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Amplificador de 160 W pmpo e Pré Amplificador (ART1954)

Um dos maiores problemas que os montadores de amplificadores encontram, e que nem sempre é fácil de resolver, a a escolha de um pré-amplificador de características compatíveis. Sem o pré conveniente o amplificador não tem seu desempenho normal, operando com menor potência de saída e até instabilidades. Reunindo as excelentes características de um pré-amplificador que publicamos neste site com um bom projeto de amplificador de potência integrado, com divisor ativo (saídas separadas para graves e agudos), chegamos a uma configuração que: pode ser considerada ideal para quem deseja ter um som de alta qualidade no lar. Com entradas para diversas fontes de sinais, saída para gravação, controle de tom e balanço, agudos independentes e amplificação em canais separados, este circuito fornece 80 W PMPO por canal (20 Wrms; e um excelente sem. E com o uso de boosters ou mesmo a duplicação das etapas de áudio podemos levar o sistema a uma configuração quadrifônica, com o dobro da potência.

Os amplificadores de potência de áudio normalmente exigem sinais de intensidades algo elevadas e, além disso, são dotados de apenas uma entrada para esta finalidade.

Assim, eles normalmente são projetados para operar com um pré-amplificador externo ou ainda outra fonte de sinal de características fixas, bem definidas, sem a qual não fornecem sua potência máxima.

Além de uma etapa que proporcione o sinal que o amplificador precisa para funcionar a plena potência, devemos ter ainda um controle de tom e volume, além de um eventual controle de balanço.

O projeto que descrevemos neste artigo tem todos estes recursos e algo mais: com um excelente desempenho e entradas de acordo com os níveis de sinal usualmente encontrados em equipamentos comerciais (inclusive CD players), ele possui um amplificador de potência com canais independentes de amplificação para agudos, e graves/médios.

Dependendo da sua habilidade em montá-lo numa boa caixa metálica de aparência e acabamento esmerados, certamente ele poderá passar por um equipamento de marca famosa quando colocado em seu deck.

Lembramos, entretanto, que se trata de montagem de áudio que envolve setores de sinais fracos de uma parte e em outros setores de altas correntes, o que significa que o leitor interessado na sua elaboração deve estar apto a trabalhar com estes circuitos.

Trilhas bem planejadas e sem falhas, cabos blindados para os sinais e com malhas devidamente aterradas, conexões perfeitas, contatos térmicos bem feitos dos integrados com os radiadores são fundamentais para se obter o desempenho a altura das características originais do projeto.

Também observamos que o sistema admite certa versatilidade para a etapa final. Isso quer dizer que a partir do ponto A do circuito, onde entra o amplificador final de potência, podem ser feitas trocas com a substituição por circuitos mais potentes, desde que o dimensionamento da fonte seja observado ou devidamente alterado.

Lembramos apenas que a nova etapa deve operar com tensões entre 14 e 35 V, já que esta é a faixa admitida pelo circuito integrado 7812 que fornece a alimentação para o pré-amplificador.

 

Características

Tensão de alimentação: 110/220 Vc.a.

Potência de saída:

Agudos – 20 W rms (40 W PMPO)

Médios/Graves – 20 W rms (40 W PMPO)

Potência de saída total (4 canais): 160 W PMPO ou 40 W rms

Carga: 2 a 8 ohms

Frequência de transição do amplificador: 2 kHz

Distorção harmônica total: 1%

Corrente contínua em repouso por canal: 160 mA

Resposta de frequência: 40 Hz a 20 000 Hz

Eficiência do amplificador: 60 (tip.)

Consumo do pré-amplificador por canal: 4 mA

Sensibilidade da entrada magnética: 10 mV

Tensão de sinal da saída do pré: 4 V rms

 

Na figura 1 temos um diagrama em blocos de nosso projeto.

 

   Figura 1 – Diagrama de blocos do aparelho
Figura 1 – Diagrama de blocos do aparelho

 

Na entrada do pré-amplificador temos uma rede de resistores calculados de tal forma a corresponder às características das fontes de sinais externas. Uma chave seleciona estes resistores conforme o tipo de sinal que está sendo amplificado.

A chave utilizada é dupla para cada canal, pois ao mesmo tempo que seleciona a rede atenuadora de entrada também seleciona uma rede de equalização no circuito de realimentação do pré-amplificador formado por Q1 e Q2 .

Assim, para a entrada Fono (toca-discos) temos a equalização RIAA. Para a entrada de gravador temos a NAB e para as demais uma resposta Linerar, controlando-se apenas o ganho total.

Os sinais selecionados são amplificados por Q1 e Q2 que formam um circuito de alto ganho. O primeiro transistor (Q1) deve ser um componente de alto ganho e baixo nível de ruído, como o BC549, dado o tipo de sinal que encontramos neste ponto do circuito.

