Las placas de circuito impreso de los amplificadores desempeñan un papel fundamental en el proceso de diseño de determinados dispositivos electrónicos. La placa de circuito impreso del amplificador suele denominarse el corazón del amplificador, ya que contiene componentes que aceptan una señal.

El amplificador aumenta su potencia haciendo pasar la señal a través de un circuito integrado, un transistor o un tubo con corriente adicional procedente de una fuente de alimentación. Los amplificadores son útiles en una amplia gama de cosas, incluida la producción de sonido; por eso están presentes en los dispositivos de producción de sonido.

Las placas de circuito impreso o PCB tienen diferentes tamaños y capacidades, pero todas ellas suelen contener componentes soldados a un sustrato. La mayoría de las veces, los ingenieros suelen ignorar la disposición de una PCB en el problema del diseño de circuitos.

De ello pueden surgir diferentes problemas, como que el esquema del circuito sea correcto pero no funcione o funcione a bajo rendimiento. En este artículo, hablaremos de lo que es una placa de circuito impreso de amplificador, sus funciones y características, y cómo cablear el diseño.

¿Qué es una placa de circuito impreso de amplificador?

Una placa de circuito impreso de amplificador (o PCB de amplificador) es una placa de circuito que produce una señal mejorada alimentada en los terminales de entrada. Naturalmente, una placa de circuito impreso de amplificador cuenta con componentes electrónicos que pueden aceptar una señal y son capaces de mejorar la fuerza del amplificador.

Para ello, hacen pasar la señal introducida en los terminales a través de un tubo o transistor. Las placas de circuito impreso de los amplificadores, como las que se utilizan en los dispositivos de audio profesionales o en los sistemas de audio domésticos, suelen ser muy grandes, y llegan a medir hasta 100 pulgadas cuadradas. Sin embargo, su diseño ultracompacto es lo que lo diferencia de un amplificador de guitarra o de los amplificadores de audio utilizados en la fabricación de sistemas de cine en casa.

La mayoría de las veces, los PCB carecen de un componente muy esencial: la fuente de alimentación; en los amplificadores alimentados por baterías, la batería suministra la energía. Sin embargo, la mayoría de los pequeños amplificadores utilizan o integran una fuente de alimentación externa. Las placas de circuito impreso para amplificadores son de dos tipos principales: los amplificadores de audio y las placas para amplificadores de potencia.

¿Qué importancia tiene una placa de circuito impreso de amplificador de audio?

Un amplificador de audio es ese sencillo diseño de circuito necesario para amplificar una señal de audio recibida de dispositivos como micrófonos o altavoces. El amplificador es muy crucial en el diseño de un amplificador de audio o amplificador Wi-Fi; el diseño del circuito debe generar y mejorar la señal. Si hay una mala configuración, puede significar condensadores dispersos, resistencias de fuga, diodos desiguales o deslizamientos de tensión durante la fase de la placa de circuito impreso del amplificador.
La placa de circuito impreso del amplificador genera una variación potenciada de una señal de entrada que se ha cargado en su puerto de entrada. Es fundamental acertar en la configuración de un amplificador de audio o Wi-Fi para no arruinar todo el proyecto.

¿Qué es la disposición de una placa de circuito impreso de un amplificador?

El layout de una placa de circuito impreso de un amplificador se refiere a un dibujo gráfico de los diseños de los cables de cobre realizados en el layout de una placa. En otras palabras, la disposición del diseño de PCB del amplificador es un dibujo esquemático de los patrones de cableado de cobre que se encuentran en las placas de circuito. La disposición del diseño se crea utilizando un constructor de PCB. Se trata de un mecanismo que permite al amplificador Printed Circuit Board potenciar cualquiera que sea la cantidad de señales de entrada cargadas en él.

En muchas situaciones, el amplificador Printed Circuit Board sirve como punto de acción principal para convertir las señales analógicas en señales digitales. En primer lugar, amplifican las señales; después, las analizan mediante un microprocesador para generar una salida. Los diseños de PCB de los amplificadores sirven de puente entre el receptor y los circuitos, ayudando a evitar señales no deseadas.

¿Cuáles son las ventajas del diseño de PCB de los amplificadores?

Se considera que el diseño de PCB de un amplificador tiene una calidad de energía y un bucle de retroalimentación mejorados. Además, son bastante fáciles y sencillos de montar, con sólo un pequeño número de piezas y una sola unidad. Además, los dispositivos de diseño de PCB de amplificadores retransmiten la mitad de una media onda; por lo tanto, dan lugar a una corriente completa necesaria para conducir la carga. Esto hace que la configuración del PCB del amplificador sea mucho más eficaz.

Además, la disposición de la placa de circuito impreso del amplificador se considera una solución alternativa, ya que el amplificador es capaz de eliminar la distorsión cruzada. Además, la disposición de la PCB del amplificador tiene una frecuencia mayor que otras; para obtener un 80% de fiabilidad, hay que confiar en las actividades de ajuste de la radiofrecuencia.

