50 W Estéreo de Simplicidade e Alta Fidelidade (ART2511)

Você sabe quanto custa um bom sistema de som? Certamente, se consulta com frequência os anúncios nos jornais e as próprias lojas, sabe como está difícil, nestes tempos de crise, chegar a ser proprietário de um. Mas, se o leitor não tem ainda condições de adquirir seu próprio sistema de som, quer seja pelo custo elevado, quer seja pelo fato deles serem vendidos apenas completos, por que não sair com uma solução inteligente? Por que não começar com a montagem de seu próprio amplificador estéreo, de excelente qualidade, de 50 Watts (25 por canal e depois ir acrescentando os complementos como o tape-deck, o sintonizador 0 toca-discos, na medida do possível? O que propomos neste artigo é justamente isso':' o ponto de partida para seu Sistema de som, um excelente amplificador estéreo com equalizador ativo e 25 WRMS de potência por canal,o0 que em termos de IHF da perto de 70 W para o amplificador todo.

Obs. Este artigo é de 1984

Já publicamos diversos amplificadores, monofônicos, estereofônicos, com e sem controles de tonalidade ou equalização, mas nunca, até agora, um que fosse completo e que pudesse realmente ser usado como parte de um excelente sistema de som doméstico.

Assim, baseados num excelente integrado que já usamos em um sistema de reforço para o carro, o TDA1510 chegamos a um sistema amplificador estereofônico com equalizador para uso doméstico, com qualidade de som que nada deixa a dever aos tipos comerciais e com potência que, sem dúvida, impressionará o leitor.

Em linhas gerais podemos descrever o nosso amplificador estéreo integrado da seguinte forma:

Partindo de dois integrados TDA1510, cada qual contendo, em seu interior, dois amplificadores independentes (figura 1), fazemos sua ligação em ponte e com isso quadruplicamos a potência total do sistema.

Figura 1 – O TDA1510

Assim, se cada amplificador fornece na verdade 12,5 W, com a montagem em ponte obtemos 25 W, o que corresponde a um total de 50 W para o amplificador todo, ou em termos de IHF 70 W aproximadamente.

Na entrada deste amplificador acrescentamos ainda um equalizador com controle de volume, graves e agudos, do tipo ativo com um transistor, o que permite trabalhar com sinais de baixa intensidade, como os provenientes de um toca-discos, além dos sinais de maior intensidade, como os provenientes de mixers, tape-decks ou sintonizadores de AM e FM.

A saída é de 4 Ω, o que permite a ligação de caixas comuns tanto desta impedância como também de 8 Ω. Na verdade, os integrados podem funcionar em seu limite com cargas de 2 Ω, caso em que inclusive sua potência ficaria aumentada, mas por medida de segurança, para garantir maior durabilidade ao aparelho, não recomendamos seu uso.

Uma característica importante do aparelho é seu tamanho bastante reduzido, o que além de facilitar a montagem, apenas limitada no tamanho da caixa pelo transformador, permite obter uma aparência muito agradável, principalmente se o leitor for habilidoso na confecção de caixas e painéis. (figura 2)

Figura 2 – Sugestão de caixa

E, para completar, observamos que o reduzido número de componentes torna a montagem bastante acessível, mesmo aos leitores que ainda não se consideram mestres na eletrônica.

Se o leitor realmente gosta de som e está sentindo falta de um em sua casa, por que não começar com este?

O INTEGRADO TDA151O

Na figura 3 temos o aspecto do circuito integrado TDA1510 que é usado como base para este projeto.

Figura 3 – O invólucro do TDA1510

No interior do invólucro existem dois amplificadores independentes que podem fornecer 12 W de potência em cargas de 2 Ω e que admitem tensões de alimentação situadas entre 9 e 18 V.

Podemos ligar dois amplificadores em ponte, caso em que obtemos com carga de 4 Ω 25 W aproximadamente, e em carga de 2 Ω 50 W, o que entretanto, por medida de precaução não fazemos neste caso.

Para nós é suficiente obter 25 W de cada integrado com a ligação em ponte e com isso, usando dois integrados, formar um sistema estéreo de 50 W.

As características deste TDA1510 são excelentes, conforme podemos ver pela sua curva de resposta mostrada na figura 4 e pela taxa de distorção harmônica THD mostrada na figura 5.

Figura 4 – Curva de resposta

Figura 5 – Curva de distorção

É claro que cada integrado deste tipo deve ser dotado de um bom radiador de calor e isso já está previsto no seu formato.

