Para os que procuram um bom projeto de amplificador de áudio para completar o seu sistema de alta-fidelidade, eis aqui um circuito que, com e troca de valores de componentes pode fornecer qualquer potência entre 7 e 35 W, e que montado em duplicata permite obter o dobro na versão estéreo. O projeto básico em simetria complementar na saída permite e obtenção de uma excelente qualidade de som aliando o máximo de potência ao mínimo de distorção.
Se você está procurando um projeto simples e bom de um amplificador potente de áudio, acreditamos que você tenha encontrado o que deseja.
O amplificador que descrevemos em um projeto básico, pode fornecer de7 a 35 W simplesmente alterando-se os valores dos componentes básicos. Assim, para um único circuito o que fazemos é fornecer 7 listas de material que determinarão juntamente com a tensão da fonte quantos watts você terá de excelente qualidade de áudio.
A montagem destes amplificadores não exige recursos especiais nem a disponibilidade de instrumentos de laboratório já que praticamente nenhum ajuste é necessário para colocá-los em funcionamento, no entanto os leitores que se propuseram a sua realização devem ter alguma experiência prévia com montagens eletrônicas, principalmente de amplificadores.
Devem, portanto, estar aptos a confeccionar placas de circuito impresso e saber contornar os problemas de captação de zumbidos a que este tipo de circuito está sujeito, e finalmente ter em mente os processos de montagem dos transistores de potência em dissipadores para que não haja perigo de aquecimento excessivo dos mesmos.
De um modo geral, como os transistores utilizados são facilmente encontrados em nosso mercado e ainda são de baixo custo, podemos dizer que estes amplificadores são bastante econômicos.
O CIRCUITO
A obtenção de potências elevadas em áudio é enormemente facilitada pela existência de transistores complementares de silício de potência a custos bastante baixos. Com estes transistores podemos com facilidade projetar etapas de saída de áudio de potência em simetria complementar que além de fornecerem uma boa potência de áudio apresentam uma baixa impedância de saída podendo ser ligadas diretamente aos alto-falantes sem a necessidade de transformadores e além disso tem excelente fidelidade.
Na figura 1 temos o diagrama de blocos dos amplificadores que descrevemos como básicos.
Tomando o sinal da fonte, geralmente de pequena intensidade temos a primeira etapa que é a pré-amplificadora. Na figura 2 temos o diagrama básico desta etapa.
O transistor O1 é do tipo de baixo ruído e grande fator de amplificação operando na configuração de emissor comum. O sinal é, portanto, aplicado em sua base e retirado de seu coletor.
Em função da amplificação desejada para o sinal de modo a excitar convenientemente as etapas seguintes são calculados os resistores que o polarizam, ou seja, R1 e R2 de modo que isso afeta a impedância de entrada do circuito. Assim, enquanto que para a potência de 7 W a impedância de entrada é de 800 K para a potência de 35 W essa impedância cai ara 90 K.
Do mesmo modo, em função da potência temos a variação da sensibilidade do circuito que em 7 W é de 0,1 V e em 35W de 0,45 W.
Essas características são importantes porque determinam se há ou não necessidade de se usar pré-amplificador em conjunto com o amplificador, conforme a fonte de sinal.
Assim, cápsulas de cristal ou mesmo microfones de cristal podem ser ligados diretamente aos amplificadores sem a necessidade de pré-amplificadores, assim, como rádios, gravadores, e sintonizadores de FM. Mas, para o caso de cápsulas magnéticas ou de cerâmica, devem ser usados bons pré-amplificadores para se ter a potência total de saída.
A segunda etapa do amplificador é formada pelo transistor Q2 que tem por função excitar a etapa de saída de potência. Este transistor eleva portanto a intensidade do sinal obtido em Q1 a nível suficiente para se excitar a etapa de saída.
Aqui é usado um transistor para uso geral que tem por característica principal apenas a de suportar as tensões relativamente altas das fontes.
A etapa seguinte é a de saída de potência que tem por função fornecer um sinal de grande intensidade as caixas acústicas, a partir do sinal fornecido pela etapa anterior.
Nesta etapa são utilizados transistores de potência complementares, ou seja, um transistor PNP e NPN de potência, cada um amplificando um semiciclo do sinal de áudio, conforme sugere a figura 3.
Como nas potências exigidas os transistores sozinhos não seriam convenientemente excitados pela etapa anterior, são usadas etapas em acoplamento direto com transistores adicionais. Assim, para excitar o transistor PNP de saída é usado um NPN e para excitar o NPN é usa do um PN P.