¿Cuáles son las desventajas de los diseños de PCB para amplificadores?

En algunas situaciones, las trazas de la placa de circuito impreso se instalan de forma incorrecta, lo que significa que hay que soldar regularmente durante la retirada y la sustitución de los componentes de salida. Como resultado, existe una gran posibilidad de causar daños en partes de la placa de circuito impreso o incluso de destrozar la estructura de la placa. Otro inconveniente es que los dispositivos de salida tienden a calentarse mucho, sobre todo si el sobrecalentamiento no se controla con disipadores de calor.
Además, los disipadores de calor sólo funcionarán si están correctamente instalados. El sobrecalentamiento es muy probable incluso si la placa de circuito impreso tiene un recorrido decente en sus puntuaciones. Además, como la placa de circuito impreso puede producir una corriente mayor, el sobrecalentamiento es inevitable en los amplificadores.

Convenciones para el trazado de placas de circuito impreso de amplificadores

Después de seleccionar cuidadosamente la colección adecuada de piezas para la placa de circuito impreso del amplificador, el siguiente paso crucial es la disposición. La disposición de la placa de circuito impreso es esencial, ya que permite que el equipo proporcione la salida óptima que se requiere para el sistema específico.

Por ejemplo, si quieres tener una estructura de sistema de cine en casa optimizada, necesitas unas 6 capas rellenas de epoxi. Si va a colocar una placa de circuito impreso, primero debe asegurarse de minimizar la conexión de los pines inversores.

Además, asegúrese de colocar el condensador de desacoplamiento lo más cerca posible de la patilla de alimentación. Si utilizas varios condensadores de desacoplamiento, asegúrate de que el condensador de desacoplamiento más pequeño se coloque lo más cerca posible de la patilla de alimentación.

Además, tenga cuidado de no colocar los viales entre las patillas de la fuente de alimentación y el condensador de desacoplamiento. Por último, pero no por ello menos importante, mantenga la ruta de enrutamiento lo más amplia posible; amplíela todo lo que pueda.

¿Cómo debe instalar la potencia de un plano?

Instale los planos de potencia con el grosor suficiente para llevar las necesidades del pin de alimentación existente hasta el límite. La mejor manera de hacerlo es trazar los planos hasta varios CI en la conexión en estrella, empezando por el CI de control de potencia. Diseñar el trazado de esta manera mitiga el impacto negativo en otros CIs que se crea por el intercambio de la misma línea de los CIs de alta conmutación.

Se recomienda utilizar transistores de derivación porque se ajusta a las necesidades de corriente de conmutación instantánea del diseño en cuestión. Además, los transistores de derivación ayudan a desprender las perturbaciones de ruido de tensión en los pines de control, lo que garantiza una fuente de alimentación estable y constante y una mayor eficiencia.

Colocar los condensadores cerca del pin apropiado en la capa superior ayuda a minimizar los inductores redundantes y la resistencia de enrutamiento. Considere el enrutamiento de los pines internos desde la capa inmediata a la capa superior para minimizar los efectos parasitarios donde el condensador de desacoplamiento es inaccesible.

La mejor posición del condensador

La forma de colocar el condensador es importante para evitar inductores espurios. El condensador debe colocarse lo más cerca posible de un determinado pin de la capa superior. Las resistencias y los inductores probablemente causarán picos de tensión por debajo o por encima de lo normal debido a las necesidades de corriente de conmutación. El pico de tensión es el resultado de la conmutación de las necesidades de corriente de las fuentes de alimentación.

La ondulación de la tensión y el impedimento de la actividad del sistema pueden ser causados incluso por los inductores debido al número repentino que se necesita. Además, otra forma de minimizar la inductancia y la resistencia parásitas es tener la ruta divergente de resistencia más corta.

Se espera que se coloque la tapa de desacoplamiento más pequeña cerca del pin de la unidad y esa distancia no debe superar 1 mm. Si hay tapas adicionales, deben colocarse lo más cerca posible de la clavija de la unidad.

Conmutador de señal y condensador de bomba de carga

Debe haber una redirección de las señales de conmutación constante del nodo SW, la salida de clase D y las señales que utilizan el rectificador de la fuente de alimentación de la placa. Esto es para permitir que se interfieran entre sí o con otra señal en el PC y también para evitar el acoplamiento u otras interferencias con las fuentes de alimentación. Sin embargo, no deben ser encaminadas en la misma capa que otras señales, especialmente si no hay protección de tierra entre las capas.

Para el condensador de la bomba de carga, debe haber una inductancia y una resistencia parásitas muy bajas entre el pin PVDD y el pin GREG/VREG. Además, debe haber una conexión inicial del condensador de la bomba de carga lo más cerca posible del pin PVDD (no plano). Utilice un enrutamiento grueso e inmediato para el enrutamiento de la señal para minimizar la parásita en el pin.

