Amplificador de potência OpRF III

Hoje apresento mais um amplificador de potência para aplicações de rádio-frequência, baseado em amplificadores operacionais. O OpRF III é uma evolução directa do OpRF II, cujo projecto foi apresentado no post de 22 de Dezembro de 2021. No entanto, o desempenho térmico deste amplificador é muito melhor em contraste com o do seu predecessor, o que o torna capaz de cobrir as bandas de 2200 a 4 metros em plena potência, isto é, sem necessidade de atenuar o sinal de entrada. O OpRF III introduz um ganho de 30,9 dB e transmite uma potência que pode ir até aos 1,23 W.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{d. mín.} = 9,54 V
– V _{d. máx.} = 16,77 V
– V _{in. máx.} = 1,76 V_rms (17,92 dBm)
– Z _{L out. mín.} = 50 Ω

Características eléctricas:
– I _d. (V _d. = 10 V, Z _{L out.} = 50 Ω) = 713,9 mA
– I _d. (V _d. = 16 V, Z _{L out.} = 50 Ω) = 435,5 mA
– P (V _d. = 10 V, Z _{L out.} = 50 Ω) = 7,139 W
– P (V _d. = 16 V, Z _{L out.} = 50 Ω) = 6,968 W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada (Z _L in.): 49,7 Ω
– Sensibilidade de entrada (F _in < 10MHz): 224 mV_rms (0 dBm)
– Ganho: 30,9 dB (35,0 V/V)
– Resposta em frequência (-3 dB): 27,7-102000 Khz
– Ruído (Z _{L out.} = 50Ω): 961 µV_rms
– Relação sinal-ruído (SNR_dB): 78,2 dB
– Impedância de saída (Z _{S out.}): 5,6 Ω
– Potência de saída (Z _{L out.} = 50Ω): 1,23 W

O circuito é algo semelhante ao do OpRF II, sendo a escolha dos integrados a diferença mais notável. Com vista a melhorar a distribuição de calor, foram empregues dois THS3091 (IC3 e IC4), em lugar do THS3092 presente no projecto anterior. Assim sendo, o primeiro dos integrados é o responsável pela pré-amplificação, ao passo que o segundo integra o andar de amplificação final, assumindo portanto a função de atacar as entradas dos buffers. Por sua vez, os buffers empregues ainda são do tipo BUF634A, mas de uma variante com pad térmico para uma melhor transferência de calor. Similarmente, os THS3091 também têm pads térmicos.

Porém, cabe referir que a dissipação de calor não foi melhorada apenas com a escolha de integrados diferentes. A placa foi desenhada de modo a facilitar ainda mais essa dissipação, com uma área maior e também providenciando um contacto substancial com os referidos integrados. Ainda mais significativa foi a adição de um dissipador de calor bem dimensionado e suficiente para os integrados anteriores. Todos estes factores fazem com que o OpRF III possa operar em pleno, em especial nas bandas de 20 a 4 metros, sem que a protecção térmica interna aos buffers seja de alguma forma despoletada.

A alimentação das etapas de pré-amplificação e amplificação final é feita por via do TEL 8-1223 (IC1), um conversor DC-DC que já tinha sido aplicado anteriormente. Este modelo fornece uma tensão simétrica de ±15 V, e pode fornecer até 265 mA, para além de oferecer isolamento galvânico. As tensões de saída do conversor são filtradas por dois filtros pi, um por barramento.

Por fim, o circuito integra as protecções habituais contra sobre-tensão, sobre-corrente e inversão de polaridade. O circuito crowbar com SCR, constituído pelo tirístor Q1 e por D3, C1 e R1, protege o circuito contra sobre-tensões na alimentação, sendo tal protecção complementada pelo díodo TVS em D1, que salvaguarda contra picos de tensão transientes. A protecção contra inversões na polaridade da alimentação é feita por D2, em conjunto com o díodo anterior. Por sua vez, F1 protege contra corrente excessiva, também em auxílio das protecções anteriores. O circuito também incorpora medidas contra descargas electrostáticas na entrada e na saída, feitas por IC2 e D6, respectivamente.