Na figura 4 temos a etapa de saída completa com o percurso dos semiciclos negativos e positivos do sinal a ser amplificado assinalados.
O ponto mais importante no projeto desta etapa está na escolha dos transistores que devem ser capazes de suportar as correntes elevadas que tem de entregar aos alto-falantes.
Assim, em função da potência desejada devem ser usados transistores apropriados, os quais são relacionados nas diferentes listas de materiais.
Damos também uma tabela de equivalências que tem por finalidade facilitar ainda mais a obtenção desses componentes.
Como os amplificadores são alimentados por tensões diferentes, as fontes para os amplificadores também são diferentes. Para o amplificador de 7 W por exemplo, a tensão da fonte deve ser de 26 V, havendo um consumo máximo de corrente de 420 mA, enquanto que para o amplificador de 35W a tensão da fonte é de 54 V, havendo uma corrente máxima de consumo de 950 mA. Esses valores são dobrados nas versões estereofônicas.
MONTAGEM
Como os amplificadores são circuitos que apresentam a possibilidade de captar zumbidos com certa facilidade quando são deixadas ligações muito longas, a montagem recomendada é a feita em placa de circuito impresso.
Assim, para a montagem de qualquer um destes amplificadores o leitor deve dispor do seguinte material:
a) ferramentas para a confecção da placa ou placas de circuito impresso, ou seja, laboratório de circuito impresso completo ou caneta especial, percloreto, banheira e chapa virgem além da furadeira com broca de 0,8 ou 1 mm.
b) ferramentas para a realização da montagem dos componentes eletrônicos, ou seja, ferro de soldar de pequena potência (máximo 30 W), solda de boa qualidade, alicate de corte, alicate de ponta, chaves de fenda, etc.
c) recursos para montagem da caixa ou instalação dos componentes na mesma, como por exemplo, furadeira elétrica, serra, chaves de fenda, alicate, etc. É claro que no comércio podem ser adquiridas caixas prontas para a montagem de qualquer um dos amplificadores (figura 5).
Antes de iniciar a montagem do amplificador e confecção da placa, faca uma leitura completa do artigo escolhendo no final a versão que vai ser utilizada.
Para um sistema monofônico você precisará de uma única placa e o material será o da lista correspondente. Para a versão estereofônica você precisará do dobro do material da lista e duas placas de circuito impresso iguais. Somente a fonte será mantida.
Na figura 6 temos o diagrama básico dos amplificadores com a identificação dos componentes em função das listas de material para as diversas potências.
Na figura 7 é dada a placa de circuito impresso para a montagem, tanto do lado dos componentes como do lado cobreado.
Nesta placa são instalados todos os componentes, e devendo-se observar que os transistores de potência têm maior espaço em sua volta em vista dos dissipadores de calor que devem usar.
Na montagem são os seguintes cuidados que devem ser tomados em relação aos componentes:
a) Os transistores Q1, Q2, Q3, e Q4 são do tipo de baixa potência, os quais em função da equivalência podem ter invólucros diferentes dos tipos básicos. Observe cuidadosamente a posição de ligação desses componentes e se tiver dúvidas no caso dos equivalentes consulte um manual. Na soldagem, evite o excesso de calor que pode danificá-los.
b) Os transistores de potência devem ser montados em dissipadores de calor de boa superfície. A montagem dos transistores nesses dissipadores é feita conforme mostra a figura 8. Para facilitar ao máximo a transferência de calor do transistor ao dissipador, pode-se usar entre ambos pasta de silicone. Os dissipadores podem ser adquiridos prontos ou então confeccionados com chapas de alumínio. Os dissipadores pretos são melhores do que os de alumínio claro em vista de oferecerem maior facilidade de irradiação de calor.
c) Na instalação dos diodos D1, D2 e D3 deve ser observada sua polaridade, fornecida pelo anel no corpo deste componente. Na soldagem deve ser evitado o excesso de calor, sendo que, de preferência D2 e D3 devem ficar próximos dos dissipadores dos transistores de modo a servir de sensores para as variações de temperatura desses componentes.
d) R9 e R10 são resistores de fio com dissipação de pelo menos 2 W. Estes componentes não são polarizados e na sua soldagem na placa de circuito impresso devem ficar separados da mesma pelo menos 1 ou 2 mm. Para esta finalidade deixe os resistores com os terminais um pouco mais compridos do que o normal.
