Micro Amplificador (ART2765)

Publicamos este projeto numa revista de 1977, com grande sucesso, pois na ocasião foi incluída como brinde a placa para a montagem. Além do projeto original de montagem do amplificador foram dadas diversas aplicações interessantes que citaremos em artigos no site a partir de agora.

Amplificadores de áudio são sempre circuitos que não só atraem a atenção do público em geral como também encontram uma grande variedade de aplicações práticas.

De fato, os amplificadores não só constituem-se num elo fundamental de qualquer sistema de som, como também podem ser utilizados em aparelhagem que nada tenha a ver com música.

Nosso amplificador situa-se numa faixa de potência que permite sua utilização em mais de 10 aplicações práticas diferentes.

Pela sua qualidade de som, por exemplo, o leitor pode usá-lo para fazer uma excelente vitrolinha portátil (estereofônica ou monofônica), cujo volume e fidelidade, sem dúvida, o surpreenderá. (figura 1).

 

Figura 1 – Pequeno tamanho, mas muito som
Figura 1 – Pequeno tamanho, mas muito som

 

 

Além disso, poderá usá-lo em qualquer um dos seguintes aparelhos, para os quais forneceremos os planos completos de montagem:

- Intercomunicador.

- Seguidor de sinais para a oficina.

- Radinho portátil.

- Espião Eletrônico (microfone direcional).

- Som Remoto para TV.

- Comunicador para motociclistas.

- Receptor Indutivo (telégrafo sem fio).

- Amplificador de prova e para fones de alta-fidelidade.

Observação: no site o leitor encontrará diversos microamplificadores com a mesma ordem de potência (LM386, por exemplo) que, além de serem mais modernos, podem ser usados nas mesmas aplicações.

 

Sua simplicidade de montagem é extrema. Qualquer leitor que souber empunhar um ferro de soldar e se propuser-seguir à risca as instruções que daremos não terá dificuldades em realizar este projeto, com qualquer uma de suas aplicações.

Nesta fase inicial do artigo, daremos instruções pormenorizadas de como realizar a montagem do circuito básico, ou seja, do! amplificador na plaquinha.

Posteriormente, neste mesmo artigo veremos como proceder a ligação desta plaquinha de diversas maneiras para obtermos cada uma das aplicações desejadas (amplificador fonográfico, intercomunicador, rádio, etc.).

O leitor, sem dúvida, não terá dificuldades de qualquer espécie para a obtenção dos componentes deste amplificador.

Na realidade, poderíamos optar por uma versão com circuito integrado capaz de fornecer a mesma potência mas, a ideia de se utilizar transistores têm seu aspecto didático e com ela não só facilitamos os leitores no que se refere à obtenção de peças, como também damos a opção de se utilizar mais de 30 equivalentes, tornando possível sua obtenção em praticamente qualquer loja de material eletrônico, em qualquer lugar. (figura 2).

 

Figura 2 – Muitos equivalentes para os transistores
Figura 2 – Muitos equivalentes para os transistores

 

 

O amplificador poderá ser alimentado por tensões de 6, 9 ou 12V, conforme sua aplicação, bastando para esta finalidade a alteração de valor de um único componente.

Com isso, poderemos alimenta-lo tanto por pilhas como pela rede através de um conversor.

 

Grandes e Pequenos Amplificadores

A maioria dos audiófilos acredita firmemente que, quanto maior for a potência de um amplificador, melhor é a qualidade de som que pode ter e, não raramente, despendem fortunas na aquisição de amplificadores fortíssimos dos quais nunca poderão desfrutar totalmente o som por não poderem em condições normais abrir todo o volume sem partir vidraças, vasos ou sofrer as "broncas" dos vizinhos. (figura 3).

 

Figura 3 – Perturbando vizinhos...
Figura 3 – Perturbando vizinhos...

 

 

Devemos diferenciar bem o significado de potência e de fidelidade.

A qualidade de um amplificador é medida em função do sinal que ele pode fornecer em sua saída sem distorção, ou seja, sem modificar suas características originais.

Podemos ter uma ótima qualidade de som com apenas 1 ou 2 watts de saída, se esse som for reproduzido exatamente na sua forma fiel ou original.

Um bom amplificador de áudio deve, portanto, reproduzir os sons de toda a faixa audível, sem introduzir distorções, ou modificações na sua forma original.

Nosso micro-amplificador faz isso.

Seu tamanho, a primeira vista pode não inspirar muita confiança, mas ele consegue reproduzir os sons de 50 a 40 kHz sem distorcer de modo sensível sua forma original. Os bons amplificadores de áudio fazem isso!