A presença de ruídos neste ponto do circuito, como os gerados pelos componentes, teria um efeito em cascata, pois haveria uma enorme amplificação nas etapas seguintes. Neste ponto do circuito é interessante usar resistores de filme metálico, que têm menor nível de ruído que os resistores de carbono.

Após a amplificação por esta etapa, o sinal é aplicado já com uma intensidade máxima de 400 mV a um controle de volume que consiste no potenciômetro logarítmico P1.

Do controle de volume o sinal tem nova amplificação antes de ser levado ao controle» de tonalidade do tipo Baxandall.

Neste circuito temos duas redes que separam os sinais em duas gamas, controladas pelos potenciômetros P2 (graves) e P3 (agudos). Este circuito forma um elo de realimentação que ajusta as faixas de graves e agudos amplificadas pelo transistor Q4.

Veja que o sinal que até agora vinha aumentando de intensidade por sucessivas amplificações sofre uma queda para 4 mV apenas no controle de tom, ele volta a ter os 400 mV no coletor dê Q4.

Para que você tenha uma ideia das amplitudes dos sinais encontrados nos diversos pontos do circuito, damos a seguir uma tabela. Ela será da grande utilidade para que seja conferido o funcionamento do aparelho depois de montado.

 


 

 

No ponto A termina o bloco de pré-amplificação e tom, começando então o bloco amplificador de potência.

Este bloco tem então na sua entrada um separador de sinais formado por um filtro passa-baixas com R40 e C37 e um filtro passa altas com base em C25 e P5.

Os sinais correspondentes aos graves e médios entram então no TDA2005S via pino 5, aparecendo amplificados no pino 6, de onde são levados ao woofer.

Já os sinais correspondentes aos agudos entram na outra metade do TDA2005S pelo pino 1 e aparecem amplificados no pino 10, de onde são levados ao tweeter.

A fonte de alimentação para o circuito pode ser dividida em dois setores: o primeiro, sem regulagem, para a etapa de potência, e o segundo, com 12 V obtidos de um circuito integrado 7812, para o pré-amplificador.

Com esta divisão, o transformador pode ser dimensionado para ter tensão suficiente e corrente para alimentar eventuais etapas de maior potência, como por exemplo tornando como base o TDA1514, que fornece 40 W rms ou 160 W PMPO por canal, o que resultaria num sistema de 320 W PMPO para a versão estéreo.

 

MONTAGEM

O diagrama completo de um canal mais a fonte de alimentação para os dois canais é mostrado na figura 2.

 

Figura 2 – Diagrama completo do sistema
Figura 2 – Diagrama completo do sistema

 

Damos três placas de circuito impresso separadas, de modo a facilitar a instalação numa caixa. Uma corresponde aos dois canais do pré-amplificador e fonte de 12 V.

As outras placas correspondem aos dois amplificadores com divisores ativos.

Estas placas são mostradas na figura 3.

 


 

 

 

Figura 3 – Placas para a montagem
Figura 3 – Placas para a montagem

 

Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho iguais ou maiores que as indicadas na lista de material.

 

A chave seletora de sinais de entrada tanto pode ser rotativa como de teclas.

Na figura 4 mostramos o modo de se fazer as ligações para uma chave do tipo rotativo.

 

Figura 4 – Ligação da chave de entrada
Figura 4 – Ligação da chave de entrada

 

Os fios que vão dos jaques de entrada e saída de sinais às entradas e saídas da placa devem ser blindados, com as malhas devidamente aterradas.

Os capacitores de menor valor (menos de 1 uF) podem ser de poliéster metalizado ou cerâmicos. Os resistores de R1 a R23 devem ser preferivelmente de película metálica, de modo a se evitar a geração de ruídos no próprio circuito.

Os transistores são de tipos comuns, mas podem ser usados equivalentes.

Os potenciômetros também são comuns, observando-se que todos, menos o de balanço, são duplos, pois devem controlar os sinais dos dois canais.

Os circuitos integrados dos amplificadores de potência devem ser dotados de bons radiadores de calor.

Observe que as trilhas que correspondem a esta parte do circuito, e que conduzem correntes mais intensas, devem ser mais largas. A manutenção desta largura é muito importante no sentido de se evitar instabilidades e distorções.

O transformador será fixado na caixa metálica, já que ela serve de terra para sua carcaça, evitando assim a propagação de roncos.

O LED é opcional, e o fusível será instalado em suporte na parte posterior da caixa, com acesso pelo lado externo.

 

PROVA E USO

Para testar o aparelho ligue como carga alto-falantes apropriados: veja que a caixa deve ter acessos separados para woofer e tweeter, sem o divisor de frequência, pois o divisor é ativo neste projeto.

