ATENÇÃO: A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.

Transcrição

1 ANÇÃ: material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDUL 4 que por sua vez, faz parte do URS de LRLRÔNIA ANALÓGIA -DIGIAL que vai do MÓDUL 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. ntre na nova loja virtual A letrônica e veja como: Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por , fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos:

2 APSILA MÓDUL - 4 AULA 8 PÊNIAS HI-FI SM AMBIN - 2 Amplificadores de potência com fonte simétrica Amplificadores Bridges de alta potência (12V) Amplificadores lasse G e H (fonte baixa e alta) Amplificador AIWA NSX-F9 - circuito de proteção ircuitos classe H para amplificadores com 12V Amplificadores com potência entre 500 e 2000WRMS AMPLIFIADRS D PÊNIA M FN SIMÉRIA A figura 1 mostra-nos o esquema elétrico de um A figura 2, mostra-nos como a retificação e filtragem transformador em cuja saída encontra-se uma ponte de deverá ser feita em um semi-ciclo (positivo). De acordo diodos, executando uma retificação em onda completa. A com a figura, o potencial positivo que sai do tensão da rede poderá ser de 110 ou 220 volts, que será transformador (lado V1), fará circular uma corrente que selecionada pela chave de tensão SW. Após carregará o capacitor, fechando o ciclo até o centerselecionada tensão de entrada teremos no secundário tape do transformador. Notem que o enrolamento do transformador tensões que dependerão do superior do transformador recebe um potencial positivo amplificador utilizado (essas tensões poderão variar de (lado de cima) e negativo (ponto central). Ao mesmo 20 até 100 volts). tempo, o ponto central do transformador também será Sw 220Vac 110Vac D mais positivo que o terminal do lado inferior. Isso criará uma corrente circulante para carregar o capacitor sendo que o lado negativo do capacitor ligado no diodo, fechando o caminho ao terminal negativo do 03 transformador. A figura 3, mostra-nos o semi-ciclo seguinte da rede, onde agora o ponto superior do r transformador torna-se negativo e o ponto figura 1 04 inferior do transformador positivo. lado positivo do transformador (lado de baixo), fará com que circule corrente via diodo, carregando o capacitor e fechando caminho ao potencial negativo no ponto Notamos que o secundário do transformador apresenta central do transformador (que possui 3 fios, sendo 2 extremos e um central (chamado centerinferior). naquele momento potencial mais baixo que o extremo tape ); s enrolamentos desses secundários devem ser Podemos notar também que o center-tape do simétricos, ou seja, deverá haver a mesma quantidade transformador, apresenta potencial mais positivo do que de espiras tanto para um lado quanto outro. centro do o extremo superior fazendo com que o capacitor transformador será ligado à massa enquanto que os também seja carregada fechando caminho (negativo do extremos serão ligados à ponte de diodos, que serão capacitor) e via diodo. responsáveis pela retificação da tensão alternada em A idéia central desta fonte (figura 4), criando um tensão contínua. Posteriormente a isto, temos a filtragem potencial positivo em e outro negativo em relação a um das frequências baixas ( e ) e das interferências ponto de referência (zero volts), é poder ter uma saída de de alta frequências (03 e 04). objetivo de usar-se som (formada por e ) cujas conduções residuais ponte de diodos juntamente com um transformador com produzirão nos emissores dos transistores uma tensão center-tape, é gerar uma tensão simétrica, ou seja, o, de zero volts. Assim poderemos colocar o alto-falante acima da massa, e o, abaixo da massa. sem problemas, pois do lado esquerdo dele haverá um figura 3 Vtot = V1+V2 V1 D Vtot= V1+V2 V1 D V2 V1 V2 V2 t0 t1 t2 t0 t1 t2 PN D RFRÊNIA PN D RFRÊNIA figura 2 LRÔNIA V2 V1 FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL 97

