Com um circuito integrado lançado na época (1982), este artigo descreve a montagem de um amplificador de 48 W para o carro, o qual pode ser usado como booster para o equipamento já existente ou como booster de graves para excitar um alto-falante pesado. O circuito também pode ser usado num som doméstico de boa potência e excelente qualidade de som.
A BASE
A base destes projetos é o novo circuito integrado TDA1510, fabricado pela IBRAPE, e que fornece em cargas de 2 ohms, potências até 12 W por canal, com alimentação de 14 V.
Mas, o mais importante neste integrado é que, num invólucro temos os dois canais de um amplificador estéreo, o que significa que, com uma unidade apenas podemos ter tanto um amplificador de 12 W por canal, com carga de 2 ohms, como um amplificador monofônico em ponte com 24 W de saída em carga de 4 ohms.
Combinando então um ou dois integrados podemos ter sistemas de sons de diversos tipos. Escolhemos três para a realização deste artigo.
Interessa-nos as características deste integrado, através das quais o leitor pode ter uma ideia do seu desempenho em cada projeto que propomos neste artigo.
CARACTERÍSTICAS DO TDA1510
(cada canal)
Faixa de tensões de alimentação: 6 à 18 V
Potência de saída com 14 V em carga de 2 ohms: 12 W
Potência máxima de dissipação (t = 105°C):15 W
Corrente quiescente total: 88mA Faixa de frequência de operação: 20 Hz à 90 kHz
Ganho de tensão: 40 dB
Impedância de entrada (determinada externamente): 100 k
Além disso, este integrado possuí proteção contra curto-circuito na saída e proteção térmica.
Na figura 1 temos o invólucro e as configurações possíveis.
Na figura 2 temos as curvas de desempenho do circuito.
OS PROJETOS
As possibilidades de aplicação do TDA1510 em projetos de som são muitas, conforme salientamos na introdução. Estudando estas possibilidades escolhemos três que julgamos abranger a maior parcela possível de interesses de nossos leitores.
Os projetos escolhidos caracterizam-se pelo máximo de aproveitamento das possibilidades deste integrado, o que significa a obtenção de qualidades que não podem ser conseguidas com projetos similares com tanta facilidade e economia.
Os leitores exigentes facilmente perceberão isso na descrição de cada um dos projetos.
a) Booster ou Amplificador de Reforço para o carro (potência 48 W)
Este é o primeiro circuito que oferecemos aos leitores e que consiste num amplificador para o carro, que na sua versão básica fornece uma potência de 24 W por canal, ou seja, 48 W totais “de verdade".
Veja que esta potência é expressa em termos reais e não “disfarçada" como ocorre em muitos amplificadores comerciais. Um amplificador que forneça uma potência de 48 W reais terá na realidade mais de 65 W IHF.
Este amplificador usa dois integrados em cada canal os quais são ligados em ponte e operam com cargas de 4 ohms.
Veja que a operação em 4 ohms e não em 2 ohms, como normalmente se faz com a maioria dos amplificadores de carro, evita as perdas de potência devidas a resistência do fio de ligação ao alto-falante.
Trabalhando com impedância maior reduzimos as perdas.
A principal característica de nosso projeto, entretanto são suas dimensões físicas, extremamente reduzidas conforme mostra a figura 3.
Este circuito é projetado para funcionar com rádios e sintonizadores de FM, além de toca-fitas já incluindo os recursos para acoplamento a tais aparelhos.
Obs. Numa aplicação moderna, podemos incluir os CD players e MP3.
b) Estéreo 12+12 W doméstico
Para aplicações num sistema de som doméstico temos a segunda versão que usa apenas um integrado TDA1510, sendo por isso bastante econômica. (figura 4)
O leitor poderá utilizar esta versão em um sistema de toca-discos estereofônico de 24 W, ou então aproveitar este excelente amplificador para montar, com seu radinho FM, um excelente “Receiver” (veja o site como o decodificador com o integrado MC1310).
Para este projeto também daremos a fonte de alimentação.
c) Módulo de potência de 24 W
Temos finalmente a possibilidade de montar diversos módulos, cada qual contendo um integrado amplificador ligado em ponte, capaz de fornecer uma potência real de 24 W em carga de 4 ohms.