A potência dos alto-falantes deve estar de acordo com a potência desenvolvida pelo circuito.

Ligando a alimentação, abra o volume verificando se não ocorrem roncos excessivos. Se isso acontecer, verifique os aterramentos das blindagens dos cabos de entradas.

Encurte alguns destes fios se julgar necessário. Depois, aplique na entrada apropriada o sinal de alguma fonte, selecionando-a pela chave S1. Os sinais devem sair puros. Verifique então a atuação dos controles de tom, balanço e de agudos, separado para o tweeter.

Se notar anormalidade pode ser usado um injetor de sinais, um seguidor de sinais ou ainda um osciloscópio.

O uso do Osciloscópio será interessante, pois permitirá acompanhar os sinais pelo circuito, medindo-se sua intensidade e verificando-se sua fidelidade. O sinal injetado de um gerador de áudio com saída senoidal de 1 kHz será interessante para esta prova.

Será também importante verificar o consumo da etapa amplificadora e se ela não aquece excessivamente em repouso, o que é sinal de problemas.

Comprovado o funcionamento é só fechar o aparelho definitivamente em sua caixa e utilizá-lo.

 

(O material que não é da fonte – que inclui C1, D1, D2, C33, R47, LED e transformador - deve ser duplicado na versão estéreo).

Semicondutores:

Cl1 - 7812 - circuito integrado regulador de tensão

CI2 - TDA2005S (Não serve o M) - circuito integrado amplificador

D1, D2 - 1N5404 - diodos de silício

Q1 - BC549 - transistor NPN de baixo ruído

Q2 a Q4 - BC548 ou equivalente - transistores NPN de uso geral

LED - LED vermelho comum

 

Resistores (1/8 W, 5%):

R1, R5 - 47 k ohms

R2, R4 - 470 k ohms

R3, R5, R35 - 39 K ohms

R7, R5 - 1 M ohms

R9, R18, R41, R43 – 1 k ohms

R10, R23 – 1k5 ohms

R11, R21 – 68 k ohms

R12, R33 - 470 ohms

R13 - 150 K ohms

R14, R26, R27 – 220 k ohms

R15, R24, R25, R29, R30, R32, R40 -' 10 k ohms

R17 - 820 k ohms

R18 - 82 k ohms

E19 - 2,2 k ohms

R20 - 180 k ohms

R22 - 15 k ohms

R28, R39 - 4,7 k ohms

R31 - 33 k ohms

R34 - 330 k ohms

R36 - 6,8 k ohms

R37 - 560 ohms

R38 – 270 ohms

R42, R44, - 10 ohms

R45, R46 – 1 ohm

R.47 - 2,7 k ohms

R48 – 680 ohms

P1 - 100 ohms - potenciômetro duplo log (comum aos dois canais)

P2, P3 - 100 k ohms - potenciômetro duplo lin (comum aos dois canais)

P4 - 100 k ohms - potenciômetro simples Iin (comum aos dois canais)

P5 - 10 k ohms - potenciômetro simples log (comum aos dois canais)

 

Capacitores: (tensão mínima especificada para os eletrolíticos; para os demais, de poliéster ou cerâmicos, 50 V ou mais de tensão de trabalho)

C1 - 220 pF - cerâmico

C2, C4, C7, C16: C18, C19 - 47 uF - eletrolíticos de 16 V

C3 - 1 uF - eletrolítico de 25 V

C5 - 3,9 nF - cerâmico ou poliéster

C6 - 1 nF - cerâmico ou poliéster

C8, C11, C20, C21- 10 uF - eletrolíticos de 16V

C3 - 150 pF - cerâmico

C10, C26, C32, C33 – 100 nF – poliéster

C12, C13 - 33 nF - cerâmicos ou poliéster

C14, C15 - 2,2 nF - poliéster ou cerâmicos

C17 - 1,8 nF - poliéster ou cerâmico

C25 - 5,6 nF - cerâmico

C23 - 100 pF - cerâmico

C24, C27, C28, C29, - 2,2 uF – eletrolíticos de 16

C22, C30, C31, C35 - 100 uF – eletrolíticos de 16 V .s

C34 – 2 200 uF - eletrolítico de 25 V

C33- 4 700 uF - eletrolítico de 25 V

C37 - 56 nF - cerâmico

 

Diversos:

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de

12+12 V x 5 A.

F1 - Fusível de 3 A

S1 - interruptor simples

S2 - Chave de 4 pólos x 4 posições – ver texto

J1 a J4, - jaques RCA

Placa de circuito impresso, radiadores de calor para os Cls, caixa de metal para o amplificador, cabo de alimentação, suporte de fusível, botões para os potenciômetros, terminais de saída para os alto-falantes, fios blindados, fios, solda etc.

 

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