Amplificador de áudio 50 watts - ezuim. · PDF fileAmplificador de áudio 50 watts . Projeto de um amplificador de áudio de 50 watts de baixo custo e ótimo desempenho. O presente

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  • Amplificador de udio 50 watts Projeto de um amplificador de udio de 50 watts de baixo custo e timo desempenho. O presente projeto inclui o mdulo de potncia, mdulo de fonte de alimentao e mdulo de equalizao com controles de graves e agudos. Veja abaixo a viso geral do amplificador montado, para fins didticos. O mesmo poder ser acondicionado em um gabinete adequado para uso domstico.

    Mdulo de potncia:

    Parmetros Carga de 4 Carga de 8 Tenso de alimentao Impedncia de carga Potncia com 10% de distoro (1kHz) Potncia nominal Consumo de corrente sem sinal Consumo de corrente com potncia nominal Sensibilidade (incio de ceifamento) Impedncia de entrada Resposta de frequncia (- 3dB) Relao sinal/rudo

    45V 4

    52W 50W 15mA 1,68A 200mV 100k

    30Hz a 30kHz 90dB

    45V 8

    31W 30W 15mA 0,94A 210mV 100k

    30Hz a 30kHz 90dB

    Amplificador de udio de 50W Prof. Edgar Zuim Pgina 1

  • Um bom dissipador de calor necessrio para evitar o sobreaquecimento dos transistores de sada, evitando assim, danos ao mdulo de potncia.

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  • Equalizador pr amplificao:

    Trata-se de um amplificador de tenso convencional (do tipo universal) com as seguintes caractersticas:

    Impedncia de entrada: 50k ohms Impedncia de sada tpica: 100k ohms

    Tenso de alimentao: 9 a 19 volts Consumo: 0,8mA (tenso de 9V) e 1,3mA (tenso de 19V)

    Tenso nominal na sada: 250mV Tenso mxima na sada: 2 a 3V (2V valor tpico)

    Fonte de alimentao: O ponto mais importante de um amplificador a fonte de alimentao, que dever suprir tenso e corrente suficientes para um bom desempenho. A figura a seguir detalha a fonte de alimentao, cuja retificao do tipo de onda completa, em ponte. Para o nosso amplificador, a tenso de alimentao de:

    45 volts para o mdulo de potncia 18 volts para o pr (equalizador)

    Assim, o transformador dever ter uma tenso de secundrio de 33 volts e fornecer uma corrente de 1,8 ampres para a verso monofnica.

    Amplificador de udio de 50W Prof. Edgar Zuim Pgina 3

  • Um transformador que fornea 2 ampres (especificao normalmente encontrada no comrcio) atende plenamente as exigncias do projeto (verso monofnica).

    Para a verso de 2 canais (estereofnica) e capacidade de fornecimento de

    corrente do transformador deve dobrar.

    Detalhes do painel para entrada de sinal, controle de volume e de tonalidade e sada do sinal para alto-falante:

    Para evitar rudos indesejveis, como por exemplo zumbido da frequncia da rede, recomendvel usar sempre fio blindado para a entrada e sada do sinal. A blindagem deve ser ligada preferencialmente em um nico ponto, geralmente ponto de terra na entrada do sinal.

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  • ESQUEMA DO MDULO DE POTNCIA:

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  • ESQUEMA DO PR/EQUALIZADOR:

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  • ESQUEMA DA FONTE DE ALIMENTAO:

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  • Layout da placa do mdulo de potncia:

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  • Breve descrio de funcionamento: 1) Q1 e Q2 formam uma entrada de alta impedncia, sendo essa configurao conhecida como entrada diferencial 2) O resistor R3 e o capacitor C7 tem como objetivo desacoplar o estgio de entrada dos demais, alm do que, o capacitor C7 tem uma importante funo de eliminar possveis oscilaes de baixa frequncia, auxiliando na filtragem da tenso de alimentao proveniente da fonte. 3) O transistor Q3 responsvel pela excitao dos transistores Q4 e Q6 que formam um par complementar (NPN e PNP respectivamente). Observe que o coletor de Q3 excita a base de Q4 e Q6. 4) A diferena das tenses nas bases desses transistores fica por conta dos diodos D1 e D2, que so diodos de sinal, sensveis a temperatura. Quando o conjunto montado em um gabinete aconselhvel que esses diodos fiquem colados ao dissipador dos transistores de sada Q5 e Q7. Devido ao aquecimento poder ocorrer uma instabilidade na polarizao de Q5 e Q7, a ento, que os diodos D1 e D2 tem uma funo muito importante que de estabilizao trmica, a qual reflete diretamente nos transistores de sada Q5 e Q7. Para isso foram inseridos no circuito os conectores CN1 e CN2 que esto em paralelo com os diodos. 5) O estgio de sada opera em classe B, e utiliza dois transistores de sada de mesma polaridade e idnticos (NPN). Essa caracterstica denominada Operao em classe B em simetria quase complementar. 6) Uma caracterstica importante desse mdulo de potncia a sua resposta de frequncia que vai de 30Hz at 30kHz. Para isso, existe um elo de realimentao formado pelos resistores R8 e R14 em conjunto com o capacitor C3. Layout da placa da fonte de alimentao:

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  • Conforme dito anteriormente, trata-se de uma fonte convencional com retificao de onda completa em ponte. Os capacitores C1 e C2 so de 4.700uF cada, porm no caso da montagem monofnica, um dos capacitores pode ser dispensado. A fonte prev tambm um regulador de tenso de 18 volts (LM7818), que fornece corrente suficiente para o mdulo equalizador, seja em montagem em 1 ou 2 canais. O fusvel de proteo para entrada AC, pode ser da ordem de 500mA para verso monofnica e da ordem de 1A para verso dois canais. Layout do equalizador/pr:

    Amplificador de udio de 50W Prof. Edgar Zuim Pgina 10

  • A caracterstica importante desse pr-amplificador o seu circuito de controle de tom do tipo baxandall. O criador desse tipo de controle de tonalidade foi Peter J. Baxandall, que em 1952 realizou vrios testes com circuitos valvulados. Observa-se que se trata de controle atravs de rede RC que o caracteriza como circuito passivo. Esse circuito permite um controle de tonalidade independente para graves e agudos, que podem ser atenuados ou realados, fornecendo na sada uma resposta linear bastante aceitvel. Embora esse controle de tom seja do tipo passivo, os transistores Q1 e Q2 garantem que no haja perda de amplitude de sinal, proporcionando na sada (Q2) um pequeno ganho de sinal. A figura abaixo mostra um grfico caracterstico desse tipo de controle de tonalidade:

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  • DETALHES DA FIXAO DOS TRANSISTORES DE SADA DO MDULO DE POTNCIA NO DISSIPADOR DE CALOR (SOMENTE PARA TRANSISTOR COM

    CASE TIPO TO-3)

    importante observar a boa fixao do transistor de sada no dissipador, para garantir uma tima transferncia trmica.

    Para isso aconselhvel usar pasta trmica nas duas faces da mica isolante. O formato do dissipador no precisa ser exatamente como mostra a figura, mas o importante que tenha a furao adequada para o case do tipo TO-3.

    SUGESTO PARA LIGAO DE UM LED INDICADOR

    A figura a seguir mostra uma sugesto para a ligao de um piloto indicador de

    ligao. No secundrio do transformador temos a ligao de um diodo led em srie com um diodo retificador comum (1N4001) e um resistor de 910 ohms para limitar a corrente no led. Da temos: 33 x 1,41 x 0,318 = 14,8 volts retificados Admitindo uma corrente no led de 15mA sob uma tenso de 1,8 volts (valores tpicos para led vermelho de 5mm), podemos calcular o valor do resistor: 14,8 1,8 = 13 volts

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  • R = 13 volts/15mA = 867 ohms P = I2. R = (15mA)2. 867 ohms = 195,08mW

    Portanto, um resistor de 910 ohms (valor comercial) de 1/4W atende os requisitos.

    OPO PARA LIGAO DO PR-AMPLIFICADOR AO MDULO DE POTNCIA

    Levando-se em conta que o mdulo equalizador/pr-amplificador foi desenvolvido para fins didticos, especificamente para anlise grfica da atuao dos filtros RC, veja uma opo para ligao deste ao mdulo de potncia de maneira simples e funcional, a qual foi adotada na montagem que objetivou este tutorial. A entrada de sinal ligada diretamente na juno R1, C1 e assim sendo, elimina-se o potencimetro de volume R3.

    Amplificador de udio de 50W Prof. Edgar Zuim Pgina 13

  • Assim, o potencimetro de volume P3 ligado diretamente na sada do pr-amplificador. Conforme ilustra a figura abaixo, observe que o potencimetro de 470k foi substitudo por um de 47k para um casamento de impedncias mais eficiente. Lembrar que para controle de volume o potencimetro deve ser do tipo LOG (logartmico).

    Teremos ento na entrada do mdulo de potncia:

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  • Amplificador de udio de 50W Prof. Edgar Zuim Pgina 15

  • Utilizar sempre fio blindado para ligao de entrada e sada de sinal. A malha externa ou blindagem dever ser conectada terra (GND).

    Para udio utiliza-se com muita frequncia o fio blindado 2x20 tipo Philips, conforme ilustra a figura abaixo. Trata-se de um fio paralelo com cores distintas, ideal para sistemas estereofnicos, j que a distino das cores permite separar os canais direito e esquerdo. Por padro, utiliza-se a cor vermelha para o canal direito. Como as malhas so individuais possvel ento separar as duas seces para aplicao em dispositivos de apenas um canal, conforme ilustra a figura acima.

    Imagem de fio blindado Philips/Tiaflex 2x20 com blindagem individual

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  • LISTA DE MATERIAIS

    PR-AMPLIFICADOR Todos os resistores so de 1/4W, salvo especificao em contrrio Todos os capacitores com tenso de trabalho mnima de 25 volts P3 potencimetro LOG 470k ou 47k (ver texto) P2 potencimetro LINEAR 47k P1 potencimetro LINEAR 100k J1 borne tipo KF 128 1