Amplificador de 40 mais 40 W com o TDA1514A (ART2173)

Descrevemos neste artigo a montagem de um excelente amplificador de alta-fidelidade que fornece uma potência de 40 W (rms) por canal, utilizando para isso apenas um integrado e poucos componentes periféricos (para cada canal). A disponibilidade do circuito integrado TDA1514A usado como base em nosso mercado e a sua excelente qualidade de som tornam o projeto especialmente atraente para os leitores que desejam montar seu próprio sistema de som começando por um bom amplificador de áudio.

O circuito integrado TDA1514A da SID-PHILIPS consiste num amplificador de potência de áudio indicado para diversas aplicações como TV, Hi-Fi, compact disc, gravadores de fita, etc.

Um único TDA1514A pode fornecer uma potência de áudio de até 40 W em carga de 8 ohms. Dois deles, em configuração, ponte (BTL) podem fornecer a uma carga de 8 ohms uma potência de 95 W.

Se bem que exista a possibilidade de se fazer a alimentação com fonte simples, neste projeto descrevemos o uso de uma fonte simétrica.

O TDA 1514A possui ainda o recurso do mute e stand-by que serão descritos no decorrer.

O TDA1514A é apresentado em invólucro SIL de 9 pinos com recursos para montagem direta num radiador de calor. Na figura 1 temos o aspecto deste integrado com a identificação de seus terminais.

Figura 1 – Invólucro e pinagem do TDA1514

Um diagrama de blocos das funções internas disponíveis é mostrado na figura 2.

Figura 2 – Diagrama de blocos do CI

CARACTERISTICAS

Faixas de tensões de alimentação: -10/0/+10 V a -30/O/+30 V

Corrente máxima de pico de saída (pico repetitivo): 8 A

Corrente máxima disponível de saída (pico): 6,4 A

Temperatura máxima do cristal: 150°C

Resistência térmica (Rthvj-mb): menor que 1 k ohms/W

Corrente quiescente: 58 mA

Impedância de entrada (pino 1): maior que 1 M ohms

Impedância de saída: 25 M ohms

Relação sinal/ruído para 50 mW com Rs : 2 k ohms: 86 dB

Potência de saída para 0,1% de THD:

Carga de 4 ohms: 52 W (-24/0/+24 V)

Carga de 8 ohms: 40 W (-27,5/0/+27,5 V)

BTL com 8 ohms: 95 W (-24/0/+24 V)

Mute e Stand-by

Com um certo nível de tensão entre os pinos 3 e 4, o estado do TDA1514A pode ser alterado.

Se esta tensão estiver entre 6 e 7 V o TDA1514A estará no estado de operação. Se esta tensão estiver entre 2 e 4,5 V, o TDA estará no estado de "mute". Isso significa que o circuito não estará operando, mas as correntes c.c. permanecem no mesmo estado que o de operação.

A impedância de saída será mantida baixa. Com este potencial entre 0 e 0,9 V o TDA1514A estará no estado stand-by.

A corrente quiescente cairá para um certo valor “típico da ordem de' 18 mA.

O gráfico da figura 3 mostra o que ocorre nestas condições.

Figura 3 – Correntes de mute e stand-by

Neste gráfico Ip e Vo são dados como função da tensão entre os pinos 3 e 4 com uma entrada constante de 100 mV.

GANHO

A sensibilidade de entrada para uma potência de saída de 20 W com carga de 8 ohms é de 418 mV.

O ganho com realimentação numa frequência de 1 kHz é 29,6 dB. O ganho pode ser variado pelos resistores R1 e R2 numa faixa de 20 a 46 dB.

Pontos Críticos do Circuito

De modo a se obter os menores níveis de distorção, deve-se tomar cuidado com o projeto da placa de circuito impresso.

Os seguintes componentes são críticos quando ao posicionamento:

Os capacitores de desacoplamento de altas frequências nas linhas de alimentação (C5 e C6 no diagrama) devem ser montados os mais próximos possíveis do TDA1514A. Cuidado deve ser tomado com os aterramentos.

O aterramento de entrada de R1, R3 e C3 deve ser feito de forma única com trilha curta ao pino 8.

Os capacitores C5 e C6 devem ser aterrados tão perto quanto seja possível do pino 8.

O resistor R6 é aterrado próximo do pino 8 e R7 é aterrado perto do aterramento de saída.

MONTAGEM

Na figura 4 damos o diagrama do amplificador (um canal) com fonte de alimentação simétrica.

Figura 4 – Diagrama do amplificador

O diagrama da fonte é o mesmo do projeto seguinte do TVBB (ART2174).

A placa de circuito impresso sugerida pelo próprio fabricante é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem

Observe que o circuito integrado deve ser dotado de radiador de calor.

Para uma carga de 4 ohms o resistor R4 deve ser de 47 ohms e R5 de 82 ohms. Para uma carga de 8 ohms, R4 é de 82 ohms e R5 de 150 ohms.

Existe a possibilidade de se omitir R4, R5 e C7 (bootstrap), simplificando o projeto, mas o pino 6 deve ser ligado ao pino 7 e a potência cai da ordem de 3 a 4 W.

Os resistores são todos de 1/8 W ou mais e os eletrolíticos devem ser para 35 V ou mais de tensão de trabalho.

Para a versão estéreo a corrente da fonte sugerida na montagem do TVBB deve ser duplicada.

A tensão de secundário do transformador se mantém, e os eletrolíticos dobram de valor.

Neste caso, a corrente da fonte deve ser triplicada.

As tensões se mantém e os capacitores de filtro devem ter seus valores triplicados.

Prova e Uso

Para utilizar este amplificador precisamos de uma fonte de sinal com pelo menos 1 Vpp para excitação total.

Um bom pré-amplificador é fundamental.

Os alto-falantes devem estar aptos para suportar a potência fornecida pelo aparelho.

Os controles de volume, graves e agudos devem estar incorporados ao circuito pré-amplificador ou de excitação para usar o aparelho com um televisor que tenha saída para amplificador externo, os controles serão do próprio televisor, acrescentando-se eventualmente o de tonalidade.

Um pré-amplificador com controle de tom e de volume que e compatível com este projeto é mostrado na fig. 6.

Figura 6 – Pré-amplificador compatível

Comprovado o funcionamento do aparelho instale-o de modo definitivo numa caixa metálica com bom aterramento.