Amplificador de áudio com operacional (ART626)

Neste artigo, que utiliza componentes comuns, ensinamos como montar um amplificador de áudio diferente, pois utiliza como base um amplificador operacional. Trata-se de um projeto didático que pode ser utilizado em cursos técnicos e de iniciação.

Muitos estudantes de eletrônica procuram circuitos práticos que façam uso de amplificadores operacionais, tanto para aprender mais sobre esses componentes como para apresentá-los como trabalhos escolares. O circuito que damos neste artigo é bastante interessante, permite aprender muito e ainda pode ser usado na prática como excelente caixa amplificada para seu walkman, MP3, CD-player ou mesmo para o computador.

O amplificador operacional 741 serve para uma infinidade de aplicações práticas. A que descrevemos neste artigo visa tanto os estudantes que estão aprendendo mais sobre esse componente como também aqueles que gostam de som. Trata-se de um amplificador de áudio que fornece pouco mais de 10 W pmpo num alto-falante de 8 ? com excelente qualidade de som.

Montando o alto-falante numa caixa de bom rendimento, a qualidade e a potência do som deste amplificador vão surpreender o leitor.

Lembrando que amplificadores operacionais como o 741 não são amplificadores de potência, para podermos excitar um alto-falante convenientemente vamos utilizar uma etapa de potência com transistores complementares. Os dois transistores são comuns e de baixo custo, o que facilita bastante a montagem do projeto.

O circuito deve ser alimentado por uma fonte simétrica que também é descrita no artigo.

A impedância de entrada do amplificador é da ordem de 100 k? o que permite que ele seja usado não só com fontes de sinais relativamente intensos como a saída de MP3, CD-players e computadores como até microfones, pré-amplificadores e transdutores do tipo encontrado em instrumentos musicais como violões e guitarras.

Como Funciona

A base do projeto é um amplificador operacional 741. Se bem que ele seja o mais popular de todos, equivalentes podem ser experimentados.

Equivalentes como o MC1458 e outros que usam transistores bipolares podem ser usados.

Esse amplificador tem o símbolo e pinagem mostradas na figura 1.

Símbolo e pinagem do amplificador operacional 741

Observe que ele possui uma entrada inversora (+) e uma entrada não inversora (-).

O ganho típico de um amplificador desse tipo pode chegar a 100 000 vezes, mas não se trata de um circuito de potência e com sinais mais fortes ele satura.

A impedância normal de saída é da ordem de 150 ? e no máximo ele pode entregar uma potência de alguns milliwatts a uma carga externa, por exemplo, um fone de ouvido.

O que fazemos então é polarizar uma das entradas do amplificador de modo a fixar uma referência de tensão. O sinal externo é aplicado à outra entrada com uma configuração em que o ganho é determinado pela realimentação e equalização da rede formada por R3, R4 e C3.

Essa rede tem valores justamente dimensionados para que os sons da faixa audível sejam os mais reforçados pelo amplificador. Veja que R4 fixa o ganho para corrente contínua. Esse ganho cai à medida que a freqüência se elevada agora dada a atuação de R3 e C3.

Funcionando como um pré-amplificador, o amplificador operacional entrega o sinal a dois transistores de potência.

O transistor NPN conduz com os semiciclos positivos do sinal, enquanto o transistor PNP conduz com os semiciclos negativos do sinal de áudio. Os dois sinais são combinados de modo a serem aplicados no alto-falante.

Assim, como a fonte é simétrica, a corrente que circula no alto-falante tem um sentido com a condução de Q1 e o sentido oposto com a condução de Q2.

O potenciômetro P1 serve como controle de ganho e R2 polariza a entrada do amplificador operacional.

Montagem

O diagrama do amplificador é mostrado na figura 2.

Diagrama elétrico do amplificador de áudio com operacional.

A placa de circuito impresso para sua implementação é mostrada na figura 3.

Montagem do amplificador de áudio em placa de circuito impresso.

Na figura 4 temos uma fonte de alimentação simétrica simples para este amplificador.

Fonte simétrica.

Os transistores de potência devem ser montados em radiadores de calor.

Os cabos de entrada de áudio devem ser blindados com a malha ligada ao terra (0 V) da alimentação. Como se trata de circuito de alto-ganho de áudio, todo o cuidado é pouco para se evitar a captação de zumbidos.

Além da fonte ser de boa filtragem é preciso que sua conexão à placa do amplificador seja feita com fios curtos. A caixa deve ser preferivelmente blindada para que não entre roncos.

O alto-falante deve ter pelo menos 10 cm de diâmetro e imã pesado para se obter o melhor rendimento e melhor qualidade de som.

O jaque de entrada pode ser do tipo P2 ou RCA dependendo da aplicação e da disponibilidade de cabos.

Na figura 5 sugerimos um cabo de prova que permite que o amplificador seja usado na bancada como equipamento de teste.

Cabo de prova sugerido (com malha de aterramento).

Para adaptação em saídas estereofônicas deve ser usado um cabo adaptado em que os sinais estéreo são mixados, conforme mostra a figura 6.

Cabo adaptado para saída estereofônica.

É claro que nada impede que o leitor monte dois amplificadores iguais, um para cada canal e assim tenha um amplificador estéreo.

Prova e Uso

Ligando o amplificador e abrindo o volume teremos a reprodução de um forte ronco ao tocar no terminal de entrada ou no cursor do potenciômetro.

Se existir ronco, mesmo sem sinal e sem tocar nos terminais, verifique as blindagens e a filtragem da fonte.

Depois, é só ligar uma fonte de sinal, como a saída de fones, com o cabo estéreo adaptado, de qualquer pequeno aparelho de som como um MP3 player, CD-player ou mesmo radinho FM. Para rádios AM e FM monofônicos não será preciso usar cabo adaptado.