Com a simples troca de poucos componentes e a alteração do valor da tensão de alimentação, a partir de um mesmo circuito você pode obter potências de 30 a 120 watts (RMS) para seu sistema estereofônico. Usando transistores Darlington de potência na saída, estes circuitos se caracterizam pela simplicidade aliada à excelente fidelidade de reprodução. Complementa este circuito o pré-amplificador e o divisor de frequência, dos quais damos também os projetos completos no site.
Obs. Estes são amplificadores tradicionais analógicos de 1986. Versões mais modernas podem ser obtidas com técnicas digitais e MOSFETs de potência.
A realização de amplificadores de grande potência é algo que muitos leitores sonham. O que levamos nesta edição é a possibilidade de tornar este sonho realidade.
Escolha a potência que deseja e para ela haverá um circuito simples, de grande desempenho, ao seu alcance.
São 6 potências diferentes que podem ser obtidas de um mesmo circuito, alterando-se apenas os valores de alguns componentes e da tensão da fonte de alimentação.
Pelas características dadas para estes amplificadores, os leitores podem avaliar melhor o nosso artigo:
Os transistores usados na saída podem ser os TIP120/TIP125 para as menores potências ou TIP122/TlP127 para as maiores.
A impedância de entrada do circuito é de 10 k e a sensibilidade de entrada da ordem de 1 V (eficaz).
FUNCIONAMENTO
Conforme podemos ver pelo circuito principal, a simplicidade da etapa de saída é obtida graças ao uso de um par de transistores Darlington de potência (Texas).
Os transistores recomendados para as versões de menor potência (até 25 watts) têm uma tensão máxima de 60 V, enquanto que os usados nas versões maiores suportam até 100 V.
O ganho destes transistores (hFE) é 1000, o que significa que na excitação não precisamos usar circuitos potentes.
De fato, um simples BC640 (80 V x 1A) pode fazer a excitação dos dois transistores à plena potência.
Para a estabilização do ponto de funcionamento usamos dois recursos importantes: um é o transistor BD137 que permite ajustar a corrente de repouso para aproximadamente 20 mA, e o outro é a ligação de dois diodos de silício para formar um zener de 1,2 V. (figura 1)
Para se obter a máxima potência de saída, sem distorção, a tensão entre os emissores dos transistores de saída (entre R11 e R12) deve ser 1,5 V a mais que a metade da tensão de alimentação empregada, o que é conseguido com a escolha correta dos resistores de entrada, no caso R1, R2 e R3.
Devido à tolerância destes componentes, o leitor pode sentir a necessidade de alterar os valores destes componentes se notar anormalidade da tensão no ponto indicado.
O transistor Q3 é ligado como Bootstrap para manter as características do circuito em função da frequência no que se refere à sua impedância, eliminando-se assim a necessidade de capacitor para esta função.
Neste caso, ele funciona como uma fonte de corrente constante, possibilitando obter menos distorção principalmente nas baixas frequências.
O acoplamento do alto-falante ao circuito é feito por um eletrolítico de grande valor, que deve estar apto a suportar a tensão da fonte. O valor deste componente determina a capacidade do amplificador na reprodução dos graves.
Quanto maior for este componente, melhor será a resposta de graves.
Na entrada temos um BCB47 que funciona como pré-amplificador, excitando as etapas seguintes.
A tabela a seguir dá os diversos valores dos componentes para as versões sugeridas.
As fontes de alimentação são sugeridas na figura 2.
Os transformadores devem ter enrolamentos secundários que suportem a alimentação de dois conjuntos.
MONTAGEM
O diagrama da versão básica, de um canal, é mostrado na figura 3.
Veja que existem componentes cujos valores dependem da versão e que, portanto, devem ser verificados nas tabelas.
O mesmo ocorre com a tensão da fonte de alimentação. Para uma versão estereofônica, dois amplificadores devem ser montados, alimentados pela mesma fonte, sendo um para cada canal.
Na figura 4 mostramos a placa de circuito impresso, também correspondente a um canal.
São os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados com a escolha dos componentes e montagem:
a) Para Q5 usamos o TIP120 nas versões de 15, 20 e 25 watts por canal; e o TIP122 para as versões de 35, 50 e 60 watts por canal. Para Q6 são usados os TIP125 para as versões de 15 a 25 watts e os TIP127 para as versões de maior potência. Veja que estes transistores devem ser montados em um bom dissipador de calor e que Q5 deve ser bem isolado eletricamente do mesmo. Na figura 5 mostramos pormenores da montagem do dissipador de calor.
