18/12/11

Amplificador de áudio "Monoblocus"

Baseado no amplificador Taurus, Monoblocus é um amplificador mono de alta-fidelidade. Tal como o Taurus, é capaz de entregar uma potência de 45W a altifalantes de 4 ohms e de 29W a altifalantes de 8 ohms. É um amplificador pensado para quem aprecia música sem a mínima distorção, uma vez que possibilita a montagem de um sistema com dois ou mais canais completamente independentes. Deste modo, evita-se a ocorrência de diafonia (crosstalk). Pode também funcionar como amplificador de subwoofer.

Parâmetros de funcionamento:
- V a. mín. = 207V RMS
- V a. máx. = 253V RMS
- Z L mín. = 4Ohm

Características eléctricas:
- I a. (V a. = 230V RMS, Z L = 4Ohm) = 496,4mA RMS
- I a. (V a. = 230V RMS, Z L = 8Ohm) = 343,9mA RMS
- P (V a. = 230V RMS, Z L = 4Ohm) = 114,2W
- P (V a. = 230V RMS, Z L = 8Ohm) = 79,10W

Características de amplificação:
- Impedância de entrada: 9,559KOhm
- Sensibilidade de entrada: 500mV RMS
- Ganho: 30,63dB (34V/V)
- Resposta em frequência (-3dB): 27,19Hz-120000Hz (valor corrigido)
- Potência de saída (Z L = 4Ohm): 45W
- Potência de saída (Z L = 8Ohm): 29W

Bastante simples, o circuito utiliza um único integrado LM3876. Tratando-se de um projecto baseado na revisão A do Taurus, existem muitos elementos em comum cujo propósito seria fastidioso explicar. As medidas para evitar a introdução de ruído são essencialmente as mesmas. Dado que não existe um potenciómetro para regular o volume, a entrada é aterrada pelo resistor R3. Esta medida impede a entrada de estática quando o amplificador não se encontra ligado a qualquer fonte de sinal.

Diagrama do circuito correspendente à secção de alimentação.

Diagrama do circuito correspendente à secção de amplificação.

O que torna este circuito peculiar é o facto de utilizar um opto-acoplador, mais especificamente um TLP521-1 (IC1, na figura acima), no sub-circuito de muting. O objectivo é cortar a saída do amplificador assim que este é desligado. O LED interno do opto-acoplador é alimentado, através do resistor R1, por um rectificador em meia ponte constituído pelos díodos D5 e D6 (na primeira figura). É de salientar que não existe qualquer condensador de filtro após o rectificador, pois pretende-se que o sub-circuito de muting actue rapidamente. Por sua vez, o foto-transístor interno do opto-acoplador comuta a corrente que vem do pino de mute do LM3876 (pino 8), conduzindo apenas quando o LED a ele acoplado emite luz. Esta corrente é limitada pelo resistor R2. O condensador C7 assume dois papéis: estabelece o tempo de arranque/corte da saída do LM3876 (cerca de meio segundo) e mantém constante a corrente debitada do pino de mute. Note que, de acordo com a folha de dados, a corrente vinda do pino de mute tem de ser sempre superior a 0,5mA para que o LM3876 amplifique sem qualquer atenuação. Tal é garantido, uma vez que R2 deixa passar a corrente necessária e C7 mantêm o valor desta acima dos 0,5mA durante os breves períodos em que o foto-transístor está ao corte (repare que a corrente que atravessa o LED não é constante).

Componentes:
C1/4 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C2/5/7 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C3/6/11 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C8 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C9 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C10 – Condensador electrolítico não polarizado 22µF 6,3V;
D1-4 – Díodo rectificador 1N5400;
D5/6 – Díodo rectificador 1N4001;
F1 – Fusível lento 1A;
F2/3 – Fusível lento 3,15A;
HS – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1 – Opto-acoplador TLP521-1;
IC2 – Amplificador de áudio de potência LM3876 (LM3876TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2 – Conector RCA fêmea;
JW – Fio multifilar 26AWG;
L – Bobina de núcleo de ar 16 espiras Ø6mm 22AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Resistor de carvão 1,2KR±5% 1W;
R2/6 – Resistor de carvão 33KR±5% 1/8W;
R3 – Resistor de carvão 12KR±5% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R5/7 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R8 – Resistor de carvão 2,7R±5% 2W;
R9 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 120VA.

A placa de circuito impresso é de face simples e, com os materiais adequados, pode ser preparada em casa. Contudo, a sua montagem é complexa e requer cuidados especiais. As pistas mais largas devem ser estanhadas, tal como o layout da máscara de solda sugere. Tal como em outros projectos, é fundamental respeitar a separação entre os planos de massa. A união destes planos deve ser feito usando um fio multifilar de 26AWG (JW), de acordo com o diagrama do circuito.

Para este projecto recomendo a caixa KEL CVR1427 da Varisom. É uma caixa em alumínio lacado, com bom acabamento e suficientemente robusta para suportar o peso do transformador. A furação deve ser feita conforme o guia, que deve ser impresso em papel A3. É importante substituir os 8 parafusos inferiores por pares parafuso e porca, conforme indicado nas notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://www.box.com/s/lry6q5as16rx38ku6u1d
Layout da placa: http://www.box.com/s/jmzay6gsl5rulhpdbyl3
Guia de furação da caixa: http://www.box.com/s/qpr09dmkornabrr185kb
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://www.box.com/s/k2ifq94romx7toguytru
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/7qareyp95zac6xe8qi94
Site da Varisom: http://varisom.com/

04/12/11

Melhorias a aplicar no amplificador Taurus

Tenho pensado em algumas modificações com vista a melhorar o já excelente desempenho do amplificador Taurus. As alterações que espero aplicar na próxima revisão deste projecto são as seguintes:

Uma ponte rectificadora para cada canal:
Esta alteração serve para minimizar uma eventual interferência entre canais por via da alimentação. Na secção de alimentação dá-se uma queda de tensão significativa nos díodos da ponte rectificadora. Essa queda de tensão é tanto maior quanto maior for a corrente que atravessa os mesmos. O problema põe-se quando os rails de alimentação são comuns aos dois canais: qualquer exigência de corrente por parte de um dos integrados vai causar fundões na alimentação, o que poderá afectar o sinal de saída de ambos os canais. Ao utilizar uma ponte rectificadora dedicada a cada canal minimiza-se o efeito, pois cada canal terá os seus rails de alimentação. Somente o transformador é partilhado, por razões de espaço e de custo.

Substituição dos integrados LM3875 por integrados LM3876:
A grande vantagem do integrado LM3876 face ao seu irmão LM3875 é que o primeiro tem um pino de mute que permite fazer o cancelamento do sinal de saída. As características eléctricas e sonoras são idênticas, não havendo alterações expectáveis na qualidade de reprodução. Esta alteração pode trazer alguns desafios em termos de layout da placa, sobretudo pelo facto da pinagem do LM3876 ser mais "difícil" do que a do LM3875.

Aplicação de circuitos de muting:
Cada canal irá ter um circuito de muting que corta a saída assim que o amplificador é desligado. Justifica-se o uso destes circuitos para evitar que o amplificador continue a reproduzir segundos depois de ser desligado, alimentado pelas reservas dos condensadores de filtro. Prevejo que os circuitos de muting sejam inteiramente independentes, cada um com o seu opto-acoplador TLP521-1.

Estas alterações implicam um aumento significativo do número de componentes na placa de circuito impresso. Possivelmente esta próxima revisão precisará de uma placa maior, o que poderá ser um grande entrave à evolução do projecto. Espero que não!