Um circuito integrado, uma caixa acústica e mais um punhado de componentes (de fácil aquisição), são os ingredientes necessários para a construção deste pequeno (em tamanho) amplificador de elevado rendimento e potência!
INTRODUÇÃO
Os amplificadores são, sem sombra de dúvidas, circuitos que não só atraem a atenção do público em geral, como encontram, inúmeras aplicações práticas, constituindo-se no elemento de maior importância no campo da eletrônica.
O amplificador proposto situa-se numa faixa de potência que possibilita a sua utilização em dezenas de aplicações diferentes, como se verá adiante com mais detalhes. Devido à qualidade do circuito, o amplificador poderá ser usado para fazer uma excelente vitrolinha mono ou estéreo, cujo volume e de fidelidade deixarão qualquer um perplexo!
A montagem é extremamente simples: basta ter mínima prática com o ferro de soldar e seguir à risca as instruções fornecidas no decorrer do texto!
O amplificador poderá ser alimentado com qualquer tensão entre 5 e 10V, sem que isso prejudique a sua qualidade, até pelo contrário: isso implica em fontes de alimentação do tipo mais simples (e de menor custo!). E por falar em fonte de alimentação, o circuito proposto também inclui a fonte de alimentação a partir da rede elétrica; contudo, nada impede alimentá-lo por pilhas, visto que seu consumo é da ordem de 6mA quando em repouso e menor que 200mA quando na máxima potência de saída — estes valores são o resultado das medições realizadas no protótipo
CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Os que se dizem "entendidos em som" (pobres coitados!), alegam que quanto maior for a potência de um amplificador, melhor é a qualidade do mesmo, e aí, por exemplo, "incrementam o carango" com o primeiro amplificador que "pintar", aliás, com o amplificador que, segundo os fabricantes, apresentar maior potência, gastando pequenas fortunas para no final das contas obter um som “porco”! Eles se esquecem (ou não sabem) que, entre outras características, o que interessa num amplificador é, principalmente, a fidelidade e não a potência!
Um bom amplificador de áudio deve, em primeiro lugar, apresentar baixa distorção para todos os sinais da gama audível, a qual deve-se estender entre 100 Hz e 15 kHz como mínimo. O circuito proposto faz isso!
Isso significa que ao ser associado a uma caixa acústica de boa qualidade, ter-se-á uma reprodução da melhor qualidade.
Além das boas qualidades de reprodução, deve-se também atentar para a sensibilidade de entrada do amplificador, pois ele poderá ser utilizado em uma infinidade de aplicações interessantes que não obrigatoriamente será o simples fato de reproduzir o som de um toca-discos ou de um gravador. Um exemplo disso é a aplicação como intercomunicador, onde se faz necessária elevada sensibilidade para poder captar o som daquele que fala mesmo situando-se a alguns metros do microfone.
Se o amplificador proposto apresenta essa característica de elevada sensibilidade?
E como! Quem duvidar basta realizar a montagem e comprovar o que foi dito!
APLICAÇÕES
Como já disse anteriormente, as possíveis aplicações para um amplificador, com tão boas características, são praticamente ilimitadas, por isso não se restringem às aqui apresentadas que, principalmente por falta de espaço (e imaginação), são em número bem reduzido.
Essas aplicações são:
— amplificador (mono ou estéreo) para toca-discos (eletrolas) ;
— amplificador para violão; intercomunicador ou porteiro eletrônico; amplificador para fones; espião eletrônico; microfone amplificado;
— seguidor de sinais;
— "baby alert"; — amplificador para radinhos a pilha; captador telefônico; etc.
Para facilitar a tarefa de expor a matéria, o amplificador será considerado como uma "caixa preta" com dois pares de terminais de entrada (alimentação e sinal a ser amplificado) e um par de terminais de saída (sinais devidamente amplificados). A figura 1 mostra a simbologia que será utilizada doravante.
Amplificador (mono ou estéreo) para toca-discos
Com um amplificador pode-se montar um sistema de som em versão monofônica, com dois ter-se-á a versão estereofônica com controles de volume independentes entre si.
Na figura 2 tem-se o diagrama do sistema de som em versão estereofônica. A bateria B1 corresponde à fonte de alimentação de 9Vcc, já incluída em um dos amplificadores, sendo obtida a partir da energia da rede. Para obter uma boa qualidade de som, deve-se utilizar um par de caixas de boa qualidade, porém de dimensões moderadas e cujos alto-falantes (do tipo pesado, de preferência) apresentem uma resistência ôhmica entre 4 a 8 ohms.