3 APSILA MÓDUL - 4 potencial de zero volt ou terra, sendo que do lado direito haverá também um potencial de zero volts (mas que figura 4 D inversão do sinal de entrada. objetivo do amplificador formado por e é deixar a saída com ½Vcc (metade do ); enquanto que o amplificador formado por Q3 e Q4, deverá manter-se também com a metade da tensão do (entre os emissores dos transistores). figura 6 NSÃ D RFRÊNIA = 0V p neste caso não é o terra). É importante destacar-se aqui (figura 5), que as resistências de e deverão ser exatamente iguais, caso contrário, haverá uma tensão Para que as tensões das saídas dos operacionais maior ou menor que zero volts entre esses dois pontos, mantenham-se em ½Vcc, estes devem receber em sua fazendo com que exista uma corrente circulante residual entrada não-inversora uma referência da tensão também pelo alto-falante (percorrendo o mesmo de uma forma de ½Vcc, formado pelo divisor de tensão R e R06. constante). Dependendo do valor da corrente, poderá haver danos à bobina do alto-falante. figura 5 As tensões entre os transistores de saída deverão ser exatamente iguais, para que a tensão entre eles ( off-set ) seja 0V. A figura 6, mostra-nos como conseguir uma tensão de saída de zero volts, ou seja, tensão no emissor de e também de com o mesmo potencial da massa ou terra. omo este amplificador está sendo polarizado por um amplificador operacional, se retirarmos uma amostra da tensão de saída e colocarmos na entrada não-inversora do amplificador operacional, essa ½ Vcc tensão será comparada a tensão da entrada inversora, que no caso também é de zero Volt. om isso teremos na saída do amplificador operacional uma tensão também de zero volt, mantendo os t r a n s i s t o r e s d e s a í d a praticamente cortados. amplificador operacional utilizado aqui é um excelente dispositivo para manter a tensão de saída do amplificador com zero volt. Na figura 7, vemos um circuito amplificador em ponte, sendo polarizado por 2 operacionais (cada uma das saídas), tendo ainda o amplificador operacional P03, para fazer o trabalho de Notem que o amplificador em questão não possui fonte simétrica, trabalhando tanto na saída de som como na malha de realimentação negativa com ½Vcc. propósito de utilizar a saída em ponte, nos amplificadores de áudio utilizados em automóveis, normalmente alimentados por uma tensão baixa (12 volts), é propiciar uma potência bem maior. s amplificadores anteriores, que se utilizavam de capacitor de acoplamento e ligados a fontes convencionais de 12 volts não apresentavam potências superiores a 24W. om a configuração em ponte, a potência consegue ser elevada para quase quatro vezes mais, além de eliminarse o problema da reprodução deficiente em baixas frequências. Na figura 8, temos o mesmo amplificador mostrado anteriormente, mas que agora, utiliza fonte simétrica e também saída em ponte. A saída de potência em ponte, utilizando-se de fonte simétrica, não é comum de ser usada, pois quando trabalhamos com fontes simétricas podemos ter tensões das mais variadas possíveis, 98 FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL LRÔNIA R R06 R Q3 p R Q4 p03 p02 figura 7

