Pré Amplificador Balanceado Para Microfone (ART2202)

Este excelente circuito pode ser usado com microfones de alta impedância em aplicações, tais como: Mesas de som, Mixers, Estações de rádio, etc. O balanceamento das entradas reduz a possibilidade de captação de zumbidos com cabos de microfones longos. O circuito é alimentado com fonte simétrica de 12 V e possui uma impedância de entrada de aproximadamente 10 k.

Apresentamos neste artigo, a montagem de um excelente, porém simples pré-amplificador para microfones com impedâncias acima de 5k e que pode excitar facilmente a maioria dos amplificadores com uma saída entre 300 mA e mais de 3 Volts.

A distorção do circuito é extremamente baixa, da ordem de 0,05% na faixa de 100 Hz a 10 kHz o que o torna ideal para aplicações profissionais, como por exemplo, mesas de som, mixers, etc.

O uso de um amplificador operacional com uma altíssima rejeição de ripple em uma configuração diferencial, nos permite elaborar um amplificador diferencial para microfone, com entrada balanceada o que resulta numa grande imunidade a captação de zumbidos pe-los cabos longos que são usados em determinadas aplicações.

A alimentação do circuito é simétrica, mas devido ao baixo consumo de corrente e a não necessidade de regulagem, uma fonte relativamente simples pode ser elaborada para o circuito.

 

Características

Faixa de frequências: 10 Hz a 15 kHz

Ganho de tensão: 40 dB (aprox.)

Distorção: 0,05% (de 100 Hz a 10 kHz)

Nível de sinal de saída: 300 mV a 3 V

Tensão máxima de entrada: 100 mV

CMRR: 60 dB

 

COMO FUNCIONA

A base do circuito é um amplificador operacional, que possui uma entrada diferencial com transistores de baixo nível de ruído. (Equivalentes ao LM301 podem ser utilizados).

Num amplificador diferencial, o que temos é a amplificação da diferença entre as tensões aplicadas nas duas entradas.

Assim, supondo que o ganho, de um amplificador deste tipo seja 10 (dado pela relação entre os resistores R2 e R1), se a tensão na entrada inversora for de 0,1\1 e na entrada não inversora for de 0,2 V a diferença de 0,1 V será amplificada e teremos uma saída de 10 x (0,2 0,1) : 1,0 V, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – O ganho do amplificador
Figura 1 – O ganho do amplificador

 

Levando em consideração que se usarmos um amplificador deste tipo, para amplificar sinais de um microfone, com um cabo longo, pode ocorrer a captação de zumbido da rede local e que consiste numa tensão senoidal induzida no cabo.

Como os dois fios de entrada correm paralelos, as tensões que são induzidas em cada um dos cabos têm praticamente a mesma amplitude, bem como, a mesma forma de onda.

Isso significa que, ao chegar à entrada do amplificador diferencial, não haverá diferença de valores em cada instante para este zumbido captado, ou seja, teremos uma diferença instantânea de tensões praticamente nula.

O resultado é que não temos a amplificação deste zumbido, conforme ilustra a figura 2.

 

Fig. 2 - Zumbido cancelado num operacional.
Fig. 2 - Zumbido cancelado num operacional.

 

 

Observe que, estando as senoides aplicadas nas duas entradas em fase, e sendo sua amplitude praticamente a mesma, em cada instante a diferença de tensão a ser amplificada é zero, e não temos saída no circuito.

Este fato, partindo de um bom balanceamento, nos permite obter uma excelente rejeição de zumbido para um pré-amplificador que, como este trabalha com níveis de sinais muito baixos, possui uma impedância de entrada elevada e além disso deve fazer uso de um cabo de conexão longo até a fonte de sinal.

Os transistores de entrada (Q1 e Q2) além de proporcionarem um melhor casamento de impedâncias para as entradas, também atuam como pré-amplificadores sendo usadas unidades de baixo nível de ruído numa configuração diferencial.

 

MONTAGEM

Na figura 3, temos o diagrama completo do pré-amplificador.

 

Figura 3 – Diagrama completo do pré-amplificador
Figura 3 – Diagrama completo do pré-amplificador

 

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem

 

Evidentemente, para um sistema estéreo, devem ser montadas duas unidades semelhantes. Também existe a possibilidade de utilizar dois microfones na entrada, casando-se as impedâncias através de dois potenciômetros.

A fonte de alimentação é mostrada na figura 5.

 

Figura 5 – Fonte para o circuito
Figura 5 – Fonte para o circuito

 

Os transistores Q1 e Q2 são de baixo nível de ruído, do tipo BC549 ou equivalentes (BC239 ou mesmo BC109), enquanto que os demais transistores, são PNP de silício de uso geral 80548 ou equivalentes.

O integrado LM301 deve ser montado preferivelmente em soquete DlL de 8 pinos para maior facilidade de substituição em caso de necessidade.

Os resistores são de 1/8 W ou ¼ W com 10% ou 20% de tolerância e os eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de 12 V ou mais. C1 e C6 podem ser de poliéster ou cerâmica, assim como C4.

O valor de C4 na verdade pode ser alterado, bem como, de C1 em função de eventuais compensações necessárias para a faixa de frequências de operação e estabilidade do circuito.

Para a fonte o transformador não precisa ter mais do que 100 mA de corrente de secundário e os eletrolíticos são para 16 V ou mais.

Os diodos são 1N4002 ou equivalentes de maior tensão.

Ligações curtas, para os cabos de entrada e saída, além de se usar fios blindados e caixas metálica são importantes para se evitar ao máximo a captação de zumbidos ou problemas de instabilidade de funcionamento.

 

PROVA E USO

Basta ligar a saída do pré-amplificador a entrada de um bom amplificador e sem ligar o microfone na entrada verificar o nível de zumbido.

Se houver presença de zumbidos deve ser verificada a fonte com um eventual aterramento da carcaça do transformador.

Se zumbidos na reprodução podemos experimentar o microfone que deve ser de alta impedância como, por exemplo, uma cápsula cerâmica. Microfones de baixa impedância podem ser usados com um transformador de casamento com saída de 5 k.

 

CL-1 - LM301 ou equivalente circuito integrado

Q1 e Q2 - BC549 – transistores NPN de baixo ruído

Q3 e Q4 e BC548 ou equivalentes - NPN de uso geral

C1, C2, C3 – 47 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos

C4 - 47 pF - capacitor cerâmico

C5 - 22 uF x 16V - capacitor eletrolítico

C6 - 100 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C7 – 1 nF - capacitor cerâmico

R1, R2 e R8 – 10 k – resistores (marrom, preto, laranja)

R3 e R4 - 330 ohms – resistores (laranja, laranja, marrom)

R5, R9 e R12 - 33k – resistores (laranja, laranja, laranja)

R6 e R7 - 12k - resistores (marrom, vermelho, laranja)

R10 - resistor (marrom, preto, vermelho)

R11 - 3k3 - resistor (laranja, laranja,vermelho)

Diversos: placa de circuito impresso, soquete para o integrado, caixa para montagem, fios, solda.

 

Fonte - Material

D1, D2, D3 e D4 - 1N4002 ou equivalentes - diodos retificadores

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9 + 9 V com pelo menos 100 mA

C1 e C2 - 1000 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos

F1 - 200 mA - fusível

S1 - Interruptor simples

Diversos: cabo de alimentação, ponte de terminais, fios, solda, suporte para o fusível, etc.

 


Opinião

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