O interruptor CH1 destina-se a ligar o equipamento de som, tanto alimentando o par de amplificadores como o próprio motor (de 9Vcc) do toca-discos.
A única recomendação de montagem é observar que os fios de entrada da cápsula (de cristal) devem ser do tipo blindado para não haver a captação de zumbidos, e evitar comprimentos excessivos do cabo que vai às caixas acústicas, evitando dessa forma possíveis perdas — a utilização de fio paralelo, de preferência polarizado, de calibre 20 AWG ou maior como o 18 AWG, oferece bons resultados.
Nos casos em que o motor do toca-discos é alimentado através da própria tensão da rede elétrica, normalmente 110V, a disposição apresentada na figura 3 resolverá o problema — o interruptor CH1 tanto desliga a alimentação dos amplificadores como a do próprio toca-discos. Há de se notar que, como no caso precedente, apenas se faz necessária a fonte de alimentação de um dos amplificadores.
Para a versão monofônica basta não considerar o segundo amplificador (A2) das montagens apresentadas nas figuras 2 e 3, porém aqui também são válidas as considerações feitas para o primeiro caso.
Amplificador para violão
Como é sabido, basicamente existem dois tipos de captadores, o magnético e o de cristal, os quais podem ser facilmente adaptados em violões ou guitarras, propiciando um bom sinal para os amplificadores.
O amplificador em pauta só pode ser associado a captadores de cristal, pois nestes, o sinal obtido tem intensidade suficiente para excitar, a todo volume, o amplificador — no caso de captadores magnéticos de média e baixa impedância será necessário o uso de um pré-amplificador.
Na figura 4 tem-se o diagrama completo do aparelho, o qual é praticamente o mesmo que o da aplicação precedente na versão monofônica.
O fio de entrada que vai do jaque do captador em direção ao amplificador, deve ser do tipo blindado a fim de evitar a captação de desagradáveis zumbidos. O fio de ligação do alto-falante não é necessário ser blindado, mas, em compensação, não se deve ter comprimento superior a 5 metros, a menos que se use um fio de bitola propícia, tipo 18 AWG, por exemplo.
Intercomunicador ou porteiro eletrônico
Devido ao elevado ganho do amplificador proposto, o próprio alto-falante pode ser usado como microfone; assim, para ter-se o amplificador funcionando como intercomunicador, bastará utilizar um interruptor adicional de forma a poder ligar o alto-falante na entrada ou na saída do circuito, conforme se queira falar ou ouvir. Contudo, a impedância de entrada do amplificador é relativamente alta e porque a do alto-falante é drasticamente baixa, faz-se necessário um transformador para fazer o casamento (adaptação) de impedâncias entre a entrada do amplificador e o alto-falante. Na figura 5 mostra-se uma sugestão, evidenciando-se o interruptor "falar-ouvir" — interruptor CH2.
Na posição de CH2 mostrada na figura 5 (posição de escuta), a estação local pode ouvir a remota, porém ao se premer CH2 a remota estará habilitada a escutar a estação local. Percebe-se que com essa disposição apenas uma estação, em dado momento, tem condições de transmitir enquanto a outra limita-se a ouvir, e vice-versa, caracterizando o denominado sistema "simples" de comunicação.
As recomendações para essa montagem são:
— o fio entre as estações deve ter comprimento inferior a 30 metros, devido às perdas que ocorrem na linha de interligação;
— a ligação do transformador ao amplificador deve ser feita com fios curtos e de preferência do tipo blindado, a fim de evitar realimentação ou a captação de zumbidos.
Desejando-se um sistema de comunicação do tipo "duplex", há necessidade de um par de amplificadores, dois pares de alto-falantes e um par de transformadores, dispensando-se o interruptor de contato, momentâneo CH2 -- figura 5. O diagrama dessa modalidade de intercomunicação pode ser visto na figura 6; notar a necessidade de quatro fios interligando entre si as duas estações.
Amplificador para fones
Um amplificador para fones de alta fidelidade, apresenta inúmeras aplicações práticas: na oficina pode ser usado como etapa adicional para circuitos que não tenham muita potência de áudio, tais como receptores elementares, osciladores de áudio, na prova de transdutores como microfones, cápsulas fonográficas, etc.
A figura 7 mostra a configuração básica dessa estrutura, sendo que o fone empregado deve ser de baixa impedância, da ordem de 8 ohms.
Espião eletrônico
Não é necessário ser um agente especial, como o 007 por exemplo, para possuir um espião eletrônico!
