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7 Amplificadores de Áudio (ART1427)

Uma nova série de circuitos integrados para amplificadores de áudio faz parte do manual de especificações de produtos da Philips Components, atualmente pertencentes a NXP. Como atrativo especial deste manual destacamos o CD que contém todas as informações sobre componentes Philips que podem ser acessadas de forma completa a partir de qualquer computador que possua o Adobe Acrobat Reader ou que permita a sua instalação a partir do próprio CD que o contém. Neste artigo, para os leitores que não possuem o manual e que desejam conhecer os novos amplificadores de Philips, preparamos este artigo, tendo o trabalho adicional de projetar as suas placas de circuito impresso. (1997)

Além dos circuitos especiais de proteção, controles externos e regulagem sofisticada das fontes internas, uma das características mais importantes dos circuitos integrados de amplificadores de áudio modernos é o reduzido número de componentes externos que eles necessitam.

Fornecendo potências elevadas a partir de circuitos integrados que ocupam pouco espaço é possível projetar equipamentos de excelente desempenho e alta confiabilidade a um custo bastante baixo.

Os amplificadores que descrevemos neste artigo têm basicamente duas faixas de potência: um deles é de pequena potência sendo indicado para aplicações em que a fonte de alimentação é constituída por pilhas enquanto que os demais são circuitos de alta potência indicados para aplicações automotivas.

Como são circuitos de última geração, eles devem substituir com vantagens os tipos equivalentes de mesma faixa de potência até então usados na maioria dos projetos.

Para os leitores do Brasil, interessados na montagem de qualquer um dos projetos, dada a constante dificuldade em se obter componentes (de qualquer tipo) e também o fato de que estes circuitos integrados são relativamente novos, recomendamos que, antes de iniciar seu trabalho verifique antes a disponibilidade do circuito integrado no mercado especializado local.

Através do site da Mouser Electronics é possível comprar o componente, sem precisar de cartão internacional ou dolar para tal compra.

 

TDA8542

Datasheet do TDA8542

Este é um pequeno amplificador de áudio estéreo com 1 watt de potência por canal, fornecido em invólucro DIL de 16 pinos, conforme mostra a figura 1.

 

Pinagem do TDA8542
Pinagem do TDA8542

 

 

Este circuito integrado pode operar com tensões de 2,2 volts a 18 volts sendo o valor típico de 5 volts o que o torna especialmente indicado para operar com circuito alimentados por pilhas e baterias.

Dentre as aplicações sugeridas pelo fabricante temos os amplificadores multimídia para PC, equipamentos portáteis de áudio e mesmo fora do setor de áudio ele pode ser usado no acionamento de servo-motores.

A potência de saída com uma carga de 8 Ω, alimentação de 5 volts e com uma THD de 10% é de 1 watt.

O circuito tem o seu ganho fixado por resistores externos e é protegido contra descargas estáticas.

Internamente o circuito possui amplificadores BTL que são ligados aos transdutores e também circuitos de mute e standby.

A condição de standby pode ser muito importante em certas aplicações em que o circuito deva permanecer ligado mas numa condição de baixo consumo

Na figura 2 temos um circuito de aplicação em que são alimentados dois alto-falantes de 8 Ω e em que a função standby é ativada por lógica externa.

 

Circuito BTL com cargas de 8 Ω
Circuito BTL com cargas de 8 Ω

 

 

O ganho é dado por duas vezes a relação entre R1 e R2 para o canal esquerdo e duas vezes a relação entre R3 e R4 para o ganho do canal direito.

No circuito dado como exemplo este ganho é de 10 vezes.

A placa de circuito impresso para este amplificador é mostrada na figura 3.

 

Sugestão de placa
Sugestão de placa

 

Observe a necessidade de se manter largas as trilhas para as linhas de alimentação e saída em vista da corrente maior.

Na figura 4 temos um circuito de aplicação para fontes de ouvido em que a configuração em ponte não é empregada.

 

Circuito para fone de ouvido com o TDA8542
Circuito para fone de ouvido com o TDA8542

 

 

Neste circuito o ganho é apenas uma vez a relação entre os mesmos resistores do caso anterior. Temos assim um ganho de 5 vezes para os valores dados.

A placa de circuito impresso para este amplificador é mostrada na figura 5.