Lista de componentes:
C1/9/18 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido PLF1E470MDO2;
C3-6 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 25V (0805);
C7/8/11-13/15-17 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C10/14 – Condensador de electrólito sólido PLF1E100MCL7;
D1 – Díodo TVS SMAJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky SS23;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4/5 – Díodo TVS SMF15A;
D6 – Díodo Schottky BAS40-04;
F1 – Fusível PPTC 1812L075/24;
HS1 – Dissipador CUI Devices HSB25-282810;
IC1 – Conversor DC-DC isolado TEL 8-1223;
IC2 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG-C;
IC3/4 – Amplificador operacional THS3091 (THS3091DDA);
IC5/6 – Buffer analógico BUF634A (BUF634AIDDA);
J1 – Receptáculo de alimentação Switchcraft RAPC722X;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 132136;
L1/2 – Indutor de potência XFL3012-223ME (XFL3012-223MEB ou XFL3012-223MEC);
Q1 – Tirístor SCR NYC222STT1G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 52,3Ω±1% 1/8W (0805);
R3/6 – Resistor de filme espesso 1kΩ±5% 1/8W (0805);
R4/7 – Resistor de filme espesso 3,09kΩ±1% 1/8W (0805);
R5/8 – Resistor de filme espesso 590Ω±1% 1/8W (0805);
R9 – Resistor de filme espesso 5,6Ω±5% 2W (0805).

Como é costume, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Aconselho a encomenda da placa através do OSH Park, dado que a mesma foi concebida de acordo com as especificações deste serviço. No entanto, pode utilizar outro serviço de fabrico, desde que o mesmo suporte layouts de quatro camadas com furação mínima de 0,5 mm. O stackup e materiais deverão ser idênticos na medida do possível.

A montagem da placa requer equipamento especializado. Nomeadamente, todos os componentes SMD devem ser soldados com recurso a ar quente, sendo que a solda em pasta deve ser aplicada previamente com um stencil. Os restantes componentes podem ser soldados com um simples ferro de soldar.

Para concluir, a caixa recomendada para este projecto é a Hammond 1455C801. É uma caixa em alumínio anodizado que está disponível em diversas cores. A furação das tampas deve seguir o guia de furação. Para saber mais detalhes, recomendo que leia as notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): https://app.box.com/s/7l1i...1zjg
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): https://app.box.com/s/bbqp...wdmb
Layout da placa (pdf): https://app.box.com/s/6bjm...weer
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): https://app.box.com/s/iw9t...ercn
Ficheiros Gerber: https://app.box.com/s/pamn...b9b4
Guia de furação: https://app.box.com/s/3agr...5dpg
Notas do projecto: https://app.box.com/s/i6ic...g1zl
Pasta contendo todos os ficheiros: https://app.box.com/s/9g6n...0j2w
Projecto no OSH Park: https://oshpark.com/shared_projects/gJCsYNcb

Amplificador de potência OpRF II

Trata-se de um novo amplificador de potência para aplicações de rádio-frequência, baseado em amplificadores operacionais. O projecto em si resulta de uma evolução do OpRF apresentado no post de 19 de Fevereiro, com a diferença de que este novo amplificador cobre uma faixa de frequências muito maior. O OpRF II não só cobre as bandas de 2200, 630 e 160 metros à semelhança do seu antecessor, como também opera nos 80 e 40 metros sem que haja necessidade de atenuar o sinal de entrada. Adicionalmente, atenuando o mesmo sinal a uma potência de -10dBm, é possível também abranger as bandas de 20, 17, 15, 12 e 10 metros. O OpRF II apresenta um ganho de 30,9dB e uma potência de saída de 1,22W.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{d. mín.} = 9,54V
– V _{d. máx.} = 16,77V
– V _{in. máx.} = 1,76V_rms (17,92dBm)
– Z _{L out. mín.} = 50Ω

