29/05/11

Colunas de som multimédia "Quattuor"

Um projecto interessante, este conjunto de colunas activas (isto é, com amplificador integrado) tem controles para volume, balanço, graves e agudos. Este foi o meu primeiro projecto de amplificação de áudio. Iniciei os estudos para o mesmo em Setembro de 2007 e só o concluí em Março de 2010, após muitos erros, testes e correcções. Tendo uma potência de apenas 4,7W por canal (em termos de pressão sonora, traduz-se em 92,70dB), estas colunas são o suficiente para aplicações de secretária. Contudo, por não serem blindadas magneticamente, não podem ser usadas perto de monitores CRT ou outros dispositivos sensíveis a campos magnéticos.

Parâmetros de funcionamento:
- V d. mín. = 9,80V
- V d. máx. = 15,72V

Características eléctricas:
- I d. (V d. = 13,5V) = 887,5mA
- P (V d. = 13,5V) = 11,98W

Características de amplificação (em cada canal):
- Impedância de entrada: 967,7Ohm
- Sensibilidade de entrada: 316mV RMS
- Ganho (potenciómetro R4 centrado): 22,10dB (12,75V/V)
- Ganho (potenciómetro R4 num extremo): 23,69dB (15,29V/V)
- Potência de saída (Z FTE = 4Ohm): 4,7W

Características sonoras:
- Resposta em frequência (-10dB): 51-20500Hz
- Pressão sonora (SPL): 92,70dB (cada canal)

O circuito utiliza um integrado LM1036 para controlo de áudio. O estágio de saída é constituído por dois integrados TDA2003 que vão atacar os altifalantes. Neste projecto houve algum cuidado para evitar entrada de ruído. Os resistores R10 e R17 evitam entrada de estática quando o sistema não está ligado a uma fonte de sinal. Em cada saída do LM1036 existe um divisor de tensão (R11, R12, R18 e R19) que diminui a amplitude do sinal que vai entrar no respectivo TDA2003. Isto porque estes integrados não permitem definir um ganho inferior a 26dB sob pena de haver oscilações. É de notar que o facto de os divisores de tensão estarem à saída e não à entrada do LM1036, faz com que o ruído gerado por este seja menos amplificado, aumentando a relação sinal/ruído deste sistema de som.

Lista de componentes:
C1 – Condensador electrolítico 4,7mF 25V;
C2/14/23 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
C3/5 – Condensador electrolítico 100µF 25V;
C4/6/20/29 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C7-10 – Condensador de poliéster 220nF 63V;
C11 – Condensador electrolítico 47µF 25V;
C12/21 – Condensador electrolítico 10µF 25V;
C13/22 – Condensador de poliéster 330nF 63V;
C15/24 – Condensador de poliéster 470nF 63V;
C16/25 – Condensador electrolítico 2,2µF 6,3V;
C17/26 – Condensador de poliéster 33nF 63V;
C18/27 – Condensador electrolítico 470µF 25V;
C19/28 – Condensador electrolítico 1mF 25V;
D1 – Díodo rectificador 1N5400;
D2 – LED vermelho (GaAsP/GaP);
FTE1/2 – Full-range Visaton FR 10 4 OHM;
HS1/2 – Dissipador passivo de 10°C/W (TO-220);
IC1 – Controle de áudio LM1036;
IC2/3 – Amplificador de áudio de potência TDA2003;
J1 – Tomada de alimentação CC 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Tomada TRS 3,5mm;
J3/4 – Tomada RCA;
JW – Fio multifilar 26AWG;
R1 – Resistor de carvão 680R±5% 1/2W;
R2/4/6/8 – Potenciómetro 47KR±10% 1/8W;
R3/5/7/9 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R10/17 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R11/18 – Resistor de carvão 2,7KR±5% 1/8W;
R12/19 – Resistor de carvão 390R±5% 1/8W;
R13/20 – Resistor de carvão 47R±5% 1W;
R14/21 – Resistor de carvão 220R±5% 1W;
R15/22 – Resistor de carvão 2,2R±5% 1/8W;
R16/23 – Resistor de carvão 1R±5% 1/8W;
S – Interruptor unipolar.

A placa de circuito impresso é de face simples e, com os materiais adequados, pode ser feita em casa. Note-se que a separação dos planos de massa deve ser respeitada de modo a evitar o fenómeno de ground loop. A união destes planos deve ser feita por intermédio de um fio multifilar de 26AWG (JW), de acordo com o diagrama do circuito. Para a construção da caixa, recomendo MDF de 16mm de espessura, conforme indicado nas notas do projecto.

Placa de circuito impresso.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://www.box.net/shared/iu3oi3zaet
Layout da placa: http://www.box.net/shared/08v8rdofxx
Modelo da caixa esquerda (em anim8or): http://www.box.net/shared/xyz3srvqeo
Modelo da caixa direita (em anim8or): http://www.box.net/shared/nttx5sbl3f
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://www.box.net/shared/6883sbx7fm
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.net/shared/45qpn4bzet

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