O leitor poderá ligar cada módulo a um alto-falante ou caixa acústica e obter com isso a potência que quiser para seu carro, para sua casa ou ainda para um sistema difusor de som.
Na figura 5 temos as diversas possibilidades, ilustrando no primeiro caso um sistema de 96 W para o carro, com 4 módulos, um para cada alto-falante, no segundo caso, um sistema trifônico doméstico com 72 W, e finalmente no terceiro caso.
Pois bem, vejamos como com um simples integrado podemos fazer tudo isso.
Os circuitos
O integrado TDA1510 é apresentado num invólucro de pequenas dimensões facilitando assim sua montagem em placa de circuito impresso. Seu formato prevê a colocação do dissipador de calor, necessário em todas as aplicações.
Evidentemente, os leitores que se propuserem a realizar qualquer uma das montagens devem ter os recursos para a elaboração da placa de circuito impresso, e da caixa, ou então consegui-las prontas de outro modo.
Para a versão menor utilizamos apenas uma placa (módulo de potência), sendo que para a versão doméstica usamos duas placas (amplificador e fonte) enquanto que, para a terceira que é usada no carro temos três placas.
Analisemos o funcionamento do integrado nas três versões:
Conforme vimos, cada integrado possui dois amplificadores completos com entradas independentes e saídas independentes. Estes amplificadores fornecem 12 W em carga de 2 ohms e têm como facilidade importante uma entrada inversora e uma não inversora.
Na figura 6 temos sua representação.
Numa aplicação simples, podemos usar separadamente os dois amplificadores, um para cada canal, ligando suas entradas separadas e também suas saídas em alto-falantes diferentes. Isso será feito no caso do amplificador para uso doméstico, quando obtemos 12+12 W (figura 7).
Veja o leitor que neste circuito devemos ter o controle de volume adicional na entrada que pode ser facilmente conseguido com dois potenciômetros de 100 k, e eventualmente um Mini Equalizador Ativo, sugerido mais adiante.
Na aplicação em ponte, cujo diagrama básico é mostrado na figura 8, a ligação permite uma multiplicação de potência.
Neste caso, cada amplificador trabalha com uma fase do sinal. Assim, enquanto o amplificador A amplifica o sinal sem inverter sua fase, o amplificador B amplifica-o invertendo sua fase.
Na figura 9 temos o que acontece então.
Sem a inversão, a tensão no alto-falante tem um valor médio V, o que sobre uma carga Z significa uma potência P1 dada por:
P1 = V2/Z
Com a inversão da fase, a tensão de um é V e do outro é -V o que significa um valor pico-a-pico de 2 V. Sobre a carga Z a potência P2 será:
P2 =: (2V)2/ R ou P2 = 4V/R
Fazendo a relação P2/P1 temos:
P1/P2 = (4V/R)/(V/R) = 4
Isso significa que podemos obter quatro vezes a potência de um amplificador, usando dois deles! Na teoria poderíamos obter 48 W de um único integrado, mas para maior segurança de operação, dobramos a carga mínima que seria de 2 ohms, passando para 4 ohms, e obtemos 24 W por par em ponte, o que é mais do que suficiente para a maioria das aplicações.
Na aplicação no carro temos de prever que o sinal usado já tem uma certa intensidade porque vem da saída de um toca-fitas, ou rádio.
Neste caso, uma rede atenuadora deve ser usada para evitar a sobre-excitação do amplificador o que se traduz em forte distorção.
Na aplicação residencial temos de prever a utilização de um controle de volume e tonalidade (vide mais adiante).
Estas particularidades inerentes às aplicações específicas serão abordadas em cada caso.
AS MONTAGENS
Já lembramos o leitor para a necessidade de ter os recursos para elaboração das placas em todos os projetos. O material adicional, inclusive os circuitos integrados podem ser conseguidos com facilidade.
As soldagens devem ser feitas com soldador de pequena potência e ponta fina.
Como ferramentas adicionais o leitor deve ter um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina, chaves de fenda, etc.
Importante é a montagem dos integrados em dissipadores de calor que são feitos de alumínio (preferivelmente pintados de preto) com o formato e as dimensões mostradas na figura 10.