 

Sugestão de placa.
Sugestão de placa.

 

 

Observamos também que a impedância dos fones é de 32 Ω.

Um outro ponto importante a ser observado neste circuito é que C3 influi na performance do sistema de rejeição de ripple da fonte que fica reduzida quando este capacitor tem seu valor igualmente diminuído.

 

TDA8560Q

Datasheet do TDA8560Q

Este é um circuito integrado para uso automotivo que fornece uma potência de 40 watts por canal em cargas de 2 Ω e que possui como recurso especial uma saída para diagnóstico de funcionamento que corresponde ao pino 12.

Como nos demais circuitos que estamos descrevendo, poucos componentes externos são necessários para se obter o amplificador completo.

O TDA8560Q é apresentado em invólucro SIL de 13 pinos com recursos para fixação do radiador de calor, conforme mostra a figura 6.

 


 

 

 

Características adicionais de destaque são seu ganho fixo, e a saída de diagnóstico que permite detectar distorção, curto-circuito e problemas de temperatura.

Para reduzir o consumo com a fonte ligada em condição de espera este integrado também possui a função standby/mute.

Temos ainda uma proteção contra descarga estática e para o caso da inversão de polaridade da alimentação.

O desagradável ruído que ocorre ao se ligar e desligar a alimentação é eliminado neste circuito por uma configuração interna especial.

A carga externa pode ser de 2 ou 4 Ω e a faixa de tensões de alimentação fica entre 6 e 18 volts, sendo o valor recomendado para funcionamento normal 14,4 V que corresponde ao ponto de máxima carga de uma bateria de carro comum.

Com carga de 4 Ω a potência por canal é da ordem de 25 watts.

Na figura 7 temos um circuito típico de aplicação observando-se que internamente temos dois amplificadores BTL para canal o que torna desnecessário o uso de capacitores de valor elevado em conjunto com os alto-falantes.

 

Circuito de aplicação do TDA8560Q
Circuito de aplicação do TDA8560Q

 

A montagem deste amplificador pode ser feita na placa de circuito impresso sugerida na figura 8.

 

Sugestão de placa
Sugestão de placa

 

 

As trilhas de alimentação e saída dos sinais para os alto-falantes devem ser largas em vista da intensidade da corrente drenada nos picos de potência.

A impedância de entrada deste circuito é de 30 k Ω (tip) e o ganho de tensão com realimentação é tipicamente de 40 dB.

Observe que apenas 4 capacitores e um resistor são necessários como componentes externos neste circuito.

 

TDA8564Q

Datasheet do TDA856

Temos aqui um circuito integrado indicado para aplicações automotivas que fornece potências de 24 watts por canal na configuração BTL ou 12 watts por canal na configuração convencional de terminal simples.

Este circuito integrado é apresentado em invólucro SIL de 17 pinos com recursos para fixação em radiador de calor, conforme mostra a figura 9.

 

TDA8564Q
TDA8564Q

 

 

Destacam-se como características mais importantes deste circuito a possibilidade de se operar tanto na configuração BTL como de terminal simples e também o ganho fixo.

O circuito de modo de operação selecionável mute/standby e além disso proteção contra curto circuito e proteção térmica e de inversão de polaridade da fonte de alimentação.

Na operação normal a alimentação indicada é de 14,4 volts, mas os limites especificados vão de 6 a 18 volts.

A impedância de entrada mínima é de 25 k Ω e para uma potência de saída de 24 watts com carga de 4 Ω temos uma distorção harmônica total de 10%.

O ganho fixo interno é de 41 dB (tip.) tanto na operação BTL como simples.

Apenas 5 componentes externos são necessários para se obter a configuração básica BTL que é mostrada na figura 10.

 

 

Circuito BTL de 24 W por canal com TDA8564Q
Circuito BTL de 24 W por canal com TDA8564Q

 

A montagem pode ser feita numa placa de circuito impresso como a mostrada na figura 11.

 

Sugestão de placa.
Sugestão de placa.

 

Como nos picos de áudio o circuito drena correntes intensas, as trilhas de alimentação e de conexão aos alto-falantes devem ser largas.

Este circuito também possui uma saída para diagnóstico de problemas.

O circuito para operação "sigle-ended" com 4 alto-falantes é mostrada na figura 12.