No nosso caso usamos como radiadores, dois pedaços retangulares de alumínio comum, pintados de preto, com 10 x 5 cm de comprimento e largura, e 6 mm de espessura.

O MINI-EQUALIZADOR

Um sistema amplificador estereofônico não poderia ser considerado completo não possuindo controle de volume e de tom ativo. O sistema que propomos aos montadores é mostrado em essência na figura 6.

Figura 6 – O controle de tom

Um transistor é o elemento ativo deste equalizador. Conforme a posição dos dois controles (graves e agudos) dosa-se a realimentação do circuito em frequências altas ou baixas, obtendo-se com isso um reforço ou atenuação de graves e agudos.

Com os potenciômetros nas posições médias não temos nem reforço nem atenuação de graves e agudos e portanto o sinal de entrada e reproduzido conforme sua forma original.

Com o ajuste dos potenciômetros pode-se então equalizar o sinal de acordo com o gosto de cada um, atenuando ou reforçando os graves e agudos.

A PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO

Um ponto importante deste projeto é a placa de circuito impresso que, pelos níveis de sinais trabalhados, pela sensibilidade do amplificador, é bastante crítica.

Deste modo, sugerimos ao leitor que não tente qualquer modificação no desenho original e que faça exatamente conforme o desenho dado.

Veja que inclusive alguns pontos que possam parecer estranhos aos leitores são justificados por esta sensibilidade a zumbidos e realimentações. É o caso do capacitor C19 em paralelo com C16, que é colocado -junto ao integrado para evitar qualquer realimentação.

Com exceção do transformador de alimentação, jaques de entrada e saída, interruptor geral e fusível, todos os controles e componentes são montados nesta placa.

Com isso são evitadas ligações longas, e as poucas necessárias devem ser cuidadosamente blindadas.

Veja que até mesmo os controles formados pelos potenciômetros devem ser dotados de uma blindagem especial. Isso é feito conforme mostra o desenho da placa, com a ligação de um fio do terra comum da placa ao corpo de um dos potenciômetros.

Este, ficando em contacto com a placa-painel que sustenta os demais potenciômetros, garante o contacto que os blinda também. (ver figura 2)

Sem este tipo de precaução, o que o leitor pode conseguir é muito zumbido no alto-falante quando abrir o controle de volume ou mesmo sem isso.

OS COMPONENTES

O integrado usado é relativamente comum em nosso mercado, não oferecendo dificuldades para ser conseguido. Apenas o dissipador é que deve ser providenciado a partir de fontes talvez pouco comuns, como por exemplo aproveitando-se um laminado de alumínio ou mesmo uma caixa.

Para os demais componentes as dificuldades são mínimas, pois são todos comuns.

O transformador usado, fornece uma tensão de 6 + 6 V com tomada central, não usada, de onde com a retificação em onda completa se obtém perto de 16 V de pico.

A corrente de 5 A é importante para que se garanta a potência máxima do sistema. Pode ser usado um transformador de 12 V com a retificação com dois diodos apenas.

Como a retificação é em ponte, os diodos precisam suportar apenas metade da corrente de pico, e a tensão inversa de pico deve ser de pelo menos 50 V para maior segurança.

Para a filtragem são usados eletrolíticos de grande valor, com tensões de trabalho de pelo menos 16 V. Naturalmente eletrolíticos de tensões maiores podem ser usados, mas estes certamente custarão mais caro.

Os demais eletrolíticos também devem ter uma tensão mínima de trabalho de 16 V.

Os capacitores cerâmicos devem ser de boa qualidade, especialmente aqueles por onde passam os sinais de áudio. Capacitores com problemas de qualidade podem causar sérios problemas de distorção.

Os resistores, com exceção de R20, são todos de 1/8W. R20 é um resistor de fio de 5 W pelo menos de dissipação, o qual trabalhará relativamente aquecido.

Os potenciômetros Iin e Iog são de valores comuns, não oferecendo problemas para aquisição.

Material complementar depende do tipo de acabamento a ser feito como, por exemplo, a caixa, os botões plásticos para os potenciômetros, os jaques de entrada e saída, etc.

Não incluímos no projeto lâmpada ou LED indicador de funcionamento, VU, ou outros recursos, mas certamente baseados em outros projetos nossos os leitores habilidosos poderão acrescentá-los.

MONTAGEM

Para montagem deve ser usado um soldador de ponta fina e pequena potência, de boa qualidade. As ferramentas adicionais são as comuns.

Começamos por dar o diagrama do aparelho, correspondente a um canal, na figura 7.