Vejamos então os projetos individualmente:
BOOSTER
Amplificador de reforço para o carro 48 W
Base: dois integrados TDA1510
Placas de circuito impresso: 3 (dois amplificadores, divisor e chave comutadora).
O circuito completo desta versão do amplificador é mostrado na figura 11.
Na figura 12 temos as placas de circuito impresso usadas. Veja que temos duas placas amplificadoras idênticas e uma placa da chave comutadora/divisor de potência.
Na montagem são os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados:
a) Solde em primeiro lugar o circuito integrado, observando sua posição. O circuito integrado fica em posição vertical na placa. Cuidado para que espalhamentos de solda não curtocircuitem seus terminais.
b) Solde os resistores observando seus valores que são dados pelas faixas coloridas.
c) Solde os capacitores eletrolíticos observando que estes componentes são polarizados, ou seja, veja bem a posição dos terminais (+) e (-)
d) Complete a montagem nesta placa com soldagem dos capacitores não polarizados, ou seja, cerâmicos ou de poliéster. Seja rápido na soldagem destes capacitores pois eles são sensíveis ao calor.
e) Faça as conexões de entrada e saída com pedaços de fios que devem ser ligados à outra placa.
f) Solde os componentes da outra placa observando os mesmos cuidados básicos.
Para a alimentação no carro devem ser usados fios vermelho e preto de boa espessura, em vista da corrente exigida.
Um interruptor geral e um fusível de proteção de 10 A completam o circuito.
A colocação da caixa, de reduzidas dimensões não oferece dificuldades, devendo a mesma ficar bem próxima do rádio, ou toca-fitas de modo a termos os fios de entrada os mais curtos possíveis.
. A ligação à massa é feita no próprio chassi do carro, preferivelmente no mesmo ponto em que é feita a ligação à massa do rádio, se esta não for o chassi.
Prova do Booster:
Feita a ligação no rádio ou toca-fitas, e conectada sua alimentação, ligue em primeiro lugar o amplificador, colocando a médio volume o som normal do carro.
Ligue então o rádio ou toca-fitas, reajustando seu controle de volume para obter reprodução alta e sem distorção.
O volume do som será controlado no rádio ou toca-fitas do carro, assim como a tonalidade.
ESTÉREO 12+12 W
Base: um único integrado TDA1510
Placa de circuito impresso: 1 (amplificador eventualmente o do mini equalizador)
Dimensões da caixa: conforme desejo do leitor
Existe ainda a possibilidade do leitor montar o amplificador na própria caixa do toca-discos, já que suas reduzidas dimensões não oferecem problemas para isso.
O circuito completo desta versão do amplificador é dado na figura 13.
Na figura 14 temos a placa de circuito impresso do amplificador.
Na figura 15 temos a nossa sugestão de fonte de alimentação.
Veja que o transformador deve fornecer uma corrente de pelo menos 2,5 A para esta versão e que os diodos devem ter corrente mínima de operação de 1,5 A.
Na montagem desta versão são os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados:
a) Solde em primeiro lugar o circuito integrado, colocando posteriormente o dissipador de calor. Cuidado para não deixar a solda espalhar curtocircuitando seus terminais.
b)Solde os resistores em posição horizontal, observando que seus valores são dados pelas faixas coloridas.
c) A seguir, coloque os capacitores eletrolíticos, observando que estes componentes são polarizados, o que significa que você deve ver a posição certa dos terminais.
d) Para a montagem dos capacitores não polarizados, ou seja, cerâmicos ou de poliéster não é preciso observar sua polaridade. Seja rápido na soldagem para evitar que o calor os danifique.
e) Faça a conexão ao controle de volume e eventualmente a do mini equalizador que fica fora da placa usando fios os mais curtos possíveis ou blindados para não haver a captação de zumbidos.
f) Faça a conexão ao alto-falante de cada canal ou jaque de saída, conforme quiser e à fonte de alimentação.
g) Na montagem da fonte de alimentação observe a polaridade dos diodos e do capacitor eletrolítico.
h) Um interruptor ligado no primário do transformador serve para ligar e desligar o aparelho. Este interruptor pode ser independente ou conjugado ao controle de volume.
i) O cabo de entrada do amplificador deve ser blindado com a malha conectada ao negativo comum. Veja que, preferivelmente todos os pontos de blindagem devem ser ligados ao mesmo local de negativo comum da fonte de alimentação, evitando-se com isso a captação de zumbidos.
