União Metropolitana de Educação e Cultura Amplificadores de potência operacionais TODA 2003 Alunos; Alan Tiago Waldir William Santana Professor Uerley 20de maio de2016 Lauro de Freitas - BA 1 Amplificadores de potência para áudio Introdução Os amplificadores operacionais evoluíram a tal ponto que hoje existem unidades com características fantásticas com a em pregada neste projeto. Um único amplificador operacional de potência capaz de trabalhar com tensões de 12 a 45V e correntes de 3.5 A, quando usa num excelente amplificador de áudio pela baixa distorção, pode entregar a carga de 4 ohms X 10Watts de potência RMS. É claro que as aplicações de áudio não são únicas possíveis para o componente básico de nosso projeto e isso não será esquecido neste artigo. Fontes de alimentação, poltters, controles de servomotores são alguns exemplos de aplicação para o TDA2003,TODA 2005 , TODA 2030.um amplificador operacional de potência da National Simicondutor. O projeto básico de áudio é da capa de uma revistas Saber Eletrônica, mais as outras aplicações são igualmente importantes para os leitores interessados nas aplicações industriais deste componente. Segundo ( Newton C. Braga ) Editor da Revista Saber Eletrônica. Partindo das unidades de amplificadores de baixa potência, destinadas a realização de operações matemáticas em computadores analógicos, logo chegamos aos amplificadores operacionais com transistores de efeito de campo, largamente usados em instrumentação, controle de processo e mesmo para o grande consumidor, chegando finalmente aos fantásticos amplificadores operacionais de alta potência com os LM e LA da National. Baseados nas características destes componentes, descrevemos um amplificados de áudio com até 10W por canal, com apenas 0,01% de distorção, e que pode servir como ponto de partida para sonorização em módulos. Outras aplicações, já citadas, podem facilmente implementadas a partir das características deste componente dadas a seguir. O TDA 2003, TDA2005, TDA2030, consiste num amplificador operacional de potência de 20W fornecido pela Philips Ltda, e outros fabricantes como Toshiba e Sony. TDA2003 é um amplificador barato que é projetado para rodar em fontes de alimentação trilho único (unipolares). Ele fornece uma capacidade de corrente de saída alta (até 3.5A), muito baixo harmônica e cross-over distorção. História Amplificador é um equipamento que utiliza uma pequena quantidade de energia para controlar uma quantidade maior. Em sua utilização mais coloquial, o termo se refere a amplificadores eletrônicos, principalmente aqueles usados para aplicações de áudio e para transmissão de rádio. A relação entre a entrada e a saída de um amplificador — geralmente expressa em função da frequência de entrada — é denominada função de transferência do amplificador, e a magnitude da função de transferência é denominada de ganho. 2 Amplificadores eletrônicos O tipo de amplificador mais comum é o eletrônico, comumente usados em transmissores e receptores de rádio e televisão, equipamentos estéreo de alta fidelidade (high-fidelity ou hifi), microcomputadores e outros equipamentos eletrônicos digitais, e guitarras e outros instrumentos musicais elétricos. Seus componentes principais são dispositivos ativos, tais como válvulas ou transistores. Em alta fidelidade o amplificador é um aparelho eletrônico que eleva os níveis de tensão dos sinais de áudio. É muitas vezes empregado para designar o conjunto pré-amplificador e amplificador de potência ou o amplificador integrado. Pré-amplificador é o estágio de um amplificador de áudio que recebe o sinal da fonte sonora, tais como o gravador cassete, o receptor e o toca-discos de baixo nível e corrige-o, entregando em sua saída um sinal suficientemente elevado para excitar o amplificador de potência. Amplificador de potência é o estágio de um amplificador de áudio ou de RF (radiofrequência) que eleva o sinal de áudio ou de RF fornecido pelo préamplificador ou oscilador a um nível de tensão e impedância adequados para funcionar as caixas acústicas ou antenas transmissoras. O amplificador integrado possui o pré-amplificador e o amplificador