Figura 7 – Diagrama de um canal

Veja que a fonte é comum aos dois canais, e que os componentes fora dela devem ser dobrados (exceto P1 e P2), pois temos dois canais, já que a versão é estereofônica.

Para que o leitor não tenha dificuldades, sugerimos seguir a lista de material na sua compra. Assim, para maior facilidade basta dobrar os componentes referentes a um canal, e seguir simplesmente a relação correspondente à fonte.

Na figura 8 damos a placa de circuito impresso que, conforme dissemos, deve ser a preferida pelos montadores em vista de se tratar de circuito algo crítico.

 

Placa para a montagem

Nossa sugestão de sequência para a montagem é a seguinte:

a) Solde em primeiro lugar os dois integrados, observando tanto a sua posição em relação ao chanfro que identifica os pinos 1, como também o encaixe exato de cada terminal na placa. Ao fazer a soldagem evite o espalhamento de solda e também o excesso de calor. Deixe para o final a fixação dos dissipadores de calor.

b) Solde os 4 diodos da ponte que formam a fonte de alimentação. Estes são D1 a D4. Tome cuidado com sua polaridade. Seja rápido ao soldá-los para que o calor não os danifique.

c) Para soldar o transistor Q1, em primeiro lugar observe sua posição de acordo com a parte achatada, e depois encaixe cuidadosamente os terminais nos furos. Seja rápido por causa do excesso de calor.

d) Os próximos componentes que podem ser soldados são os resistores, todos com exceção de R20, ao qual deixamos um item especial. Para a colocação dos resistores observe em primeiro lugar seus valores dados pelas faixas coloridas. Depois de encaixar seus terminais nos furos correspondentes solde-os.

e) Para soldar R20 é preciso tomar cuidado especial. Dobre seus terminais do modo indicado na figura 9 e faça sua soldagem depois de encaixa-los nos furos, mas de modo que fique um intervalo entre o corpo do componente e a placa.

Figura 9 – Soldagem de R20

Este intervalo é necessário para facilitar a dissipação de calor do componente que trabalha aquecido.

f) Os próximos componentes a serem soldados são os capacitores eletrolíticos. Depois de verificar os valores, certifique-se que são encaixados nos furos correspondentes com a polaridade certa. Depois é só fazer rapidamente a soldagem dos terminais.

g) Para os demais capacitores o ponto mais importante, além do valor, refere-se à sensibilidade destes componentes ao calor pelo que recomenda-se que sua soldagem seja feita rapidamente.

h) Terminado o trabalho na placa, com a colocação do jumper, que nada mais é do que um pedaço de fio interligando os pontos indicados, passe ao trabalho externo.

i) A soldagem dos potenciômetros, que não são exatamente tão externos, deve ser feita do seguinte modo: encaixe os terminais de cada potenciômetro na placa e proceda à sua soldagem. Depois fixe-os com os parafusos no painel comum. Conforme o tipo de caixa escolhido, os eixos devem ser cortados.

j) Faça em seguida a ligação do fio de blindagem da placa ao corpo de um dos potenciômetros conforme indicado no desenho. Este fio pode ser desencapado.

l) Em seguida, solde os terminais ou fios dos jaques de entrada que devem ser blindados e curtos. Veja com cuidado a posição de fixação dos jaques de entrada para não cortar fios nem muito curtos e nem muito longos. Cuidado também com a ligação da blindagem no ponto certo.

m) A ligação dos fios de saída para os alto--falantes é mais simples, pois pode ser feita com fios comuns, e seu comprimento não é crítico. Tome cuidado apenas com seu isolamento.

n) A colocação do transformador não oferece problemas, tendo sido deixada por último em vista de seu tamanho e peso. Depois de ligar os fios do secundário do transformador à placa, cortando o terminal central (CT) não usado, faça a fixação tanto da placa como deste componente na caixa. Para a placa use separadores e para o transformador parafusos que suportem seu peso.

o) Completamos a montagem desta versão básica com a ligação do fusível,do interruptor geral e do cabo de alimentação. Depois de tudo isso, basta conferir a montagem e, não se constatando nenhuma irregularidade, é só experimentar.

PROVA DE FUNCIONAMENTO

Para a prova de funcionamento precisamos de uma fonte de sinaI que pode ser um rádio, gravador, tape-deck, toca-discos ou mesmo o seu dedo!

Antes de ligar seu amplificador fixe bem o dissipador de calor de cada integrado. Entre o dissipador e o integrado deve ser colocado um pouco de pasta térmica para facilitar a transferência de calor de um para o outro.

Na figura 10 mostramos o modo de se fazer a conexão dos aparelhos usados como fonte de sinal ao seu amplificador.