Transmisión de señales de salida de clase D y enrutamiento de señales digitales

Las señales de salida de clase D tienen que ser transmitidas en dos capas en un radio de al menos treinta millas. En cuanto a las especificaciones de EM, cada salida se dirige a sesenta millas de ancho hacia el altavoz. Si utiliza un filtro EMI, colóquelo lo más cerca posible de los pines de la unidad. Además, asegúrese de que las señales de salida están emparejadas en longitud entre sí para evitar daños por discrepancias en las resistencias de enrutamiento.

Mientras tanto, hay una forma específica en que las señales en formato digital deben ser enrutadas para proteger su dignidad y evitar conflictos con otras señales. Básicamente, hay que asegurarse de que las señales no estén conectadas a ninguna red de intercambio. Si esto ocurre, las señales digitales se emparejarán y empezarán a inyectar ruido.

¿Cuál es la diferencia entre las placas de circuito impreso normales y las de amplificación?

Las placas de circuito impreso normales y las placas de circuito impreso de amplificación son diferentes en muchos aspectos, incluyendo su fabricación. En una placa de circuito impreso normal, se utiliza la tecnología de agujeros pasantes o de montaje en superficie para montar los componentes de la placa de circuito impreso y perforar los agujeros en la placa de circuito impreso.

Sin embargo, en las placas de circuito impreso con amplificador, la fabricación se realiza mediante una captura esquemática, en la que se utiliza EasyEDA para colocar los componentes. Además, los aspectos físicos de la placa vienen determinados por la complejidad del circuito. Las placas de circuito impreso de amplificadores también vienen con placas de protección de altavoces, un rectificador de alta resistencia, una placa de amplificación de potencia y una protección contra cortocircuitos de salida.

La colocación de los componentes en una placa de circuito impreso para amplificadores requiere prestar atención a algunos factores muy cruciales, como los térmicos y los geométricos. Además, la entrada y la salida de potencia en las placas de circuito impreso de amplificadores funcionan en función de la respuesta de los transistores.

En general, la constante dieléctrica de una placa de circuito impreso amplificadora es mejor que la de una placa normal. No obstante, ambas PCB utilizan diagramas esquemáticos en su diseño, aunque una PCB normal puede diseñarse manualmente con una fotomáscara.

¿Cuáles son las características de las placas de circuito impreso de amplificación?

Las placas de circuito impreso de amplificadores tienen una alta impedancia de entrada, un ancho de banda limitado, una alta ganancia en bucle abierto y una baja impedancia de salida. La alta impedancia de entrada, por ejemplo, ayuda a que la tensión caiga por completo en el amplificador y ayuda a evitar la carga. Además, en las placas de circuito impreso de amplificadores, la señal se amplifica cuando la tensión cae, lo que puede provocar una pérdida de señal en el dispositivo alimentado.

Los PCB amplificadores pueden mejorar la potencia de una señal, que puede medirse entre los puertos de salida y de entrada. Además, la elevada ganancia en bucle abierto de los PCB amplificadores garantiza muchos niveles de retroalimentación. Lo más importante es saber ensamblar las características de estos circuitos para conseguir el soporte deseado a bajo coste.

Por lo tanto, tanto si trabaja en proyectos de aficionados, indicadores de leds, amplificadores de estudio, amplificadores de mosfet, ecualizadores gráficos, amplificadores de subwoofer, sistemas de cine en casa, amplificadores de audio u otros componentes estándar, las placas de circuito impreso de amplificadores son una gran elección. El voltaje de trabajo, la alta corriente, el tamaño compacto de la caja, el precio y otras características hacen que sea una elección adecuada.

Conclusión

Las placas de circuito impreso para amplificadores se utilizan y son beneficiosas en muchas aplicaciones; sirven para una amplia gama de propósitos. Para empezar, son los principales puntos de operación cuando se cambian las señales analógicas a señales digitales.

Las placas de circuito impreso de amplificación ayudan a mejorar la amplitud de las señales manteniendo otros aspectos como la frecuencia. Además, los PCB amplificadores pueden transformar las señales analógicas no sólo en señales digitales, sino también en ondas cuadradas, gracias a los transformadores que poseen y que permiten una conversión de la señal sin fisuras en el canal.

Con su alto voltaje y su elevada resistencia de salida, una placa de circuito impreso de amplificador ofrece una salida adecuada para accionar los altavoces, a la vez que proporciona los filtros necesarios para el coche, el transformador u otros componentes electrónicos que trabajan con él. Además, las placas de circuito impreso de amplificadores son esenciales para identificar la fatiga del metal; también ayudan en la limpieza por ultrasonidos y en la exploración por ultrasonidos. Las placas de circuito impreso de amplificadores, especialmente las que tienen un control de ganancia constante entre CC y CA, son muy útiles en los osciloscopios.