Fuente de alimentación de un amplificador de guitarra

Vamos a empezar con una serie de artículos en los que haremos una descripción, sin entrar en cosas técnicas de difícil entendimiento, de cada una de las partes que componen un amplificador para guitarra o bajo. En el primer artículo vamos a conocer la fuente de alimentación.

La fuente de alimentación es la parte encargada de convertir la tensión alterna de la red eléctrica, en una o varias tensiones, que pueden considerarse a efectos prácticos como continuas. Éstas tensiones serán necesarias en diversos puntos del amplificador para su correcto funcionamiento.

La fuente de alimentación está compuesta de los siguientes elementos: transformador, rectificador, filtro, regulador y salida.

El transformador es el elemento que se encarga de elevar o reducir la tensión alterna que nos llega de la red eléctrica para llevarla a unos niveles que nos interesen. En un amplificador a válvulas necesitamos típicamente cuatro niveles de tensión: la alta tensión ( valores entre 300 y 365v de alterna son comunes ), la tensión de alimentación de filamentos para válvulas de previo y de potencia ( típicamente 6,3v de alterna ), una tensión de alimentación para los filamentos de la válvula rectificadora ( típicamente 5v de alterna ), y una tensión negativa para el bias de la etapa de potencia ( por ejemplo 60v de alterna ). En un transformador hay dos partes diferenciadas: a) La parte que recibe los 230v de la red eléctrica que se llama primario, y b) la parte que proporciona las tensiones que acabamos de citar se llama secundario. En la figura 1 tenemos el símbolo del transformador y un ejemplo de las tensiones en el primario y secundario.

El rectificador convierte la corriente alterna en continua. Esto puede hacerse mediante diodos de estado sólido o mediante válvulas rectificadoras. En nuestro ejemplo utilizaremos diodos de estado sólido. Recordemos que una señal alterna está formada por dos semiciclos, el semiciclo positivo y el negativo, formando en su totalidad un ciclo completo.

Existen dos tipos de rectificación: de media onda (figura 2) y de onda completa (figura 3). Se llaman así porque el primero sólo utiliza uno de los semiciclos de la señal alterna, y el segundo utiliza ambos semiciclos. Dentro del rectificador de onda completa podemos encontrar dos configuraciones: a) con transformador con punto medio y b) con puente doble de Graetz.
En realidad, con el rectificador no conseguimos que la señal alterna a la salida tenga un valor constante, lo que se consigue es una señal con forma de pulsos como la que podemos ver el las siguientes figuras (figura 5 y 6).

En la figura 4 podemos ver la señal de entrada al rectificador con forma senoidal:

En la figura 5 podemos ver la salida rectificada en media onda, en donde se aprecia que solo tenemos señal en el ciclo positivo de la señal de entrada.

En la figura 6 podemos ver la salida rectificada en doble onda, donde se puede apreciar que tenemos señal para el ciclo positivo y negativo de la señal de entrada
Como podéis ver en las gráficas, esta señal aún dista bastante de parecerse a una señal de valor continuo que es la que necesita nuestro amplificador. Para conseguirlo, hemos de incorporar otro paso conocido como filtrado.

El Filtrado se hace mediante un condensador situado justo a la salida del rectificador y que se encarga de suavizar la bajada a cero que observamos en las gráficas anteriores. Para los ejemplos hemos tomado un condensador de valor 100uF, un valor muy común en amplificadores a válvulas.

En la figura 7 y 8 podemos ver el filtrado para rectificador de media onda: Se observa, superpuesta a la señal rectificada, la señal una vez filtrada.

En la figura 9 podemos ver el efecto del filtrado para rectificador de doble onda: Se observa, superpuesta a la señal rectificada, la señal filtrada.

Los más observadores os habréis dado cuenta de que en la señal filtrada hay una pendiente que empieza con un valor de Vmax y alcanza otro valor menor. Esa diferencia se conoce como Rizado y puede disminuirse haciendo que el valor del condensador de filtrado sea mayor, por ejemplo de 220uF. La señal filtrada se parecerá más a una señal continua. Hay puntos del circuito en donde necesitaremos valores de tensión más pequeños o una tensión con menor rizado por ser puntos más sensibles. En estos casos se utilizan las redes LC compuestas por un choque ( o bobina ) y un condensador, y las redes RC compuestas por una resistencia y un condensador.

En la figura 10 podemos ver un ejemplo práctico de utilización de una red LC y rectificador en doble onda:

En la figura 11 vemos el resultado en el rizado que tiene la incorporación de una red LC. La señal azul es la señal rectificada, la señal en rojo es la señal filtrada, y la señal en verde es la señal una vez aplicada la red LC. Se observa como, tras unos milisegundos, la señal se estabiliza y ya es casi constante o continua. Con un nivel de rizado menor que antes.
En la figura 12 podemos ver un ejemplo práctico de utilización de la red RC junto con la red RC, con la finalidad de reducir el voltaje y mejorar aún más el rizado.

En la figura 13 podemos ver el resultado en el filtrado al añadir la red RC, tomamos R1 con un valor típico de 10K. La señal en color verde representa la señal obtenida después de la red RC. Vemos como se convierte cada vez en algo más parecido a una línea recta de valor continuo. Al mismo tiempo vemos como el valor de tensión se ha reducido debido a la resistencia de 10K. Si hubiéramos puesto un valor menor, la reducción sería menor o si fuera un valor mayor, la reducción sería mayor.

Podemos seguir añadiendo redes RC con el fin de conseguir tensiones de otros valores para otros puntos del circuito. En la figura 14 se ha añadido otra red RC formada por R2 y C4.

El Regulador de tensión es un circuito integrado con tres terminales o patas (entrada, salida y referencia) que se emplea para conseguir una tensión estabilizada. Consigue un valor estable en la salida aunque a su entrada haya un valor no constante dentro de unos límites marcados por el circuito integrado. Normalmente su aplicación es para alimentar circuitos de conmutación en los cambios de canal en los amplificadores. Los circuitos de conmutación suelen llevar relés, optoacopladores, transistores, etc. Que necesitan tensión continua para su funcionamiento. Al regulador le entra una señal rectificada en media onda o en onda completa y filtrada, y a su salida se obtiene una señal continua estabilizada. El terminal de referencia suele conectarse a masa.

En el mercado encontramos reguladores típicamente de 5V, 6V, 12V, 24V y sus respectivas versiones para voltaje negativo. También existen reguladores ajustables que permiten variar la tensión de salida a nuestro antojo.

Las imágenes van del 1 al 14 de arriba abajo e izquierda derecha.

E. Miralles