Isso significa que, ligado a uma boa caixa acústica ou a um alto-falante de boa qualidade, teremos uma reprodução excelente. É claro que não teremos um volume de um amplificador maior, mas o som será puro e agradável, como os leitores que se propuserem a sua montagem poderão constatar.

Para a audição a médio volume, como música de fundo em ambientes de dimensões moderadas temos as condições ideais de som. O leitor que tem um amplificador de grande potência sabe que não pode abrir todo o volume num ambiente de pequenas dimensões ou quando deseja simplesmente um fundo musical, para leitura, para reuniões sem perturbar as conversas, etc.

Nestas condições, ao manter o volume num ponto mais baixo, você realmente está usando 1 ou 2 watts dos 20 ou 40 disponíveis pois a potência está ligada ao volume e não à fidelidade.

Para uma audição em seu quarto, ou no seu local de trabalho por que não então ter os 1 ou 2 W que você precisa em lugar de muito mais que não serão usados?

Pelo que dissemos, o leitor já deve ter entendido que mesmo sendo pequeno, nosso amplificador em qualidade nada fica a dever aos maiores. Isso é uma justificativa para sua montagem?

Podemos dizer que é uma das justificativas.

Um amplificador de pequena potência também pode ser usado com outras finalidades. Um amplificador de boa sensibilidade pode servir para uma infinidade de aplicações interessantes.

Os radinhos portáteis, por exemplo, possuem na sua etapa final basicamente um amplificador de áudio, o que quer dizer que a partir de nosso amplificador poderemos também fazer um radinho.

Um amplificador pode também servir para atuar como elemento básico de um intercomunicador. Os sinais captados por um alto-falante (que funciona como microfone) devem ser amplificados para poderem ser reproduzidos numa sala distante com a qual queremos manter contacto.

Na oficina, um amplificador de prova é um instrumento de extrema utilidade: poderemos usá-lo para testar os mais diversos tipos de componentes e equipamentos, poderemos usá-lo para seguir os sinais de um equipamento em prova e até para substituir uma etapa amplificadora inoperante.

Esta relação de possível usos para nosso micro-amplificador é a segunda justificativa para a sua montagem.

 

 

Como Funciona

Nosso micro-amplificador apresenta uma das mais modernas configurações usadas neste tipo de equipamento. A saída de áudio é feita numa etapa em simetria complementar, sendo excitada por um transistor impulsor apropriado e ainda, para melhorar a sensibilidade possui uma quarto transistor pré-amplificador.

Com isso, a partir de transistores considerados pequenos com correntes de coletor que não superam 100 mA, conseguimos com 12V uma potência da ordem de, 1,2 Watts que é mais do que suficiente para a maioria das aplicações práticas.

Na figura 4 temos o diagrama de blocos do nosso micro-amplificador.

 

Figura 4 – Diagrama de blocos
Figura 4 – Diagrama de blocos

 

 

Os sinais de pequena intensidade que podem vir de um microfone, de uma cápsula fonográfica ou de um captador telefônico recebem no primeiro transistor (Q4) uma amplificação que permite que estes possam excitar convenientemente o transistor seguinte (Q3).

Este transistor tem por função excitar a etapa de saída de modo que esta venha fornecer toda a potência que se desejar. A função deste transistor pode ser considerada bem "difícil" se considerarmos que os transistores seguintes sendo complementares, isto é, um PNP e outro NPN, só podem amplificar correntes que circulem num ou noutro sentido.

Este transistor, portanto, entrega os semiciclos positivos a um transistor e os semiciclos negativos do sinal ao outro transistor. A figura 5 mostra então que cada transistor de saída só amplifica metade dos sinais de entrada.

 

Figura 5 – A etapa de saída
Figura 5 – A etapa de saída

 

 

Isso significa que em cada instante só um transistor ou outro conduz, havendo, portanto, uma divisão do "serviço pesado" entre eles. Nestas condições, como cada transistor só trabalha metade do tempo, seus esforços se combinam e obtemos uma potência de saída muito maior do que poderia ser obtida em condições normais com um único transistor na saída.

Uma das vantagens deste tipo de configuração é que, como não se usa transformadores ou outros componentes cujo desempenho é função da frequência, podemos ter uma resposta bastante linear em toda a faixa de sons audíveis.

Nosso amplificador, por exemplo, consegue responder aos sinais de frequência que vão desde menos de 50 Hz até mais de 50 000 Hz.