Esses circuitos são capazes de "ouvir" a conversa (ou outros sons) e transmiti-la a uma boa distância. É claro que a sensibilidade do aparelho deve ser tal que possibilite a captação sonora num raio de alguns metros em volta do seu sensor; por esse motivo deve-se dar preferência a um microfone de eletreto em vez do consagrado alto--falante cujo rendimento como captador de sons deixa a desejar para situações como esta; por outro lado, o tamanho físico do alto-falante é de primordial importância, pois é difícil camuflá-lo, enquanto um microfone de eletreto, além de maior campo de ação, apresenta dimensões reduzidas, o que possibilita escondê-lo em qualquer canto, como um vaso de plantas ornamentais, por exemplo.
Os únicos cuidados a serem tomados nesta aplicação são:
— os fios de ligação entre o microfone e o amplificador devem ficar bem escondidos;
— a distância máxima entre a estação de escuta clandestina e o microfone é da ordem de 30 metros, havendo necessidade de utilizar fio do tipo blindado para evitar possíveis realimentações, zumbidos ou mesmo a indução de ruídos indesejáveis.
Para uma melhor escuta pode-se utilizar um fone de ouvido de baixa impedância (8 ohms) no lugar do alto-falante.
A figura 8 mostra o esquema básico desta configuração, onde se percebe a necessidade de três fios para o microfone: dois deles correspondem à alimentação do eletreto e o outro é destinado aos sinais de áudio.
Os microfones de eletreto costumam apresentar-se com três terminais. O desenho da figura 9 identifica esses três terminais, vendo-se o eletreto pelo fundo.
Encontram-se, ainda, microfones de eletreto de dois terminais (e menores que os de três), o que torna necessário, no caso, a incorporação de um resistor de carga para o mesmo. A figura 10 mostra como isso se faz, bem como a identificação do par de terminais do eletreto.
Microfone amplificado
Esta versão nada mais é do que uma extensão da aplicação precedente, só que neste caso o cabo para o microfone (agora não obrigatoriamente de eletreto) deverá ser mais curto, porém com comprimento suficiente para possíveis deslocamentos (2 a 3 metros é o usual).
Esta aplicação destina-se aos casos onde houver necessidade de ampliar a voz (ou sons), tal como em reuniões, palestras, salas de aula, etc.
Seguidor de sinais
Nesta aplicação o amplificador proposto transforma-se em um dos mais úteis instrumentos de prova de uma oficina de eletrônica: o seguidor de sinais.
Como sua própria designação sugere, o seguidor de sinais acompanha, ponto a ponto, o sinal de entrada de aparelhos defeituosos. A técnica consiste em ir analisando, etapa por etapa, o sinal até o ponto onde ocorra o seu desaparecimento ou ocorram distorções ou qualquer outra anormalidade; desta forma, se reduz a uma única etapa, de poucos componentes, a pesquisa do possível defeito.
Na figura 11 tem-se o diagrama do aparelho para esta versão: o interruptor CH2 permite que o aparelho seja usado para sinais de RF (diodo Dl, do tipo de comutação como o 1N914 por exemplo, inserido no circuito) como para sinais de áudio.
"Baby alert"
A versão proposta desempenha a função de uma "babá eletrônica" que alerta, aos responsáveis, do choro da criança (ou recém-nascido) ao acordar durante a noite ou nas situações em que o ruído ambiental é suficientemente elevado para passar desapercebido o "berreiro"!
O diagrama elétrico é o mesmo que o do "espião eletrônico" (figura 8), onde também são válidas todas as considerações anteriormente tecidas, inclusive no que se refere ao microfone de eletreto que poderá ser substituído por um microfone de cristal, evitando assim o terceiro fio, o da alimentação "+".
Amplificador para radinhos a pilha
A maioria dos rádios de dois a três transistores apresentam reduzido volume devido à sua simplicidade e, em alguns casos, há necessidade de volume maior que o fornecido por esse tipo de radinhos. A solução, então, consiste em interligar aos mesmos um amplificador toda vez que maior volume seja desejável.
O esquema de interligação entre o rádio e o amplificador pode ser apreciado na figura 12. Observa-se a necessidade de um transformador casador de impedâncias (vide figura 5) e um jaque macho de forma que, ao ser inserido no jaque fêmea do rádio, ele desligue o alto-falante do mesmo e alimente o enrolamento do transformador acoplador — alguns rádios comerciais possuem uma saída para o "egoísta" (fone), ela poderá ser usada neste caso.
Captador telefônico
Nesta aplicação, os sinais da voz de quem está falando no telefone, na outra "ponta", são captados e amplificados, sendo ouvidos no alto-falante, a um nível muito bom, por todos aqueles que estiverem na proximidade, que também passarão a participar do "bate boca".