e) C2, C3 e C7 podem ser de diversos tipos. C2, por exemplo, pode ser de poliéster metalizado com tensão de isolamento de 250 ou mais volts, enquanto que C3 pode ser de disco de cerâmica. C7 pode ser de disco de cerâmica ou ainda de poliéster metalizado. Estes componentes não têm polaridade certa para ligação e na sua soldagem deve ser evitado o excesso de calor.
f) Os demais capacitores usados são eletrolíticos, devendo sempre ser observadas suas tensões de isolamento e sua polaridade. É boa norma em função da versão escolhida e de sua tensão de alimentação escolher as tensões dos capacitores. Assim, para a versão de 7 W em que a alimentação é de 26 V pode-se usar capacitores de 35 V, valendo esta tensão para os capacitores da versão de 10 W. Para a versão de 15, 20 e 25 W podem ser usados capacitores de 50 V enquanto que para as versões de 30 e 35 W devem ser usados capacitores de 63 V. Veja o leitor que sempre recomendamos capacitores com tensões de trabalho maiores que a tensão da fonte.
g) Os resistores usados no restante do circuito podem ser de ¼ ou ½ W com tolerância de 5% ou 10% em seus valores que são dados pelos anéis coloridos em seu corpo.
h) o cabo de entrada se for longo deve ser do tipo blindado, sendo sua malha ligada à terra. Na entrada pode ser usado um ou mais jaques que serão escolhidos em função dos plugues existentes nos aparelhos com os quais o amplificador deve operar. É claro que, se houver espaço disponível o leitor poderá montar na mesma caixa o pré-amplificador com os controles de tonalidade e volume.
Devemos lembrar o leitor também que se for feita a montagem da versão estereofônica teremos dois amplificadores iguais assim como dois pré-amplificadores e os controles deverão ser duplos o que significa que o espaço disponível na caixa deve ser bem maior que o necessário a montagem da versão monofônica.
i) As demais ligações aos controles, placa de circuito impresso, saída do alto-falante e fonte de alimentação podem ser feitas com fio flexível de capa plástica (cabinho). O comprimento dos fios usados deve ser mantido dentro dos limites do razoável. Fios excessivamente longos permitem a captação de zumbidos e fios muito curtos dificultam a montagem.
j) A saída para as caixas acústicas pode ser formada por dois bornes isolados, um preto que será ligado à terra e outro vermelho que será conectado ao capacitor C5.
k) As placas de circuito impresso ou placa de circuito impresso é montada na caixa por meio de separadores que são tubos pequenos plásticos ou metálicos que a mantém separada do fundo de uma distância de 1 ou 1,5 cm, conforme mostra a figura 9.
l) Na parte superior da caixa devem existir orifícios para ventilação, pois em funcionamento, os transistores de saída principalmente podem aquecer-se bastante.
m) O fio terra da montagem pode ser ligado ao chassi que então formará uma blindagem evitando a captação de zumbidos.
Completada a montagem, antes de instalar o aparelho definitivamente na caixa o leitor deve conferir todas as ligações. Verifique principalmente se não existem soldas frias ou pontes de solda na placa que possam provocar curto-circuitos.
A fonte de alimentação para o aparelho deverá estar pronta quando o mesmo for instalado na sua caixa. Para este amplificador as fontes não precisam ser reguladas, devendo apenas fornecer as tensões indicadas e as correntes exigidas para cada versão. Lembre-se que nas versões estereofônicas as correntes são dobradas.
PROVA E USO
Completada a montagem, instale a placa do amplificador na caixa com a ligação à fonte feita. Ligue a saída do amplificador uma caixa acústica com alto-falante de 8 ohms que suporte a potência da versão montada.
Ligue o amplificador verificando inicialmente se não há aquecimento excessivo dos transistores de saída. Estando tudo em ordem, para a prova inicial de funcionamento você pode injetar na entrada do amplificador o final de um toca-discos com cápsula de crista, ligar a saída de um rádio ou gravador ou então usar um gerador de sinais.
Se for notada alguma espécie de problema como, por exemplo, distorção, baixo volume, super-aquecimento dos transistores de saída desligue o amplificador e faça um exame do mesmo.
Comece por testar os transistores de saída, verificando se eles estão em bom estado e se não existem curto-circuitos nas ligações.
Com o amplificador ligado meça as tensões nos pontos chaves do circuito. Verifique também o estado dos diodos reguladores.
Para usar o amplificador com fontes de baixo nível você deverá utilizar um bom pré-amplificador.
Tabela de Materiais conforme a versão
