O circuito integrado TDA1512 permite a realização de amplificadores de áudio de excelente qualidade, que podem ser usado em diversas aplicações domésticas tais como receivers, na saída de televisores e rádios, em toca-discos ou como reforçadores para rádios pequenos, gravadores e até para instrumentos musicais. Descrevemos duas versões, que fornecem potências de 20 watts na versão monofônica e 40 watts na versão estereofônica. Os poucos elementos externos ao integrado permitem a realização de projetos econômicos e compactos.
Obs. Este artigo é de 1986. O TDA1512 ainda pode ser encontrado e permite a realização de projetos interessantes de amplificadores lineares ou analógicos.
Reunir simplicidade, potência e alta qualidade num projeto, não é tão simples como parece.
A solução do circuito integrado monolítico para este tipo de projeto tem inúmeras vantagens que podem ser observadas pelas características técnicas do TDA1512.
Este integrado consiste num amplificador de potência que opera em classe B e que pode fornecer potências IHF de 20 watts ou RMS de 12 watts.
Com um deles, podemos obter um excelente amplificador monofônico para instrumentos musicais, microfones, ou reforçador de 20 watts lHF de potência, e com dois deles, podemos projetar um receiver, um amplificador estéreo para toca-discos ou tape-deck ou um reforçador para walkman com 40 watts IHF de potência. (Por que não aliar este amplificador estéreo a um decodificador de FM e um receptor de FM).
Como a tensão que o alimenta para operação em regime de maior potência, está bem acima dos 12 V, este circuito não se presta a uso em automóveis.
Na figura 1 damos alguns possíveis sistemas que podem ter por base o TDA1512.
Começamos por dar as características do integrado.
Características do TDA1512.
O TDA1512 é fornecido em invólucro plástico SOT-131B de 9 terminais que permite a fixação direta do dissipador de calor.
Faixa de tensões de alimentação...... 10 – 33 V
Corrente máxima de pico de saída....... 3,2 A
Faixa de temperaturas de operação.............. -25° à + 130°C
Potência máxima de dissipação (Tamb = 90°C) ................. 15 W
Ganho de tensão sem realimentação ...... 74 dB
Resistência de entrada no pino 1 ..... > 1ook
O TDA1512 pode ser usado tanto com fonte simples como com fonte simétrica e ainda em configurações em ponte.
Os circuitos que descrevemos utilizam fontes simples (assimétricas).
O amplificador
Na figura 2 temos o circuito equivalente ao TDA1512, de onde partimos para o seguinte amplificador.
O ganho AC pode ser fixado pelas resistências externas R4 e R5, segundo a relação:
GAC = 20log[ (R4 + R5) / R4]
R3 deve ser menor que 1ook em vista de problemas de correntes de fuga. A tensão DC no pino 8 (1/2 da tensão de alimentação) deve ser aplicada ao pino 1 por meio do resistor externo R2.
Para melhor simetria de funcionamento, R2 deve ser igual a R3.
A rejeição de ripple da alimentação é principalmente determinada peio divisor Ra/RB interno ao integrado e que tem acesso no pino 8, o valor de C2 e o circuito de entrada no pino 1 (ver circuito equivalente).
Por problemas que podem ocorrer na comutação da fonte (Iigar e desligar), C2 tem seu valor limitado a 150 uF.
Se uma rejeição maior que 50 dB for desejada, um filtro RC duplo pode ser usado entre o pino 1 e o pino 8.
Com o circuito da figura 3, por exemplo, obtém-se uma rejeição de 60 dB para uma frequência de 100 Hz.
Conforme a aplicação do circuito, deve ser estudada a aplicação deste filtro.
Geralmente, etapas de saída em simetria quasi-complementar têm uma distorção secundária de crossover, maior do que as etapas complementares puras.
Para evitar problemas, é colocado um filtro série formado por R6 e CG no pino 3.
A estabilidade A.C. é fornecida pelo uso de um capacitor de desacoplamento de 100 nF, que deve ser montado tão próximo quanto possível dos pinos 6 e 7 do integrado, além de um filtro Boucherot, formado por R7 e C7 no pino 5 do integrado.
Imunidade a rádio frequência e limitação da faixa passante é obtida pelos seguintes componentes externos: R1, R3, C3 e C5.
No circuito externo existem diversas constantes de tempo que precisam ser levadas em conta:
T1 = C5 x.R3
T2 = C5 [ (R4 x R5) / (R4 + R5) ]
T3 = C3 x R3
T4 = C3 x R1
Para boa estabilidade de realimentação, as seguintes condições devem ser satisfeitas:
T1 = T4 e T2 = T3
Pela escolha do ganho de tensão com realimentação, o valor de R3 e a frequência de resposta R4, C5, T1 e T2, podem ser determinadas com uma certa relação para:
Também T1, R3 e C3 podem ser calculados.