Com relação a sensibilidade, o leitor pode utilizar cápsulas fonográficas comuns ou microfones de cristal com facilidade, obtendo do seu micro-amplificador o máximo de desempenho.

Outra vantagem que pode ser citada no caso dos amplificadores desse tipo é sua baixa corrente de repouso (da ordem de 15 mA na versão de 12V) o que significa um baixo consumo da bateria quando na ausência de sinal.

Isso praticamente é desejável em aplicações que devem ficar muito tempo ligadas como, por exemplo, nos intercomunicadores.

 

1. Ferramentas

As ferramentas necessárias à montagem básica são bastante comuns, podendo ser encontradas em qualquer oficina eletrônica.

As soldagens dos componentes são feitas com um soldador elétrico de no máximo 30 watts e com solda de boa qualidade. Um soldador maior não é conveniente pois o calor excessivo pode causar danos a plaquinha e aos componentes.

Um alicate de corte lateral complementa o jogo de ferramentas necessárias.

 

2. Compra dos componentes

A compra dos componentes deve ser feita com certo cuidado. Fazemos esta recomendação em vista da possibilidade de um mesmo componente poder ser encontrado com diversas aparências ou formatos que podem dificultar sua fixação na plaquinha de montagem e também devido à tendência de muitos balconistas em "empurrar" componentes dados por equivalentes e que nem sempre são admitidos no projeto podendo comprometer seu desempenho ou aparência. (figura 6).

 

Figura 6 – Cuidado com os equivalentes
Figura 6 – Cuidado com os equivalentes

 

 

Somente com a aquisição dos componentes por nós especificados com seus possíveis substitutos, também por nós indicados, é que o perfeito desempenho no máximo de miniaturização pode ser obtido do micro.-amplificador.

Por este motivo, recomendamos que o leitor presta o máximo de atenção à lista de material, atentando para os pontos que fixam as características dos componentes e suas tolerâncias no sentido de não comprar peças que não sirvam para a montagem e que a afetem de qualquer maneira.

 

3. Material e opções

A lista de material para o micro-amplificador é dada a seguir, havendo posteriormente algumas informações adicionais que permitirão a utilização de diversos equivalentes.

 

Q1 - BC557 (Transistor PNP de silício para uso geral) ou equivalentes

Q2, (13, 04- BC547 (Transistor NPN de silício para uso geral) ou equivalentes

C1 - 22 uF ou 25 uF x 12 V- capacitor eletrolítico de terminais paralelos ou axiais.

C2- 220 uF x 12 V ou 220 uF x 16 V capacitor eletrolítico de terminais paralelos.

C3-1 uF x 12V; 2,2 uF x 12V ou 4,7x12V - capacitor eletrolítico

C4- 0,068 uF ou 0,05 ou 0,047 uF - capacitor de poliéster ou cerâmica

C5- 0,05 uF ou 0,02 uF- capacitor de poliéster ou cerâmica

D1 ,D2- Diodo de silício para uso geral (BA314, BA315, etc). ou: equivalentes

R1 - 220 ohms x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, marrom)

R2 - 1 M ohms x 1/8 W- resistor (vermelho, preto, verde)

R3- veja o texto, pois seu valor depende da aplicação (4,3 k ohms a 15 k ohms)

R4- 2,2 ou 3,3 M ohms x 1/4 W- resistor (laranja, laranja, verde)

 

A) Transistores (Q1, Q2, Q3 e Q4)

Praticamente qualquer transistor PNP ou NPN pode ser usado neste amplificador conforme a função. Basta que o transistor seja de silício para uso geral com uma corrente de coletor de pelo menos 100 mA. Assim, para o BC557 e BC547 da lista original damos duas listas de equivalências (Tabela I) e (Tabela II): A primeira lista refere-se a transistores que têm a mesma disposição dos terminais e que, portanto, serão montados na mesma posição que os originais. A segunda lista refere-se a transistores que tem as mesmas características elétricas, porém disposição diferente dos terminais.

No primeiro caso, o leitor sem se preocupar seguirá a figura dada para orientação da montagem. Apenas deverá observar que Q1 é diferente de Q2, Q3 e Q4 que são NPN. Para o segundo caso, deve ser visto pela tabela II qual é a nova disposição dos terminais e estes montados de modo a haver coincidência na plaquinha.

Se você usar o BC307 em lugar do BC557 para Q1 e usar o 80237 para Q2, Q3 e Q4 em lugar do BC547, você evidentemente deve comprar 3 BC237 e 1 BC307. A posição a ser seguida é a mesma do desenho pois há coincidência na posição dos terminais.