Figura 10 – Composição do sistema

Veja que temos duas entradas que podem ser usadas para cada canal. A primeira (E1) que não tem o resistor é a entrada de maior sensibilidade, que será usada com as fontes de pequenos sinais, ou seja, cápsulas fonográficas, microfones, etc.

A segunda (E2) que tem o resistor de 22 k (ou até maior), é usada com fontes de sinal de maior intensidade, ou seja, aquelas fontes em que o sinal já é dotado de amplificação, como sintonizadores de FM, gravadores, tape-decks, rádios, etc.

O resistor justamente serve para limitar o sinal, evitando assim a saturação do circuito e consequente distorção.

Se o leitor notar que, com sua fonte de sinal ao abrir o volume ocorre distorção, deve aumentar o valor deste resistor R5 até encontrar o que permita obter toda a potência sem distorção. Com fontes de sinal elevados este resistor pode ter até mais de 100 k.

Uma vez escolhida a entrada de ligação do aparelho, conforme a fonte de sinal, deveremos ligar o amplificador. Ah, se o leitor não tiver fonte de sinal disponível e quiser apelar para a “prova do dedo" isso é também possível.

Basta então ligar o amplificador inicialmente e abrir todo o seu volume. Não deve haver inicialmente nenhum ronco nas caixas usadas.

Veja que a escolha das caixas acústicas que serão usadas é importante, pois de nada adianta ter um bom aparelho amplificador se as caixas não estiverem a altura.

Os alto-falantes devem ser pesados, preferivelmente acompanhados de tweeter e serem capaz de suportar cada um pelo menos 25 W de potência.

Pronto para o teste o procedimento é o seguinte:

a) Ligue inicialmente só o amplificador, abrindo todo o volume de cada canal. Não deve haver ronco nos alto-falantes. Se isso acontecer verifique as ligações dos fios indicados e as blindagens dos potenciômetros. Verifique também se os capacitores de filtragem da fonte não estão ruins.

b) Para a prova do dedo encoste o indicador primeiro no jaque de um canal de entrada e depois no outro. No toque deve haver a reprodução de forte ronco. A reprodução em cada canal deve ocorrer no mesmo nível.

c) Se usar qualquer fonte de sinal pode ligá-la. Escolha uma boa estação de FM, um bom disco ou então uma boa fita e ajuste o volume para o ponto em que não ocorra distorção. Verifique a atuação dos controles de tom. Se notar distorção nos volumes elevados com fontes de sinal de alta intensidade, então aumente R5.

Se o sinal da fonte não for suficiente para excitar o amplificador à sua máxima potência então será preciso usar um bom pré-amplificador. Isso ocorrerá por exemplo se você usar um microfone dinâmico ou uma cápsula magnética de baixa›impedância.

Se alguma anormalidade ocorrer Comece verificando se a tensão da fonte está correta. Em C16 deve haver uma tensão superior a 12 V. Se a tensão estiver mais baixa, então o problema pode estar no transformador cujas especificações não estão de acordo, na ligação dos diodos, ou então em R20 que pode estar aberto ou com valor diferente do exigido.

Se não houver sinal algum no alto-falante, experimente injetar diretamente no controle de volume um sinal de prova. Isso pode ser feito simplesmente encostando o dedo neste terminal.

Se houver ronco então o problema estará na etapa de equalização que deve ser verificada. Se não houver,o problema pode estar no integrado correspondente ao canal que não funciona e nos componentes adjacentes.

Estando tudo em ordem, é só fechar o amplificador em sua caixa e usá-lo.

USOS

Você vai usar este amplificador do mesmo modo que usaria qualquer amplificador de alta-fidelidade comum, como parte de um sistema de som.

Na figura 11 temos a sugestão de seu uso na formação de um bom sistema doméstico, em que as fontes de sinal podem ser um toca-discos, um sintonizador ou um tape--deck.

Figura 11 – O sistema composto

Na figura 12 mostramos como fazer a ligação de uma chave comutadora se a fonte de sinal tiver de ser trocada constantemente e, portanto, o leitor queira evitar o tirar e pôr de jaques nas entradas.

Figura 12 – Chave comutadora de entrada

É claro que muitas outras possibilidades existem, ficando por conta da imaginação de cada um.

Entretanto, deve ser lembrado que estamos trabalhando com circuito sensível de áudio e que todas as ligações por onde passem sinais devem ser feitas com fios blindados e as malhas ligadas a um ponto comum de terra.

Sem este procedimento podem aparecer instabilidades, roncos e oscilações que prejudicarão o funcionamento do aparelho.