Se sua versão for a de toca-discos pode ligar diretamente à entrada do circuito, passando pelo controle de volume e mini equalizador tom a cápsula fonocaptora.
Terminada a montagem, tendo colocado o dissipador de calor no circuito integrado (igual ao da versão anterior) o leitor pode fazer uma prova de funcionamento.
Prova do estéreo 12+12 W
Para a prova basta ligar à unidade à tomada e abrir seu volume até 1/2 de seu curso, tendo na saída alto-falantes de 4 ohms ou ainda para maior potência, caixas de 2 ohms.
Impedância de 2 ohms com alto-falantes de 4 pode ser conseguida com a ligação em paralelo mostrada na figura 16.
Ligando a fonte de sinal, ou seja, o sintonizador de FM, toca-discos ou ainda um microfone de cristal, deve haver a reprodução do som nos alto-falantes.
Veja o mini-equalizador para esta versão.
Se houver algum tipo de ronco na ausência de sinal, verifique a montagem da fonte, aumentando se preciso o valor do eletrolítico, ou então blindando melhor os cabos de entrada.
Os leitores que praticam eletrônica podem ter nesta versão de 12+12 watts um excelente amplificador de prova para a bancada, utilizando 2 pequenas caixas com alto-falantes de pelo menos 15 cm que suportem pelo menos 15 W cada um.
Obs.: este amplificador também pode ser usado em versão monofônica, utilizando-se uma chave que ligue em paralelo as entradas.
MINI EQUALIZADOR ATIVO
Para que você possa realmente usufruir de toda a potencialidade e qualidade dos circuitos descritos sugerimos a montagem do Míni Equalizador da figura 17.
Nesta montagem especial cuidado deve ser tomado com as ligações de entrada de áudio que devem ser curtas e andadas.
A polaridade dos capacitores eletrolíticos assim como a posição do transistor deve ser observada.
MÓDULO DE POTÊNCIA
Cada módulo permite obter uma potência de 24W em carga de 4 ohms.
Base: 1 integrado TDA1510 (configuração em ponte)
Placas de circuito impresso: uma
Dimensões da caixa: conforme a quantidade de módulos e a potência total desejada.
Num sistema de sonorização ambiente, excitado por microfone ou toca-discos (saída de baixo nível de sinal) o leitor deve fazer a ligação conforme sugestão dada no artigo Mixer-Difusor de Som (no site).
O dimensionamento da fonte é importante nesta aplicação, caso ela seja usada.
Cada módulo exige uma corrente de pico da ordem de 2,5 A.
O leitor deve usar uma fonte para cada módulo ou então uma fonte comum de capacidade compatível.
Para aplicação no carro, não existe o problema da fonte.
O leitor pode usar 4 módulos conforme mostra a figura 18, um para cada alto- -falante, caso em que temos, carga de 4 ohms, 96 W de potência real, ou mais de 120 W IHF.
O circuito do módulo é o mesmo do Booster, apenas eliminando-se a placa da chave. Veja os fios de entrada, saída e alimentação daquela versão que são os mesmos.
Do mesmo modo, a placa de circuito impresso também é a mesma.
Importante: usando fonte, se houver ronco, deve-se aumentar o valor do capacitor eletrolítico Para cada módulo devemos ter uma capacitância aproximada de 2200 uF.
Na montagem desta versão são os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados:
a) Solde em primeiro lugar o circuito integrado, tomando cuidado para que espaçamentos de solda não curtocircuitem seus terminais. Fixe depois de terminada a montagem o dissipador de calor.
b) Solde os resistores em posição horizontal. Os valores destes componentes são dados pelos anéis coloridos em seus invólucros. Veja a lista de material.
c) A seguir, faça a soldagem dos capacitores eletrolíticos, observando que estes componentes são polarizados. Obedeça a marcação (+) e (-) de seus invólucros.
d) Solde os demais capacitores apenas observando seus valores. Seja rápido, pois estes capacitores são sensíveis ao calor.
e) Faça a conexão da placa aos componentes externos, conforme a sua versão.