4 APSILA MÓDUL - 4 Q3 R08 p Q4 figura 8 inclusive chegando próximo a 100 Volts. A figura 9, mostra a esquematização de um integrado feito para trabalhar como amplificador de razoável potência e com performance Hi-Fi (High Fidelity). figura 9 R p03 06 m M DA 1514A o amplificador, ou seja, à medida que temos excitação do áudio no semi-ciclo positivo na parte superior do amplificador um capacitor eletrolítico, que pode ser ligado do pino 5 ou 7 p02 incrementa a polarização, podendo esta chegar a ser superior ao nível de alimentação do (positivo). A realimentação negativa feita neste amplificador entra pelo pino 9, sendo entrada fundamental para manter a tensão de saída (pino 5) 1/2 Vcc. A tensão de entrada no pino 8 do integrado combinada à tensão do circuito de proteção que sai pelo pelo 2, propiciará que no caso de mute a tensão de saída (pelo 5) seja zerada. A figura 10, mostra nos a retificação e filtragem de uma fonte simétrica, utilizando-se de vários capacitores eletrolíticos para melhorar a performance em baixas frequências e diminuir a distorção. omo se pode ver pela figura temos os capacitores 23, 21 e 19 ligados em paralelo no potencial positivo da alimentação, capacitores 24, 22 e 20 ligados ao potencial negativo da alimentação. Ainda temos dois capacitores ( e 06) ligados diretamente ao potencial positivo e ao potencial negativo. Note que quanto maior for a potência do amplificador, maior deverá ser os valores dos capacitores de filtro aplicados a fonte de alimentação. A1 D figura 10 Vref1 PRIN HRMAL 30 AR 02 A Vref2 Vref3 Mute switch 04 - Standy-by switch m Amplificador de alta performance HI-FI 50Wrms ste integrado amplificador foi dimensionado para trabalhar com fonte simétricas, com +30 e -30 volts máximos. A entrada de sinal deste integrado se dá pelo pino 1 e sua saída de potência está no pino 5. A alimentação positiva é feita pelo pelo 6, e a alimentação negativa é feita pelo pino 4. pino 7, serve para incrementar a polarização da parte superior do o Na figura 11, podemos ver uma configuração de um amplificador estereofônico, utilizando-se de dois circuitos integrados para realizar as funções de amplificação. Apesar de parecer um circuito muito simples, este amplificador é capaz de chegar a quase 100 W de potência RMS, considerando-se a somatória as das potências de cada um dos amplificadores. Listaremos abaixo alguns pontos interessantes das ligações destes amplificadores. Podemos observar pela figura 11, o capacitor 7/8, que encontram-se ligados aos pinos 5 e 7 em cada um dos integrados; sua função será manter-se com determinada tensão armazenada, até que, aparecendo o sinal de áudio no pino 5, elevará o potencial de tensão no pino 7, que poderá ser superior ao da própria alimentação. ste recurso é muito útil, para manter os dois semi-ciclos com níveis muito próximos quando ocorrer uma alta potência amplificada. Um dos pontos fundamentais neste amplificador, é a - LRÔNIA FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL 99

5 APSILA MÓDUL - 4 figura 11 R13 R R12 R R FL FR 15 AfL AfR R R 8W 8W R10 R R R08 - figura 12 existência do resistor R5, que fará LISA D MARIAL - AMPLIFIADR D W realimentação negativa ao pino 9 do integrado. s únicos pontos em comum nestes dois amplificadores, PÇA Semicondutores: ircuito Integrado IP Amplificador ÓDIG/VALR DA1514 UNID./SUF. A MPLM. PSIÇÃ I1 e I2 Diodo Retificador 1N5406 p/ 3A,,D3 e D4 serão as tensões de alimentação, tanto Resistores: positiva quanto negativa. Resistor arvâo 33 kw 1/8W R1,R2,R5 e R6 stamos sugerindo, que este Resistor arvâo 330 W 1/8W R3 e R4 amplificador de potência possa ser Resistor arvâo 330 kw 1/8W R7 e R8 montado pelo leitor, e caso isso seja feito, após a montagem e antes da ligação da alimentação deve-se Resistor Resistor Resistor arvâo Filme arvâo 3, W W W 1/8W 1W 1/8W R9 e R10 R11 e R12 R13 e R14 apacitores: observar se não existem soldas apacitor letrolítico 22 mf 35V 1 e 2 escorridas. endo em mãos uma apacitor letrolítico 10 mf 