Características eléctricas:
– I _d. (V _d. = 10V, Z _{L out.} = 50Ω) = 410,9mA
– I _d. (V _d. = 16V, Z _{L out.} = 50Ω) = 252,5mA
– P (V _d. = 10V, Z _{L out.} = 50Ω) = 4,109W
– P (V _d. = 16V, Z _{L out.} = 50Ω) = 4,039W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada (Z _L in.): 49,9Ω
– Sensibilidade de entrada (F _in < 10MHz): 224mV_rms (0dBm)
– Ganho: 30,9dB (35,0V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 15,9-96200Khz
– Ruído (Z _{L out.} = 50Ω): 675µV_rms
– Relação sinal-ruído (SNR_dB): 81,3dB
– Impedância de saída (Z _{S out.}): 5,6Ω
– Potência de saída (Z _{L out.} = 50Ω): 1,22W

O circuito é algo semelhante ao do OpRF, apenas com diferenças fundamentais nas etapas de amplificação. Ao invés do THS4012, as etapas de pré-amplificação e amplificação final do OpRF II empregam o THS3092 (IC3), um amplificador operacional duplo, também da Texas Instruments. Fundamentalmente, trata-se de dois amplificadores operacionais em que a realimentação do sinal é feita em corrente e não em tensão, pelo que a largura de banda dos mesmos não fica limitada consoante o ganho. Apesar disso, a topologia da etapa de pré-amplificação é muito semelhante à que foi aplicada no OpRF.

No entanto, é na etapa final onde as diferenças são mais notáveis. Como anteriormente, esta etapa faz uso da segunda metade do amplificador operacional anterior, e também apresenta o mesmo ganho da etapa de pré-amplificação. Porém, utiliza dois integrados BUF634A em paralelo, localizados em IC4 e IC5. Tal configuração, embora pouco ortodoxa, é perfeitamente viável com estes integrados. Isto permite distribuir a corrente de saída, o que melhora o desempenho térmico do amplificador.

A alimentação das etapas anteriores é feita pelo TEL 8-1223 (IC1), um conversor DC-DC da Traco. Este modelo específico produz uma tensão simétrica e regulada de ±15V, oferecendo até 265mA de corrente e isolamento galvânico. À saída do conversor foram aplicados dois filtros pi, um por barramento, de modo a filtrar as tensões que irão alimentar as etapas de amplificação. Esta solução é, aliás, idêntica à implementada no OpRF.

Quanto a medidas de protecção, o circuito integra medidas contra sobre-tensões, polaridade inversa e sobre-corrente. O circuito crowbar com SCR, constituído pelo tirístor Q1 e por D3, C1 e R1, protege todo o circuito contra sobre-tensões na alimentação, sendo esta protecção complementada por D1 que salvaguarda contra transientes. Já a protecção contra polaridade inversa é feita por D2, em conjunção com o díodo anterior. Por seu turno, F1 protege contra sobre-corrente na alimentação, auxiliando também as protecções anteriores. Em adição, o circuito também inclui medidas de protecção contra descargas electroestáticas na entrada e na saída, feitas respectivamente por IC2 e D6, servindo os díodos D4 e D5 para suprimir eventuais picos reencaminhados pela acção de D6.

