer la reparación que Alberto hizo puede ser un trabajo mucho más rápido y sencillo si solo hace eso, repararlo. Sin embargo, cuando además decidimos documentar cada uno de los trabajos, tomar fotografías y luego tomarnos el tiempo para escribir, el trabajo se multiplica exponencialmente.

Claramente, este aumento de trabajo, y requerimiento de lo más preciado que tenemos, nuestro tiempo, solo se puede dar cuando uno tiene una alta vocación de servicio, no solo por la electrónica y la docencia.

La palabra gracias, no por cotidiana deja de describir un sentimiento genuino, por eso voy a decir en esta oportunidad “Muchas Gracias Alberto” es un lujo contar con tu presencia en el sitio.