de potência juntos no mesmo aparelho. Amplificadores valvulados No início do século XX, mais precisamente em 1907, Lee De Forest patenteia o Audion, posteriormente reconhecido como o primeiro tríodo da história. O Audion foi a primeira válvula eletrônica usada na amplificação de sinais de áudio e de telégrafo, 3 conforme a patente de número 879,532, publicada em 1908 As válvulas eram os únicos dispositivos ativos existentes à época e deram, assim, início à chamada era da eletrônica, por permitirem a possibilidade de amplificar sinais, algo impossível até a descoberta do Audion. Válvulas ainda são utilizadas em aparelhos High End e em amplificadores para instrumentos, em especial a guitarra elétrica e sua contrapartida grave, o contrabaixo elétrico. Um amplificador valvulado geralmente funciona sob altas tensões de alimentação e baixas correntes, o que torna necessário o uso de transformadores de saída para adequar as impedâncias de saída do amplificador (altas) com as baixas impedâncias dos alto falantes. Os valvulados podem ser montados em topologia Single-End, onde apenas uma válvula amplifica todo o sinal, mas com baixo rendimento (classe A) e com topologia Push-Pull onde pares de válvulas são conectadas ao transformador de saída de forma que cada válvula de cada par amplifique apenas um semi ciclo (positivo ou negativo) do sinal de áudio. São muito usadas válvulas pêntodo de potência como elementos de saída tais como KT88, KT66, 6550, EL34, EL84,6L6 e 6V6 entre outras. (Correção: 6550, 6l6 e 6v6 não são pêntodos. Possuem 4 elementos e um canalizador de elétrons, para oferecer uma eficiência concorrente ao pêntodo) Amplificadores transistorizados Fender mini-twin, transistorizado 4 Com a invenção dos transístores, as válvulas foram pouco a pouco substituídas por estes novos amplificadores, devido às vantagens de menor consumo de energia, maior durabilidade, menor tamanho e custo menor. Os amplificadores transistorizados têm comportamento diferente dos valvulados, a distorção é diferente e não necessitam de transformadores de saída para casar as impedâncias dos alto-falantes. Hoje os amplificadores transistorizados podem ser construídos com transístores bipolares ou MOSFETs ou ainda circuitos integrados. Amplificadores (ampops). operacionais Amplificadores Operacionais são amplificadores diferenciais DC de alto desempenho: alto ganho, alta impedância de entrada, baixa impedância de saída e grande resposta em frequência. Foram criados para implementar computadores analógicos, executando operações matemáticas (donde derivam seu nome) com valores de tensões como operandos e resultados. Podem ser construídos com transístores ou válvulas (hoje a maioria é na forma de circuito integrado). São muito usados em instrumentação e equipamentos eletrônicos em geral. Os amplificadores operacionais podem ainda ser divididos em dois tipos: TDA2003 em ponte podendo chegar a 20W por até 15V x 2A Esta é montagem em ponte do tda2003, bom pra que deseja melhorar o som do PC podendo retirar da própria fonte do PC a voltagem de 12V, lembre-se que também terá que melhorar os alto falantes, poucos componentes e na sua maioria são baratos. Veja mais versões 5 6 Segundo o fabricante o TDA2002 es de 8W e o TDA2003 es de 10W. As conexões, os valores dos componentes e a voltagem v são iguais. Para instrumentos de caixas podem funcionar com 9 Volts, como amplificadores de potência funcionam perfeito com 14 volts, e é melhor não ligar a 18V. Nota importante: Se é para conectar a saída de um computador ou algum reprodutor se pode produzir ruídos por muito ganho a sensibilidade do amplificador. Então terá que alterar o valor de R2, incluso mais de 33 ohms. Desenho amplificador com TDA2003: Neste gráfico podemos ver a colocação dos componentes deste amplificador, devemos por atenção que as conexões negativa da corrente do terra solo se mescla na porta 3 do circuito integrado, se mesclamos ao terra do auto falante e a da entrada se podem produzir ruídos e oscilações não desejadas. Como é só um canal tem que que fabricar 2 para usá-lo em estéreo. a fonte de alimentação a utilizar para este projeto deve ser capaz de suprir 2 amperes. a dissipação de calor do circuito integrado é muito importante, já que a temperatura determina a vida do mesmo. Podemos agregar uma ventoinha da fonte de PC e agregamos uma resistência e um capacitor. 