Lista de componentes:
C1/9 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido PLF1E470MDO2;
C3-6 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 25V (0805);
C7/8/11/12/14/15 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C10/13 – Condensador de electrólito sólido PLF1E100MCL7;
D1 – Díodo TVS SMAJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky SS23;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4/5 – Díodo TVS SMF15A;
D6 – Díodo Schottky BAS40-04;
F1 – Fusível PPTC 1812L075/24;
IC1 – Conversor DC-DC isolado TEL 8-1223;
IC2 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG-C;
IC3 – Amplificador operacional THS3092 (THS3092D);
IC4 – Buffer analógico BUF634A (BUF634AID);
J1 – Receptáculo de alimentação Switchcraft RAPC722X;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 132136;
L1/2 – Indutor de potência XFL3012-223ME (XFL3012-223MEB ou XFL3012-223MEC);
Q1 – Tirístor SCR NYC222STT1G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 1/8W (0805);
R3/6 – Resistor de filme espesso 2,21KΩ±1% 1/8W (0805);
R4/7 – Resistor de filme espesso 422Ω±1% 1/8W (0805);
R5 – Resistor de filme espesso 1KΩ±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 5,6Ω±5% 2W (0805).

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Como tem sido costume, recomendo que a placa seja encomendada pelo OSH Park, dado que a mesma foi concebida tendo em consideração as especificações deste serviço. Todavia, pode utilizar outro serviço de fabrico, desde que o mesmo suporte layouts de quatro camadas com furação mínima de 0,5mm. O stackup e materiais devem ser idênticos na medida do possível.

A montagem da placa requer algum equipamento especializado. A salientar, os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente, utilizando primeiro um stencil para aplicar a pasta de solda. Os restantes componentes, sendo through-hole, podem ser soldados com um ferro de soldar.

Para finalizar, a caixa recomendada para este projecto é a Hammond 1455D801. Trata-se de uma caixa em alumínio anodizado que está disponível em várias cores. A furação das tampas deve ser feita de acordo com o guia de furação. Para mais detalhes, recomendo a leitura das notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): https://app.box.com/s/szfs...r1re
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): https://app.box.com/s/y7b9...srtn
Layout da placa (pdf): https://app.box.com/s/wyes...fo6h
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): https://app.box.com/s/wn0w...g6kn
Ficheiros Gerber: https://app.box.com/s/srdd...kaqz
Guia de furação: https://app.box.com/s/pwuc...auqx
Notas do projecto: https://app.box.com/s/2w6z...n2w7
Pasta contendo todos os ficheiros: https://app.box.com/s/248a...g9k7
Projecto no OSH Park: https://oshpark.com/shared_projects/2UaBtHpo

Amplificador de potência OpRF

O OpRF é um amplificador de potência para aplicações de rádio-frequência que é inteiramente baseado em amplificadores operacionais. Com uma gama de frequências entre 15,9KHz e 13MHz, é capaz de transmitir nas bandas de 2200, 630 e 160 metros sem necessidade de reduzir a potência do sinal de entrada, e também nas bandas de 80, 60, 40 e 30 metros com o sinal de entrada reduzido a uma potência inferior a -10dBm. O ganho deste amplificador é de 30,2dB, sendo a potência de saída de 1,1W, o que faz com que o mesmo possa ser utilizado directamente ligado a uma antena, ou como um pré-amplificador de uma etapa final mais potente.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{d. mín.} = 9,54V
– V _{d. máx.} = 16,77V
– V _{in. máx.} = 1,76V_rms (17,92dBm)
– Z _{L out. mín.} = 50Ω

Características eléctricas:
– I _d. (V _d. = 10V, Z _{L out.} = 50Ω) = 374,8mA
– I _d. (V _d. = 16V, Z _{L out.} = 50Ω) = 229,5mA
– P (V _d. = 10V, Z _{L out.} = 50Ω) = 3,748mW
– P (V _d. = 16V, Z _{L out.} = 50Ω) = 3,672mW

Características de amplificação:
– Impedância de entrada (Z _L in.): 49,9Ω
– Sensibilidade de entrada (F _in < 3MHz): 224mV_rms (0dBm)
– Ganho: 30,2dB (32,3V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 15,9-13000Khz
– Ruído (Z _{L out.} = 50Ω): 865µV_rms
– Relação sinal-ruído (SNR_dB): 78,7dB
– Impedância de saída (Z _{S out.}): 10Ω
– Potência de saída (Z _{L out.} = 50Ω): 1,10W