35V 3 e 4 lâmpada em série com cerca de 60 ou apacitor letrolítico 47 mf 63V 5 e watts, ligar alimentação ao apacitor letrolítico 220 mf 63V 7 e 8 amplificador, sem as caixas acústicas ou alto-falantes. aso a lâmpada em série não acenda, ou acenda com apacitor apacitor apacitor letrolítico erâmico Poliéster mf pf kpf 35V 50V 9 e 10 e 13 e 14 apacitor Poliéster 220 kpf 50V 17 e 18 pouquíssima intensidade, deverá ser apacitor erâmico 5,6 kpf 15 e 16 medida a tensão de saída dos apacitor letrolítico 2200 mf 35V 19, 20 e 21 amplificadores (pino 5). stando essas apacitor letrolítico 2200 mf 35V 22, 23 e 24 tensões com zero volt nas saídas das caixas, os alto-falantes poderão ser ligados. A figura 12, mostra a relação de Diversos: have have Fusível Alavanca HH Pequeno n/ff 110/220Vac 2 A p/ 3A / retardo S1 S2 F1 Soquete p/ fusível p/ painel material utilizado para esta montagem, ransformador primário Vac, secundário Vac/6A R1 sendo todos os componentes de fácil Dissipador de alumínio com espessura de 1,5mm e área plana mínima de 200cm² ( 10cm x 20cm ) o b t e n ç ã o n o m e r c a d o d e Placa de circuito impresso, fios, solda, pasta térmica e parafusos de fixação, etc. componentes. A figura 13, mostra em tamanho real, a placa de circuito Neste amplificador vamos utilizar dois circuitos impresso (lado cobreado), e a figura 14, mostra como integrados para excitação de um único alto-falante, e ficaria à disposição de componentes do outro lado da para isto, deveremos ter nas saídas fases invertidas para placa. excitação deste. sinal de áudio entrará pelo pino 1 do integrado I1, Amplificador de 100 Wrms monofônico sendo que no outro integrado (I2), o pino de entrada de áudio (pino 1), ficará inoperante, com um resistor e um aso necessitemos de uma maior potência de capacitor ligados à massa. problema para este circuito, amplificação, em um único canal (cerca de 100 Wrms), será fazer com que o integrado I2 passe a amplificar o poderemos utilizar a montagem sugerida na figura 15. sinal de áudio de forma invertida ao integrado I1. Para circuito amplificador utiliza a mesma placa de circuito que isso seja possível, utilizaremos a entrada de impresso que vimos anteriormente, utilizando-se de realimentação negativa, pino 9 do I2, para conseguir o alguns recursos e a alteração de poucos componentes, objetivo. Quando o sinal de áudio entrar pelo pino 1 do alterando o que era anteriormente dois amplificadores, integrado I1 ele sairá com a mesma fase no pino 5 do em um único amplificador, agora com saída em ponte. mesmo integrado, sendo parte deste sinal realimentado 100 FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL LRÔNIA

6 APSILA MÓDUL - 4 para o pino 9 do mesmo I. A mesma amostra do sinal passa pelo resistor R3 e capacitor 1 entrando no pino 9 do I2. om isto, teremos no integrado I2, a amplificação do sinal de áudio feita de forma invertida ao que ocorre no I1. Apesar do pino 9 do integrado I2 ser utilizado como entrada de sinal, ele também continuará sendo a entrada de referência de tensão para realimentação negativa, ou seja, o sinal de áudio que sai pelo pino 5 do integrado será atenuado pelo resistor 6 e continuará atuando no pino 9. Na figura 16, podemos ver a relação de componentes utilizados neste a amplificador Hi-Fi. Voltamos a afirmar aqui, que apesar de usar dois circuitos integrados, este é um amplificador monofônico, que excita um único alto-falante através de uma ligação em ponte entre os dois integrados. aso o leitor queira um amplificador estereofônico com potência de 100 W por canal, deverá utilizar-se de outra placa de circuito impresso e outro transformador igual ao que foi utilizado no exemplo. figura 