Módulo Amplificador de 10 W (ART2001)

Com poucos elementos externos, o circuito integrado TDA2003, permite a realização de módulos amplificadores ou de reforço para o carro com uma potência de 10 W (28 W de pico) para o carro. Diversos módulos associados a filtros ativos podem produzir elevadas potências de áudio com graves, médios e agudos separados. Neste artigo descrevemos o TDA2003 e damos alguns aplicativos interessantes.

O Circuito integrado TDA2003, consiste num amplificador monofônico completo de 10 W, que necessita de poucos elementos externos, sendo indicado para operação no carro, com alimentação de 13,2 V.

Com uma alimentação de 14,4 V e uma carga de 1,6 ohms este amplificador fornece uma potência de saída de 12 W.

A principal vantagem do uso deste circuito integrado está na necessidade de poucos elementos externos, o que facilita a elaboração de módulos, cada qual, por exemplo, excitando um alto-falante.

Com 4 módulos podemos formar um sistema completo de reforço, conforme sugere afigura 1.

Figura 1 – Usando 4 módulos

O interessante deste circuito é que sua configuração é a mesma do conhecido TDA2002, mas com algumas vantagens: o dispositivo tem alta capacidade de corrente de saída (3,5 A) e tanto distorção harmônica como por cross-over muito baixas; a saída dispõe de dump (retirada da carga).

Na figura 2 temos a pinagem deste circuito integrado, que é fornecido em invólucro Pentawatt de 5 pinos.

Figura 2 – Pinagem do TDA2003

Máximos Absolutos

Vs – tensão de pico de alimentação ( 50 s:4OV)

Vs - tensão de alimentação: 28 V

Vs - tensão de operação: 18 V

lo - Corrente de pico de saída (repetitiva): 3,5 A

lo - corrente de pico de saída (não repetitiva): 4,5 A

PLOL - dissipação total a 90°C: 20 W

Tstg -temperaturas de armazenamento e junção: -40 a 150°C

Características elétricas (VS = 14,4 V e Também 25º C)

Vs - tensão de alimentação: 8 a 18 V

Vo - tensão quiescente no pino 4: 6,9 V (tip)

ld - corrente quiescente (drenada) – pino 5 - 44 mA (tip)

Características AC (Para o circuito de prova da figura 3, com um ganho de tensão de 40 dB).

Po - potência de saída:

Carga de 4 ohms: 6 W

Carga de 2 ohms: 10 W

Carga de 3,2 ohms: 7,5 W

Carga de 1,6 ohms: 12 W

V1 (rms) -Tensão de saturação de entrada: 300 mV (min)

V1 - Sensibilidade de entrada (f: 1 KHz)

Po: 0,5 W, RL: 4 ohms: 14 mV (tip)

Po: 6 W, RL: 4 ohms: 55 mV (tip)

Po: 0,5 W, RL: 2 ohms2: 10 mV (tip)

Po: 10 W, RL: 2 S2: 50 mV (tip)

Figura 3 – Circuito de teste

Na figura 4 temos um circuito de aplicação que corresponde a um módulo monofônico com as características já vistas.

Figura 4 – Circuito de aplicação

O layout da placa de circuito impresso sugerido pelo fabricante do integrado é mostrado na figura 5.

Figura 5- Placa para a montagem

As funções dos componentes, assim como eventuais alterações de valores, são analisadas a seguir:

C1 - o valor recomendado para este componente é de 2,2 uF, é fazer o desacoplamento da entrada. Se o valor deste componente for reduzido pode ocorrer a produção de ruídos quando a alimentação for ligada ou desligada.

C2 - o valor indicado pelo fabricante é de 470 pF, e sua finalidade é a fazer a rejeição de ripple. Se for reduzido seu valor, pode ocorrer uma degradação do SVR.

C3 - Temos como valor recomenda do 100 nF, e sua finalidade é o desacoplamento da alimentação. Se for reduzido podem ocorrer oscilações.

C4 - O valor indicado é 1 000 uF, e a finalidade é fazer o acoplamento de saída para a carga. Se for reduzido teremos um valor mais alto para a frequência de corte inferior.

C5- Este capacitor, que determina a estabilidade de frequência, tem o valor indicado de 100 nF. Se for reduzido haverá o perigo de oscilações nas altas frequências com cargas indutivas.

Cx - Este componente, que determina a frequência de corte superior, tem o valor determinado pela fórmula. Se for aumentado teremos uma faixa passante mais estreita, e se for diminuído teremos uma faixa passante mais ampla.

 

R1 - Este resistor determina o ganho segundo a fórmula:

R1=(Gv - 1) - R2

Se for usado um valor menor que o recomendado, a intensidade da corrente drenada pode aumentar.

R2 - O valor indicado é de 2,2 ohms, e ele fixa o ganho e SVR. Se for usado um valor maior teremos uma degradação do SVR.

R3 - O valor indicado é de 1 ohms, e este resistor determina a estabilidade de frequência. Se for usado um valor maior corre-se o risco da ocorrência de oscilações nas altas frequências, com cargas indutivas.

R4 - O valor indicado para este componente é de aproximadamente 20 vezes o de R2, e ele determina a frequência de corte superior. Se for usado um valor maior teremos uma atenuação pobre nas altas frequências, e se for usado um valor menor teremos o perigo de ocorrerem oscilações.

Uma outra possibilidade de uso do TDA2003 é na configuração em ponte mostrada na figura 6, em que obtemos uma potência de saída de 20 W com 4 ohms de impedância de carga.

Figura 6 – Configuração em ponte

Observe que tanto nesta versão como na anterior os circuitos integrados devem ser dotados de bons radiadores de calor.

Este circuito tem um ganho de tensão de 40 dB.

Para a versão com um integrado,a impedância de entrada é de 150 K ohms (tip), e a faixa de 40 a 15 000 Hz, com uma eficiência típica de 65% com carga de 2 ohms.

Na figura 7 damos uma sugestão de fonte de alimentação de 12 V que permite a utilização deste aparelho em casa, como reforçador para walkman ou mesmo para um som de carro menos potente.

Figura 7 – Fonte para o módulo

O transformador deve ter pelo menos 3 A para a versão estéreo, e se o rádio/toca-fitas também tiver que ser alimentado por esta fonte, o transformador deve ter 5 A ou mais de secundário.

A filtragem deve ser excelente, o que é garantido pelo capacitor eletrolítico de valor elevado.

Como reforçador, deve ser previsto um resistor de carga para o rádio, toca-fitas ou walkman cujo valor deve ser obtido experimentalmente e estará entre 8 e 20 ohms.

Para usar como reforçador de graves ou agudos deve ser colocado na entrada um filtro especial.

Na figura 8 temos um exemplo de filtro que pode ser usado para separar graves e agudos, que seriam então amplificados separadamente e jogados em alto-falantes próprios, ou seja, um woofer e um tweeter.

Observe que os cabos de entrada e saída deste filtro devem ser blindados ara se evitar a captação de zumbidos.