O circuito emprega duas etapas no que concerne à amplificação do sinal: uma primeira etapa de pré-amplificação e uma etapa final de amplificação de potência. A primeira etapa é constituída pelo primeiro de dois amplificadores operacionais que integram o THS4012 da Texas Instruments (IC3). A etapa final faz uso do segundo amplificador operacional em conjunção com o BUF634A (IC4), um buffer de malha aberta do mesmo fabricante. Esta última etapa apresenta um ganho semelhante ao da etapa anterior, mas graças ao buffer, pode entregar uma corrente muito mais substancial, o que permite ao OpRF debitar até 1,1W com uma carga de 50Ω. Note que a potência entregue é parcialmente limitada pelo resistor em R1, que em todo o caso é necessário para dar estabilidade ao amplificador, independentemente das condições de carga.

A alimentação das etapas anteriores é feita pelo TEL 8-1223 em IC1, um conversor DC-DC da Traco. Trata-se de um conversor DC-DC de saída dupla, que oferece uma alimentação simétrica e regulada de ±15V, com corrente até 265mA, e que também traz isolamento galvânico. As tensões à saída do conversor anterior são filtradas por dois filtros pi, um por saída, constituídos respectivamente por C3, C4 e L1, e C5, C6 e L2. Esta filtragem é essencial para minimizar o ruído derivado do processo de comutação do referido conversor.

Tal como acontece em outros projectos, foram implementadas numerosas medidas de protecção, nomeadamente contra sobre-tensões, inversões de polaridade e sobre-corrente. O circuito crowbar com SCR, constituído pelo tirístor Q1 e por D3, C1 e R1, protege contra sobre-tensões, ao passo que que o díodo Zener em D1 oferece protecção adicional contra transientes na alimentação. A protecção contra inversões de polaridade é oferecida por D2, em conjunção com o díodo anterior. Por sua vez, F1 protege contra sobre-corrente na alimentação, para além de auxiliar as protecções anteriores. Ademais, o circuito também inclui as medidas de protecção habituais contra descargas electrostáticas na entrada e na saída, implementadas através de IC2 e D4, respectivamente.

Lista de componentes:
C1/9 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido PLF1E470MDO2;
C3-6 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 25V (0805);
C7/8/11/13 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C10/12 – Condensador de electrólito sólido PLF1E100MCL7;
D1 – Díodo TVS SMAJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky SS23;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – Díodo TVS SMBJ14CA;
F1 – Fusível PPTC 1812L075/24;
IC1 – Conversor DC-DC isolado TEL 8-1223;
IC2 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG-C;
IC3 – Amplificador operacional THS4012 (THS4012CD);
IC4 – Buffer analógico BUF634A (BUF634AID);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 132136;
L1/2 – Indutor de potência XFL3012-223ME (XFL3012-223MEB ou XFL3012-223MEC);
Q1 – Tirístor SCR NYC222STT1G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 1/8W (0805);
R3/7 – Resistor de filme espesso 2,61KΩ±1% 1/8W (0805);
R4/8 – Resistor de filme espesso 499Ω±1% 1/8W (0805);
R5 – Resistor de filme espesso 1KΩ±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R9 – Resistor de filme espesso 10Ω±5% 2W (2512).

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A encomenda da placa deve ser feita através do OSH Park, dado que o layout foi desenhado com as especificações deste serviço em mente. Todavia, poderá utilizar outro serviço de fabrico, contando que o mesmo suporte layouts de quatro camadas com furação a partir de 0.5mm. O stackup e materiais não tem necessariamente de ser idênticos, uma vez que a resposta em frequência deste amplificador é algo limitada, e logo o controlo de impedância não é um factor crítico.