16 LISA LISA D D MARIAL - AMPLIFIADR - MN D 45 D + 45W 100W PÇA IP ÓDIG/VALR UNID./SUF. MPLM. PSIÇÃ Semicondutores: ircuito Integrado Amplificador DA1514 A I1 e I2 Diodo Retificador 1N5406 p/ 3A,,D3 e D4 Resistores: Resistor arvâo 22 kw 1/8W R1,R2,R5 e R6 Resistor arvâo 680 W 1/8W R3 Resistor arvâo 100 W 1/8W R4 Resistor arvâo 330 kw 1/8W R7 e R8 Resistor arvâo 3,3 W 1/8W R9 e R10 Não utilizado R11 e R12 Ver texto R13 e R14 apacitores: apacitor letrolítico 22 mf 35V 1 apacitor erâmico 2,2 kpf 2 apacitor letrolítico 10 mf 35V 3 e 4 apacitor letrolítico 47 mf 63V 5 e 6 Não utilizado 7 e 8 apacitor letrolítico 1 mf 35V 9 e 10 apacitor erâmico 220 pf e apacitor Poliéster 220 kpf 50V 13 e 14 apacitor Poliéster 220 kpf 50V 17 e 18 apacitor erâmico 5,6 kpf 15 e 16 apacitor letrolítico 2200 mf 35V 19, 20 e 21 apacitor letrolítico 2200 mf 35V 22, 23 e 24 Diversos: have Alavanca n/ff p/ 3A S1 have HH 110/220Vac S2 Fusível Pequeno 2 A / retardo F1 Soquete p/ fusível p/ painel ransformador primário Vac, secundário Vac/6A R1 figura 13 2 J5 R4 16R12 R14 R6 (Jr14) 4 18 R10 R2 10 J2 J3 J4 1 R3 17 R11 R1 R5 (Jr13) R9 R7 R1 9 figura 14 FR+ R8 FL+ R IN L IN FL- GND Ac2 FR- D3 13 J J1 19 Ac1 D figura R I1 I F+ F R R AfR 8W R10 R R R08 - LRÔNIA FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL 1

7 APSILA MÓDUL - 4 Já vimos anteriormente diversas classes de amplificação como A, B, AB; todas possuindo suas particularidades, vantagens e deficiências; continuando nosso estudo sobre amplificadores vamos passar agora para uma nova classe de amplificadores chamados G ou H. ntre suas vantagens está a obtenção de altas potências com baixo consumo de energia, mas com a desvantagem da introdução pequenos ruídos em dadas frequências devido à comutação ou passagem de corte para a condução de alguns transistores. Apesar dos fabricantes de integrados que utilizam a classe H o considerarem HI-FI, outros estudiosos não o consideram como tal. Devido ao seu baixo consumo de energia e alto rendimento, ele é muito empregado nos aparelhos de som doméstico (microsystems), com boa qualidade sonora e grande potência, além de preços muito convidativos. seu princípio de funcionamento é muito parecido com os amplificadores classe AB, diferindo na introdução de uma tensão de + ou B maior que a normal, auxiliando no acréscimo de potência. motivo de estarmos usando a especificação de G ou H, se deve ao mercado americano utilizar a especificação de G, enquanto que em outros países utiliza-se a especificação H. A figura 17 ilustra a saída de um amplificador classe G ou H. Nela podemos ver que os transistores de saída funcionam em classe AB, só que a alimentação +VL e -VL (+VL: tensão positiva Low; -VL: tensão negativa Low) poderá ser comutada para a tensão +VH e -VH (+VH: tensão positiva High; -VH: tensão negativa High). ssas tensões maiores, serão chaveadas pelo circuito de controle, cujo funcionamento depende diretamente do próprio sinal da saída. Quando o sinal de saída é de baixa amplitude, o controle figura 17 AMPLIFIADRS LASS G e H +VH dos diodos e, que ficam diretamente polarizados. Neste caso temos um amplificador classe AB funcionando em média ou baixa potência, sendo que o sinal de saída em potência mantem-se com 70% (em p) em relação às tensões de alimentação de +VL e -VL (estas tensões giram normalmente entre 20 e 30 volts). Quando o sinal começa a ter picos ou períodos de alta figura 18 figura 19 N R L X I A Ç Ã +2B -2B +2B Q3 Q4 +VL N R L Q3 controle -VL X I A Ç Ã -VH mantém as chaves abertas, e o circuito de saída é alimentado pelas tensões +VL e -VL, passando através -2B Q4 102 FNS - AMPLIF. D PÊNIA - VALVULAS - PRAINAIS - LRÔNIA DIGIAL LRÔNIA