Diodos D1 e D2

 

B) Praticamente qualquer diodo de silício para uso geral pode ser usado como D1 e D2. Damos também uma lista de equivalentes para caso de necessidade, devendo ser observada a sua maneira de ligação. (tabela III).

 

C) Capacitores Eletrolíticos (C1, C2 e C3). São dois os cuidados que devem ser tomados na aquisição desses componentes que admitem diversas equivalências.

O primeiro refere-se ao valor em função da tensão de operação. No caso de C2, por exemplo, podem ser usados capacitores de 12 ou 16 V, sem diferenças no funcionamento, sendo apenas que no caso de 16 V os capacitores são fisicamente maiores de modo que a montagem ficará um pouco maior.

Os terminais devem ser paralelos para que o capacitor se encaixe nos orifícios que lhe são destinados.

No caso de C2 e C3 admite-se também uma tolerância em seu valor. Para C1, o valor pode situar-se entre 22 e 47 uF, ficando apenas limitado pelo tamanho do componente. Pode ser este capacitor de terminais axiais ou paralelos, não havendo dificuldade nenhuma para sua fixação.

O segundo ponto a ser observado é em relação ao tamanho dos componentes. Por exemplo, no caso de C3 poderia ser usado um capacitor de até mais de 25 V, mas seu tamanho impediria que fosse colocado no local que lhe é destinado.

 

D) Capacitores de poliéter e cerâmica (C4 e C5)

C4 é um capacitor de poliéster ou cerâmica para uma tensão acima de 50 V que pode ser encontrado com facilidade. Devemos apenas observar que os capacitores de mesmo valor, porém para tensões maiores, tem dimensões maiores (17,5 mm em lugar dos 12 mm entre os terminais previstos na furação da plaquinha).

Assim, se o leitor não encontrar o capacitor de 0,05 uF para 250 V deve usar em seu lugar um de 0,047 uF x 250 V ou 0,047 x 400 V que têm as dimensões que permitem seu encaixe nos orifícios da placa. Com relação aos capacitores de disco de cerâmica, usados como C5, praticamente qualquer tipo serve, não oferecendo dificuldades de encaixe.

 

E) Resistores (R1 à R4)

A montagem ideal seria feita com resistores de 1/8 W, colocados em posição horizontal, ou seja, deitados. Entretanto, em alguns casos pode ser difícil que o leitor encontre todos os valores pedidos nesta dissipação de 1/8 W. Neste caso podem ser utilizados resistores de 1/4 W que serão montados em posição vertical (figura 7).

 

Figura 7 – Modos de montagem
Figura 7 – Modos de montagem

 

 

SEQUÊNCIA DAS SOLDAGENS

 

Figura 8 - Diagrama
Figura 8 - Diagrama

 

 

Para facilitar todos os montadores, daremos cada item da montagem, componente por componente, salientando os cuidados especiais na colocação de cada um.

 

- Soldagem de C2 (1, 2)

C2 e o capacitor eletrolítico de 220 uF, para 12 ou 16 V. A polaridade deste componente deve ser observada. Na sua parte lateral deve ter marcado um sinal + ou que correspondem a posição em que ele deve ser ligado. Siga o diagrama de figura 8, ou a disposição geral na placa dada na figura 9.

 

Figura 9 – Placa para montagem
Figura 9 – Placa para montagem

 

 


 

 

 

Os terminais paralelos deste componente devem ser enfiados nos orifícios correspondentes na posição indicada pelo desenho.

Nos capacitores em que não houver marcação de polaridade, o leitor verá que um dos terminais é mais comprido que o outro. E o correspondente ao polo

Depois de enfiados nos orifícios em posição, proceda à soldagem do lado cobreado e com um alicate de corte retire seus excessos.

 

- Soldagem de Q1 (3, 4 e 5)

É o transistor BC557 ou o PNP equivalente. Se o transistor que você adquiriu pertence a tabela preferencial (l) a sua posição para a colocação nos orifícios correspondentes é a mesma da figura 7 , não havendo, portanto, nenhuma dificuldade, Se o transistor não for preferencial, veja na tabela correspondente a disposição de seu emissor (E), base (B) e coletor (C), e coloque-o na posição correta para a montagem, ou seja, fazendo seu emissor, coletor e base coincidirem com o E, B e C da figura 7.