 

Circuito single-ended para o TDA8564Q
Circuito single-ended para o TDA8564Q

 

 

A placa de circuito impresso para este amplificador é mostrada na figura 13.

 

Sugestão de placa da figura anterior.
Sugestão de placa da figura anterior.

 

 

Novamente alertamos para a necessidade de se manter largas as trilhas de altas correntes, pois pelo contrário problemas de instabilidade de funcionamento ou ainda aquecimentos indevidos das trilhas podem ocorrer.

Neste circuito é preciso usar para cada alto-falante um capacitor eletrolítico de 1000 µF em série e além disso temos componentes adicionais pois além do capacitor de rejeição de ripple as entradas usadas são a inversora e a não inversora para cada canal, ou seja, o circuito de excitação vai precisar contar com um inversor de fase externo.

Um terceiro circuito de aplicação para o TDA8564 é mostrado na figura 14 e utiliza 4 alto-falantes fornecendo em cada canal 12 watts.

 

Circuito de 4 alto-falantes com o TDA8564Q
Circuito de 4 alto-falantes com o TDA8564Q

 

 

A placa de circuito impresso para este amplificador é mostrada na figura 15.

 

Sugestão de placa da figura anterior.
Sugestão de placa da figura anterior.

 

 

Também neste caso temos a necessidade de usar tanto as entradas inversoras como não inversoras para a entrada de sinal.

O destaque para este circuito é o sistema para rejeição de ripple da fonte que usa o diodo D1 e mais o capacitor de 100 µF ligado ao pino 4 do circuito integrado, além da necessidade de se utilizar apenas um capacitor eletrolítico externo de acoplamento aos alto-falantes em lugar de 4 como no circuito anterior.

A finalidade do diodo é reduzir a dissipação de calor pelo componente em caso de curto-circuito no capacitor de 2 200 µF ligado aos alto-falantes.

 

TDA8565Q

 

Este circuito integrado possui quatro amplificadores para uso independente num sistema de 4 x 12 watts para aplicação automotiva.

O circuito integrado TDA8565Q é fornecido em invólucro SIL de 17 pinos com recursos para fixação de radiador de calor.

Na figura 16 temos a pinagem deste circuito integrado.

 

Pinagem do TDA8565Q
Pinagem do TDA8565Q

 

 

Os principais destaques deste circuito integrado são a saída para interface de diagnóstico, a necessidade de poucos componentes externos e o ganho fixo interno.

Também podemos indicar a presença das funções mute/standby e a proteção contra curto-circuito, inversão de polaridade e térmica.

O circuito integrado é ainda protegido contra descargas eletrostáticas.

A alimentação é feita com tensão de 14,4 volts sendo os limites indicados pelo fabricante de 6 e 18 volts. A impedância mínima de entrada é de 50 k Ω, e a corrente quiescente total é de 88 mA.

Na figura 17 temos um circuito de aplicação para este componente, sugerido pelo próprio fabricante.

 

Circuito prático de 4 canais usando o TDA8565Q
Circuito prático de 4 canais usando o TDA8565Q

 

 

Observe a necessidade de se usar nesta configuração um capacitor eletrolítico de 1 000 µF para cada alto-falante e que são usados 4 alto-falantes, dois para cada canal.

A placa de circuito impresso para este amplificador é mostrada na figura 18.

 

Sugestão de placa do esquema da figura anterior
Sugestão de placa do esquema da figura anterior

 

A corrente elevada drenada nos picos de potência exige que algumas trilhas da placa de circuito impresso sejam mantidas largas.

 

CONCLUSÃO

Novas tecnologias são sempre agregadas aos circuitos integrados que vão sendo lançados.

Os novos circuitos integrados indicados para aplicações em áudio que descrevemos neste artigo não fogem à regra e sempre devem ser preferidos para projetos que precisam sempre ter o máximo desempenho que é possível obter.

Se o leitor gosta de montar seus próprios sistemas de som ou se precisa de circuitos para uma aplicação comercial ou profissional deve analisar bem os circuitos aqui sugeridos antes de fazer sua escolha.

Eles podem ser a melhor solução apresentada no dias de hoje.

 

Referências:

* Semiconductor for Radio and Audio System - Integrated Circuit - Data Handbook IC01 - 1997

 

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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