Os fios de entrada de sinal devem ser blindados e os fios aos alto-falantes devem ser preferivelmente de cores diferentes para que sua conexão possa ser feita em fase.
Isso é importante quando muitos alto-falantes devem trabalhar com o mesmo sinal. Os fios de alimentação também devem ter cores diferentes, observando-se sua polaridade na ligação.
O interruptor pode ser ligado na alimentação comum a todos os módulos ou então no primário do transformador da fonte, conforme a versão escolhida.
Terminada a montagem, a prova do módulo é simples:
Prova:
Ligue o módulo à fonte de alimentação e a fonte de sinal. Aplique o sinal controlando sua intensidade no aparelho excitador e veja a sua reprodução.
Se houver captação de zumbidos ela pode ser devida a falta de blindagem do cabo de entrada de sinais ou então a deficiência de filtragem de fonte. Verifique.
Se notar distorção no máximo volume ela se deve a excesso de excitação. Reduza o volume da fonte excitadora até obter som puro.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O circuito integrado deve transferir todo o calor gerado para o dissipador e este para o meio ambiente. Uma maneira de se conseguir um bom contacto térmico do circuito integrado com o dissipador é com a ajuda de pasta especial de silicone, colocada entre o dissipador e o integrado.
Na caixa, o dissipador deve ficar de tal modo colocado de maneira a transferir o calor gerado para o meio ambiente, com facilidade.
Dependendo do tipo de sinal usada na entrada, caso do amplificador de 12+12 W, um pré-amplificador pode ser necessário.
Isso acontecerá se forem usados microfones ou cápsulas de baixa impedância, por exemplo.
Lista de Material
BOOSTER (1 CANAL)
CI - TDA1510 - (circuito integrado)
C1 - C8 – 220 nF - capacitor cerâmico
C2 – 47 nF x 16 V - capacitor eletrolítico
C3 - C7 – C11 – 100 uF x 16 V- capacitores eletrolíticos
C4 - C5 – C1O – 100 nF - capacitores cerâmicos
C6 - 4,7 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C9 – 330 pF - capacitor cerâmico
R1 - R2 - R3 - R7 – 100 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, laranja)
R4 - R6 - 4,7 R x 1/8 W resistores (amarelo, violeta, prateado)
R5 - 2k2 x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
R8 – 680 R x 1/8 W - resistor (azul, cinza, marrom)
R9 – 22 R x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, preto)
Módulo com a chave:
R1 – 1 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)
R2 – 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R3 - 1M5 - 1/8 W - resistor (marrom, verde, verde)
S1 - Chave de 8 polos x 2 posições (ver placa)
LED - LED vermelho comum
Diversos: placas de circuito impresso, dissipador para o integrado, fios, solda, caixa para montagem, etc.
AMPLIFICADOR 12 + 12 W
CI - TDA1510 – (circuito integrado)
C1 - C4 - C9 ~ C11 - C12 – 100 nF- capacitores cerâmicos
C2 - C10 - 4,7 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos
C3- C6 - C7- C13 – 100 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos
C8 – C9 - 1 000 uF x 16 V- capacitores eletrolíticos
R1 - R3 -R5 - R7 – 100 k x 1/8 W – resistores (marrom, preto, amarelo)
R2 - R8 – 1 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho)
R4 - R6 - 4R7 x 1/8 W - resistores (amarelo, violeta, prata)
P1, P2 - potenciômetros de 100 k (volume)
Diversos: dissipador de calor, caixa, placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
MINI EQUALIZADOR ATIVO-1 CANAL
Q1 - BC548, BC238 ou equivalente - transistor
R1, R2 - 6k8 x 1/8 W - resistores (azul, cinza, vermelho)
R6 - R3 – 33 k x 1/8 W - resistores (laranja, laranja, laranja)
R4 - 4k7x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
R5 – 180 k x 1/8 W - resistor (marrom, cinza, amarelo)
R7 - 3k9 x 1/8 W - resistor (laranja, branco, vermelho)
R8 – 1 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)
C1 – 47 nF - capacitor cerâmico
C2 - 1 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C3 - C4 - 2n2 - capacitores cerâmicos
C5 – 47 nF x 16 V - capacitor eletrolítico
Diversos: placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
MÓDULO DE 24 W
Mesmo do booster exceto do módulo com a chave.