Para garantir a estabilidade geral para todas as espécies de cargas complexas, é necessário conectar um circuito paralelo L-R, em série com o terminal de saída (L aprox..2 uH e R aprox. 2,2 ohms).
Radiador de calor
Na figura 4 damos as dimensões do integrado para maior facilidade de projeto de placa e de radiador de calor.
O fabricante (Philips) recomenda os seguintes cuidados na montagem do integrado:
a) Usar parafusos de 5 mm.
b) Utilizar arruelas entre as cabeças dos parafusos e os invólucros do integrado.
c) Não apertar excessivamente.
Montagem
Na figura 5 damos o diagrama completo do amplificador.
A placa de circuito para o módulo correspondente a um canal é dada na figura 6.
A fonte de alimentação é mostrada na figura 7.
Os capacitores eletrolíticos são para 35 V ou mais. Os resistores são todos de 1/4 ou 1/8 W, conforme a disponibilidade.
O transformador da fonte deve fornecer uma corrente de pelo menos 3 A na versão monofônica e 6 A na versão estéreo.
Os capacitores não eletrolíticos podem ser cerâmicos ou de poliéster.
O controle de volume pode ser um potenciômetro de 100 k, ligado conforme mostra a figura 8 ou então incorporado ao circuito pré-amplificador, nas aplicações em que ele estiver presente
Características do amplificador:
Corrente quiescente (sem sinal) ........ 65 mA
Tensão no ponto médio VA .......... 12,5 V
Tensão de alimentação sem carga ........ 30 V
Tensão de alimentação a máxima potência . . 27 V
Impedância de entrada ............... 25 k
Sensibilidade de entrada (para P x 1oW) 225 mV
Distorção para Po = 6 W ....... 0,05%
Na figura 9 temos o gráfico que mostra a tensão do ponto médio, em função da tensão de alimentação.
Na figura 10 temos a curva que mostra a potência de saída, em função da tensão, de alimentação para cargas de 4 e 8 ohms.
Na figura 11 temos a resposta de frequência do amplificador com o TDA1512.
Finalmente, na figura 12 temos a curva de distorção harmônica, em função da frequência.
Esta curva é pilotada para frequências de 20 Hz, 1 kHz, 12,5 kHz e carga de 4 ohms.
Considerações finais
Lembramos que o bom desempenho de qualquer amplificador depende muito de sua montagem, principalmente no que se refere à fonte e entrada de sinais.
Estas entradas devem ser blindadas com pontos de terra comuns.
Obs:
Protótipos foram montados e testados por nosso laboratório, conforme literatura técnica fornecida pela Philips (Report NP 7902 - N.V. Philips Semiconductors Application Laboratory - The Netherlands).
Lista de Material
Cl-1 - TDA1512 (Philips)
C1 -1 u F - capacitor eletrolítico
C2 - 150 u F - capacitor eletrolítico
C3 - 2n2 - capacitor cerâmico ou de poliéster
C4 - 10 u F - capacitor eletrolítico
C5 - 180 pF - capacitor cerâmico
C6 - 330 pF - capacitor cerâmico
C7 - 100 nF - capacitor cerâmico
C8 - 2 200 u F - capacitor eletrolítico
R1 - 1k5 - resistor (marrom, verde, vermelho)
R2 – 22 k - resistor (vermelho, vermelho, laranja)
R3 - 51 ohms - resistor (verde, branco, preto)
R4 - 680 ohms - resistor (azul, cinza, marrom)
R5 – 22 k - resistor (vermelho, vermelho, laranja)
R6 - 3,3k - resistor (laranja, laranja, vermelho)
R7 - 2,7 ohms - resistor (vermelho, violeta, dourado)
C8 - 100 nF - capacitor cerâmico
Diversos: placa de circuito impresso, radiador de calor conforme desenho na placa, fios, solda, parafusos, porcas, arruelas, etc.
Material para fonte
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local, e secundário de 18 a 20 V x 3 A, se a versão for monofônica e para 6 A (mesma tensão) , se a versão for estereofônica).
C1 - 4 700 uF x 35 V -capacitor eletrolítico
D1, D2 - Diodos para 100 V x 3 A se a versão for monofônica e para 6 A se a versão for estereofônica.
F1 - Fusível de 2 A
Diversos: cabo de alimentação, interruptor geral, etc.