Colocado na placa em posição, proceda à soldagem de seus terminais e corte seus excessos com o alicate. A soldagem deve ser rápida para que o calor não o afete.

 

- Soldagem de Q2 (6, 7 e 8)

É o transistor NPN, ou seja, o BC547 se você seguiu a lista preferencial. Neste caso, basta seguir a figura 7 para sua colocação no local certo. Se não for nenhum tipo da tabela I, cujos transistores também seguem a disposição da figura 9, veja na tabela ll qual é a posição correspondente para sua colocação.

Colocados em posição, proceda a sua soldagem, cortando depois os excessos de seus terminais.

 

- Soldagem de D1 e D2 (9 e 10)

Em primeiro lugar devemos preparar estes componentes para a soldagem.

Para isso consulte a tabela III que mostra como esses componentes devem antes ser soldados entre si para depois serem enfiados nos locais correspondentes. Depois de soldados na placa, corte os excessos de seus terminais com um alicate.

 

- Soldagem de Q3 (11, 12 e 13)

É também um transistor BC547 ou qualquer NPN. Veja se seu tipo corresponde a tabela I. Se assim for, basta seguir o desenho. Caso contrário você deve consultar na tabela II qual deve ser sua posição na montagem. Colocado em posição, proceda a sua soldagem e corte os excessos dos terminais depois.

 

- Soldagem de R1 (14 e 15)

É o resistor de 220 ohms. Se for de 1/8 de watts você pode monta-lo em pé ou deitado. Se for de 1/4 W, sua montagem deve ser feita em pé. Não há polaridade para este componente, o que significa que seus anéis coloridos podem ficar de qualquer lado. Dobre seus terminais, enfie-os nos orifícios e solde-os, cortando os excessos depois.

 

- Soldagem de R2 (16 e 17)

Como no caso de R1 este resistor de 1M ohms x 1/8 W não tem lado certo para ser ligado, podendo ser montado deitado ou em pé, conforme seu tamanho. Enfie os seus terminais nos orifícios correspondentes e proceda a soldagem, cortando os excessos após.

 

- Soldagem de R3 (18 e 19)

Este componente tem seu valor de acordo com a tensão da fonte de alimentação e do projeto onde será aplicado. Veja na montagem escolhida qual deve ser o valor desse resistor.

Colocado em posição, solde seus terminais cortando seus excessos após. A montagem pode ser feita em pé ou deitado.

 

- Soldagem de R4 (20 e 21)

Este resistor de 3,3 M ohms x ¼ W é montado em pé. Dobre seus terminais e enfie-os nos locais a eles destinados. Proceda sua soldagem e corte os excessos.

 

- Soldagem de Q4 (22, 23, 24)

Proceda como no caso de Q2 e Q3 já que este transistor é do mesmo tipo. Consulte a tabela l ou ll conforme julgar necessário, e coloque o componente em posição de soldagem. Após a soldagem corte os excessos dos terminais.

 

- Soldagem de C4 (25, 26)

Para este componente, basta enfiar seus terminais nos orifícios correspondentes e proceder a soldagem cortando seus excessos após.

 

- Soldagem de C5 (27 e 28)

Dobre seus terminais da maneira que for mais conveniente para a montagem, enfie-os nos orifícios correspondentes e proceda a soldagem cortando os terminais. Como qualquer valor entre 0,02 e 0,05 uF pode ser usado as variações de tamanho exigirão que eventualmente seus terminais sejam dobrados duas vezes.

 

- Soldagem de C3 (29 e 30)

Trata-se do capacitor de 1 a 4,7 uF. Este componente, como todo eletrolítico tem posição certa para ser ligado. Veja no caso de C1 e CZ como isso foi feito. Colocado em posição certa proceda à soldagem cortando depois os excessos dos terminais.

 

- Soldagem de Cl (31 e 32)

Neste caso pode ser usado um capacitor tanto de terminais paralelos como axiais. Depois de dobrar seus terminais e enfia-los nos orifícios correspondentes, proceda à soldagem. Observe antes sua polaridade. Corte os excessos dos terminais depois da soldagem. Neste caso também admite-se uma tolerância muito grande no valor do componente que pode estar entre 22 uF e até mais de 100 uF, ressaltando-se apenas que quanto maior for seu valor, maior será seu tamanho.

Completada a montagem dos componentes, confira todas as ligações, verificando principalmente se não existem soldas mal feitas, ou corrimentos que possam causar curto-circuitos. Se tudo estiver em ordem escolha nos projetos seguintes que finalidade dar ao seu micro-amplificador.

 

 


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