Para realizar essa captação são utilizadas as bobinas captadoras telefônicas ("chupetas") dotadas de uma ventosa para se rem fixadas ao monofone do aparelho telefônico.
A figura 13 mostra o esquema para esta aplicação.
Obs.: Mesmo com a sensibilidade do amplificador em pauta, pode ocorrer que o sinal captado pela bobina não seja suficiente para excitá-lo convenientemente; neste caso se faz necessário um pré-amplificador (figura 14), cuja alimentação é obtida a partir da própria fonte do amplificador propriamente dito.
O CIRCUITO: DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO
O princípio de funcionamento deste circuito é simples, já que ele se fundamenta em um amplificador sob a forma integrada: o conhecido TBA820.
O sinal proveniente da fonte (microfone ou qualquer outro transdutor) é aplicado à entrada do amplificador através de C5 e P1 que dosa a amostra a ser injetada no integrado, controlando assim o volume.
O resistor R2 é quem determinada, a priori, o ganho do estágio — o valor dessa resistência não é crítico, podendo situar-se entre 18 e 47R (no protótipo foi adotado o valor de 27R, com ótimos resultados). Cabe a C8 o desacoplamento CC da realimentação.
C7 evita que o circuito oscile em alta frequência, o que geraria um ruído semelhante a um apito. Ainda que seja recomendado o valor de 1 µF, nada impede a utilização de valores menores de capacitância até uns 0,1 µF.
O capacitor C2 limita a resposta em frequência do circuito: quanto menor for o valor da capacitância tão mais facilmente serão reproduzidos os sinais de alta frequência, ou seja, tão mais agudo se tornará o som.
Quanto ao capacitor C4, ele permite o acoplamento entre a saída do amplificador e o alto-falante ou fone. Sua função é similar à do capacitor de entrada C5 e seu valor, como para os capacitores anteriores, não é crítico, permitindo tolerâncias de até 100%.
A fonte de alimentação, a partir da energia da rede, é constituída pelo interruptor liga-desliga CH1 (figura 15), associado ao potenciômetro P1 (de valor não inferior a 5 k e não superior a 100 k), fusível de proteção F1, diodos retificadores (em ponte) e o capacitor eletrolítico de filtragem C3.
Além disso, o circuito também prevê a utilização de uma bateria (de 9V) como fonte de alimentação. Com o objetivo de proteger o circuito contra uma inversão na polaridade da bateria foi acrescentado o diodo D2 (vide figura 15) junto ao terminal de alimentação do mesmo: se a polaridade for invertida o aparelho não funcionará, pois, esse diodo ficará inversamente polarizado. De acordo com a aplicação que for dada ao circuito, serão necessárias modificações no mesmo para compatibilizá-lo com a aplicação que se tem em mente.
A MONTAGEM
Na figura 16 tem-se, em tamanho natural, o desenho da placa de circuito impresso vista pelo lado do cobre. A figura 17 mostra a disposição ("lay-out") dos componentes sobre essa plaqueta.
O potenciômetro P1 bem como o jaque de entrada e, se for o caso, o de saída, são externos à plaqueta de circuito impresso —para o caso do potenciômetro há necessidade de utilizar fio blindado.
Ainda que o diagrama esquemático do circuito, figura 15, não tenha previsto uma indicação visual de alimentação, isso poderá ser incorporado, bastando para tal instalar a resistência R, assinalada no chapeado da figura 17, e um led que ficará externo à plaqueta — a figura 18 mostra esse circuito e identifica seus componentes.
PROVA E USO
Confira todas as ligações antes de ligar o aparelho, constatando a ausência de curtos entre lides de componentes e/ou soldas, principalmente no C.I.
Uma vez estando tudo justo e perfeito, liga-se a entrada do amplificador a um microfone, captador telefônico, fonocaptor ou qualquer outro sensor de som. À saída deverá ser ligado um alto-falante ou caixa acústica.
Após isso, liga-se o aparelho, situando-se o cursor do potenciômetro na posição média; ao levar-se, por exemplo, o microfone em direção ao alto-falante, poderá perceber-se forte apito (devido à realimentação) indicando que o aparelho está amplificando. Afastando o microfone do alto-falante poderá se falar no mesmo e, sem nenhuma surpresa, o som será fielmente reproduzido, podendo-se controlar o seu volume ao atuar no cursor do potenciômetro. Comportamento semelhante deve ocorrer ao se tentar reproduzir uma música oriunda de um rádio (de preferência em FM).
Verificado o funcionamento correto do aparelho, proceda à sua instalação na caixa que lhe foi destinada para a aplicação específica e estará encerrada a tarefa!