7 Os ventiladores de computadores não consumem muita energia e a resistência pode ser de 22 a 47 ohms, sempre que o ventilador arranque bem. Este amplificador é muito fácil sua fabricação, serve algumas vezes para repaginar alguns amplificadores, o para projetos de onde necessito alguns sons que é o suficientemente forte. Quando precisar fazer muito barulho com sons, utilize alguns dos amplificadores de 20 Watts (em bridge.) Existem circuitos integrados que tem 2 saídas em ponte, e esta 4 que utilizam alguns rádios modernos para automóvel. Alguns outros CI; TDA1557Q - amplificador com 2 canais de 22W cada Amplificador TDA8560Q de 2 canais de 40 watts por canal. Amplificador TDA7386 4 Canais (mais 49W por canal) TDA2003 em pontes Aqui não recomendo utilizar circuitos integrados destes (TDA2002, TDA2003) em ponte, por algumas dificuldades em sua fabricação, oscilações e ruídos não desejadas, se não têm experiência com a fabricação pode ter muitos problemas, e se tem experiência provavelmente optaria por outro tipo de circuito integrado para seu projeto. Por que se incluem para mostrar como se faz, e tomando as medidas adequadas funciona bem. Diagrama do amplificador com TDA2003 em ponte: 8 Lista de peças: Pot1 é um tri pont ou potenciômetro logarítmico de 10K a 50K. R1 es de 1000 ohms, pode ser pequena (menos de 1/8W) C1 y C6 de 10 uf de 10 V acima R2 y R5 de 5.6 ohms (verde ,azul ,dourado ,dourado) R3 de 470 ohms C2 y C7 470 uf de 6 V acima. R4 y R7 1 ohms (marrom, preto, dourado ,dourado) C4 y C8 0.1 uf, em alguns se representa como 104. R6 pode ser de 1000 ohms, do valor de esta resistência depende o balaço de trabalho de os 2 circuitos integrados e é quase sempre o dobro doble que R3. C5 2200 uf 16 V ou maior. Se perceber ruídos pode ser necessário agregar um capacitor na entrada, da porta 1 que irá controlar o volume no terra. Pode ser de 1nf (102) 2ª. Lista opcional Componentes Valor Capacitores C1, C3, C4, C6100nF C2,C539nF C7,C1010uF 25V C8, C11 1000uF 25V C9, C12470uF SemicondutoresI C1, IC2TDA2003 Conectores IN- LConector entrada canal Esquerdo IN-RConector entrada canal Direito OUT-RConector Saída canal Direito OUT-LConector Saída canal Esquerdo PWR1Conector da fonte de alimentação Resistores 1/4 watts 5% R1,R6220 Ohms – Vermelho,Vermelho, Marrom, OuroR2, R539 Ohms -Laranja, Branco, Preto, OuroR3,R71 Ohm – Ouro Preto, Preto, Ouro, OuroR4,R82.2 Ohms – Vermelho,Vermelho, Ouro, Ouro Diversos J1Jumper de 10 mm – Pedaço de fioFonte de alimentação, Dissipador para os cis, 9 Placa de circuito impresso, solda, Caixa pro amplificador, Alto-falantes de 20 watts 4 Ohms Distribuição dos componentes do amplificador com TDA2003 com este desenho se deve ter muito Cuidado com as conexões um terra , podendo utilizarse o capacitor C5 Como Centro para conectar . com a figura ao lado ppode se ver as conexões das peças ultilizadas do TDA2003 em pontos onde pode ver Como se conctar o terra desde C5. Tambem tem que tomar cuidado co as trilhas de terra e observar qantos compnentes fazem contaos com o terra do circuito e devem ser mais grossa possiveis. 10 O valor da tensão final, que alimentará o circuito, pode ser calculado através da seguinte fórmula: Vf = (1,4 x Vi) – 0,5 Vf = tensão final (DC) Vi = tensão da saída do transformador (AC) Diagrama esquemático do circuito de fonte de alimentação para tda2003 Sugestão de pci para montagem da fonte alimentação para circuito com tda2003 – escala 1:1 Modelo 1 11 Silk screen dos componentes da placa para montagem da fonte de alimentação – escala 1:1 Placas do Amplificador Circuitos impressos do amplificador TODA 2003 12 Circuitos montado em ponte board do amplificador TODA 2003 Referencias http://www.te1.com.br 50 projetos de circuitos eletrônicos, Revista Saber Eletrônica Revista Saber Eletrônica Eletrônica Analógica - Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos - 6a Edição Autor: Antônio Pertence Junior 13
