Amplificadores de 40 W a 200 W (ART1731)

Descrevemos a montagem de diversos amplificadores analógicos com transistores bipolares comuns fornecendo diversas potências, conforme a configuração. Os amplificadores são de excelente qualidade de som podendo ser usados em som doméstico, instrumentos musicais e diversas outras aplicações.

Se bem que os amplificadores digitais (Classe D ou PWM) tenham um rendimento muito maior e que, além disso, existam os que prefiram as versões lineares com MOSFETs de potência ou válvulas, muitos ainda gostariam de montar seu próprio amplificador bipolar de alta potência.

É para estes que fornecemos este artigo que aborda a construção de 10 versões diferentes de amplificadores com saídas complementares usando transistores bipolares e mais um pré-amplificador que se adapta a todos.

Os circuitos foram adaptados de documentação antiga com a substitui]ap dos transistores originais BD645 e BD646 por tipos mais fáceis de obter atualmente como os TIP120 e TIP125.

Lembramos aos leitores que o trabalho com este tipo de circuito, que envolve sinais de áudio e correntes intensas, exige experiência e habilidade, para se obter o desempenho esperado.

As características destes amplificadores são dadas pela tabela abaixo.

Potência de saída: 40 a 200 W PMPO – 10 a 50 W RMS

Impedância de carga: 4 ohms

Sensibilidade de entrada: 0,75 V a 1,1 V, conforme a versão

Distorção total: menor que o,5% (ver tabelas)

Faixa de frequencias: 30 Hz a 30 000 Hz

Mais informações: ver tabelas conforme a versão

As características do pré-amplificador são as seguintes:

Sensibilidade: 0,5 mV de entrada para 500mV na saída

Tensão máxima de saída: 2,5 V

Distorção harmônica total: inferior a 0,5%

Como Funciona

Os circuitos apresentados possuem configurações semelhantes (duas apenas) que, com a troca de valores de componentes produzem potências diferentes de saída.

Para cada versão também temos tensões diferentes de alimentação e dois tipos de fontes recomendadas.

Uma outra característica destes circuitos está no fato de termos dois tipos de alimentação.

Uma delas tem fonte simples, exigindo assim na saída um capacitor eletrolítico de valor elevado, enquanto que temos versões com fonte simétrica que dispensa o uso deste capacitor.

Na versão com fonte simples temos apenas um transistor como pré-amplificador enquanto que na versão com fonte simétrica usamos um par diferencial como pré-amplificador de entrada.

O emprego de transistores Darlington na etapa de saída das duas versões simplifica a etapa de excitação que pode usar transistores de baixa ou de média potência.

Na versão com fonte simples temos apenas um ajuste que é da corrente de repouso, enquanto que na versão simétrica temos um ajuste adicional da simetria do sinal feito no pré-amplificador.

Devemos ainda lembrar que uma garantia do bom desempenho é também a utilização de transformador de qualidade na fonte e a utilização de dissipadores apropriados para os transistores.

Montagem

Na figura 1 temos então a versão (A) para alimentação por fonte simples.

Figura 1 – Versão A com fonte simples

Para as diversas potências que podem ser fornecidas, temos a tabela abaixo que dá as tensões de alimentação, as correntes de repouso para ajuste e os valores de R2 e R4 que são variáveis, além da dissipação de R13 e R14.

 

A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa para a montagem

Observe que os transistores de potência são montados fora da placa e conectados com fios grossos, dado a corrente com que devem trabalhar.

Estes componentes devem ser fixados em dissipadores tendo pasta térmica entre eles e o metal do dissipador e, além disso, um isolador.

Observe que Q3 é colado com epóxi num dos dissipadores, pois ele serve como sensor de temperatura, regulando a corrente de repouso em sua função.

A fonte de alimentação simples para esta versão é dada na figura 3.

Figura 3 - Fonte simples para a versão A

O transformador depende da versão, conforme a seguinte tabela:

 

Veja que para a versão estéreo temos de montar dois amplificadores iguais, um para cada canal e, com isso, a corrente do transformador dobra.

Na montagem observe também as posições de todos os transistores e diodos.

Os resistores são todos de 1/8 W com qualquer tolerância exceto R13 e R14 que têm dissipação conforme a tabela.

Também temos Rx cujo valor depende da versão conforme a seguinte tabela.

 

As tensões de trabalho dos eletrolíticos são indicadas no diagrama e os alto-falantes usados devem suportar a potência de cada versão.

Para a versão B temos a seguinte tabela com as características e valores de componentes.

 

Para a versão B, com fonte de alimentação simétrica, temos o circuito completo mostrado na figura 4.

Figura 4 – Circuito para a versão B

A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Placa de circuito impresso para a versão B

Os cuidados com a montagem são os mesmos, apenas devendo ser observado que R3 e D1 devem ficar encostados um no outro e envolvidos com uma pelotinha de epóxi de modo a haver acoplamento térmico, o que não é mostrado no desenho da placa.

Para a versão B a tabela abaixo fornece os valore de Rx.

 

Na figura 6 temos a fonte de alimentação para a versão B.

Figura 6 – Fonte para a versão B

O transformador é o mesmo da versão A, observando-se apenas que o modo de retificação e filtragem para que sejam obtidas tensões positivas e negativas.

O pré-amplificador para as duas versões é mostrado na figura 7.

Figura 7 – Circuito do pré-amplificador

A placa de circuito impresso para o pré-amplificador é mostrada na figura 8.

Figura 8 – Placa para o pré-amplificador

Observe que o circuito inclui um controle de equilíbrio (balanço) para a versão estéreo.

Os principais cuidados com a montagem são a observação da posição dos componentes.

Os resistores são de 1/8 W com qualquer tolerância e os capacitores cerâmicos ou de poliéster.

Os cabos de sinais de áudio devem ser blindados para que não ocorra a captação de roncos.

Ajustes

Os ajustes são da corrente de repouso para a versão A e B e equilíbrio para a versão B.

Para a corrente de repouso use um multímetro na escala de correntes e ajuste o trimpot para os valores indicados.

Cuidado com este ajuste, pois se algo der errado com a montagem, o instrumento pode sofrer sobrecarga.

Assim, antes de fazer a medida, ligue o amplificador e verifique se não há sobreaquecimento de nenhum componente.

Para o ajuste da simetria o ideal é usar um osciloscópio e aplicar na entrada um sinal senoidal de 1 kHz.

Na saída deve ser ligado um resistor de 4,7 ohms x 20 W para servir de carga.