Na montagem, tome o máximo de cuidado com a ligação destes transistores.
b) Os demais transistores são comuns, como o BC547 que admite como equivalente o BC237; o BC640 que admite como equivalentes transistores de 80 V x 1A de uso geral; e o BD137 que admite como equivalente o BD139.
c) Os diodos D1 e D2 são de uso geral como os 1N4148 ou 1N914. Observe sua polaridade.
d) P1 é um trimpot de 1k que serve para ajuste da corrente de repouso.
e) R11 e R12 são resistores de fio de 0,39 ou 0,47 ohms com pelo menos 2 watts de dissipação. Solde-os de modo que fiquem afastados da placa uns 10 mm, para que o calor gerado por eles não a danifique. Os demais resistores podem ser de ¼ W ou ½ W.
f) Os capacitores eletrolíticos devem ter tensão de trabalho da mesma ordem que a tensão da fonte. C4 pode ter uma tensão menor de trabalho. Para C3 deve-se usar um capacitor cerâmico de pelo menos 100 V de tensão de trabalho.
Terminando a montagem do módulo amplificador, providencie a fonte e ligue cabos de entrada e saída para as provas de funcionamento.
PROVA E USO
Use uma fonte de acordo com sua versão, protegida por fusível em valor que depende da potência.
Ligue uma fonte de sinal que possa excitar o amplificador como, por exemplo, um pré, um oscilador de áudio, um rádio ou um tape-deck.
Na saída use também uma caixa acústica que suporte a potência do amplificador.
Na figura 6 damos o modo de se fazer a ligação de um simples controle de volume para as provas.
Use um multímetro para:
a) Ajustar a tensão na junção de R11 e R12 para 1,5 V acima da tensão de alimentação.
b) Ajustar a corrente de repouso em torno de 20 mA. Para esta medida, aconselhamos usar um resistor de 1 ohm x 2 watts, conforme mostra a figura 7, medindo-se a tensão sobre ele.
A medida para 20 mA deve ser de 20 mV.
Comprovado o funcionamento, é só partir para a montagem definitiva do pré-amplificador e instalar também a fonte de alimentação na caixa.
LISTA DE MATERIAL (PARA 1 CANAL)
Q1 - BC547 - transistor NPN de uso geral
Q2 - BC640 – transistor PNP de 1 A x 8º0
Q3 - BC547 - transistor NPN de uso geral
Q4 - BD137 ou BD139 - transistor NPN de média potência
Q5 – TIP120 -_de 15 a 25 watts por canal ou TIP122 (de 35 a 60 watts por canal
Q6 - TIP125 (de 15 a 25 watts por canal) ou TIP127(de 35 a 60 watts por canal
D1, D2 - 1N4148 ou IN914 - díodos de uso geral
PI – 1 k - trimpot
C1 - 4, 7 uF x 50V v capacitor eletrolítico
C2 - 47pF - capacitor cerâmico
C3 – 100 nF x 100 V - capacitor cerâmico
C4 – 1 000 uF x 50 V - capacitor eletrolítico
C5 – 2200 uF - eletrolítico com tensão um pouco maior que a da fonte na versão escolhida
C6 ~ 220 nF - capacitor cerâmico
R1 – 39 k x ¼ W - resistor (laranja, branco, laranja)
R2 – 82 k x ¼ W - resistor (cinza, vermelho, laranja)
R3 – 150 k x 1/8 W - resistor (marrom, verde, amarelo)
R4- 1k8 x ¼ W - resistor (marrom, cinza, vermelho)
R5 - ver tabela
R6 - 5k6 x ¼ W » resistor (verde, azul, vermelho)
R 7 - ver tabela
R8 - 1k8 x ¼ W - resistor (marrom, cinza, vermelho)
R9 - 2k2 x ¼ W – resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
R10 - 120 ohms x ¼ W - resistor (marrom, vermelho, marrom)
R11, R12 - 0,39 ou 0,47ohms - resistores de fio
Diversos: placa de circuito impresso, dissipador de calor para Q5 e Q6, material para fonte, caixa para montagem, fios, solda, etc.
OBS. Para a versão estéreo, deve-se adquirir o material em dobro, exceto a fonte de alimentação e a caixa para montagem.