Quanto à montagem, é necessário ter algum equipamento específico. Os componentes SMD são soldados em primeiro lugar por refusão com ar quente, utilizando pasta de solda e stencil. Os restantes componentes, sendo through-hole, podem ser soldados com um simples ferro de soldar.

A caixa recomendada para este projecto é a Hammond 1455D801. É uma caixa em alumínio anodizado que está disponível em diversas cores. Convém sublinhar que a placa foi dimensionada para a caixa em questão. Os painéis frontal e traseiro devem ser furados segundo o guia de furação. Consulte as notas do projecto para obter as referências necessárias à encomenda da caixa.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): https://app.box.com/s/0i4e...r3ce
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): https://app.box.com/s/69p0...s3c8
Layout da placa (pdf): https://app.box.com/s/6c7j...iu8g
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): https://app.box.com/s/xqus...avzv
Ficheiros Gerber: https://app.box.com/s/m5vr...m53z
Guia de furação: https://app.box.com/s/stxn...s0ja
Notas do projecto: https://app.box.com/s/v6f6...1tmn
Pasta contendo todos os ficheiros: https://app.box.com/s/g5ui...gldu
Projecto no OSH Park: https://oshpark.com/shared_projects/cfJZoTAK

Amplificador de áudio "Monoblocus Magnus" (Rev. 1)

Esta é uma revisão menor ao projecto "Monoblocus Magnus" apresentado no post de 9 de Julho de 2013, que essencialmente visa corrigir o problema da oscilação de alta frequência (consulte o post de 23 de Janeiro). Em consequência das alterações introduzidas para estabilizar o amplificador, a resposta em frequência desta nova versão é mais reduzida na gama superior. As restantes especificações técnicas mantêm-se iguais.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{a. mín.} = 207V_rms
– V _{a. máx.} = 253V_rms
– Z _{L mín.} = 4Ω

Características eléctricas:
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 1,149A_rms
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 681,1mA_rms
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 264,4W
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 156,7W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada: 5,004KΩ
– Sensibilidade de entrada: 500mV_rms
– Ganho: 33,52dB (47,4V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 11,18-24150Hz
– Potência de saída (Z _L = 4Ω): 112W
– Potência de saída (Z _L = 8Ω): 68W

O circuito é semelhante ao do projecto original, diferindo apenas na adição de dois condensadores: C17 e C21. Estes condensadores diminuem o ganho do amplificador para frequências acima dos 24KHz, impedindo com efeito a ocorrência de oscilações de alta frequência.

Lista de componentes:
C1 – Condensador tipo Y2 100nF 300V~;
C2/3/8/9 – Condensador electrolítico 6,8mF 63V;
C4/6/10/12 – Condensador electrolítico 100µF 63V;
C5/7/11/13/19/23 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C14 – Condensador electrolítico 220µF 63V;
C15 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C16/20 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C17/21 – Condensador de mica 82pF±1% 500V;
C18/22 – Condensador electrolítico não polarizado 220µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador 1N5405;
D3-6 – Díodo rectificador 6A1;
D7/8 – Díodo rectificador 1N4002;
F1/2 – Fusível lento 2,5A;
F3/4 – Fusível lento 5A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1 – Opto-acoplador PS2501A-1 ou PS2561A-1;
IC2/3 – 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 10 espiras Ø10mm 18AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Resistor de carvão 1,5KΩ±5% 1W;
R2 – Resistor de carvão 22KΩ±5% 1/8W;
R3 – Resistor de carvão 5,6KΩ±5% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 47KΩ±5% 1/8W;
R5/10 – Resistor de carvão 1KΩ±5% 1/8W;
R6/11 – Resistor de filme metálico 34,8KΩ±0,1% 1/8W;
R7/12 – Resistor de filme metálico 750Ω±0,1% 1/8W;
R8/13 – Resistor de carvão 4,7Ω±5% 2W;
R9/14 – Resistor bobinado 0,1Ω±1% 3W;
R15 – Resistor de carvão 10Ω±5% 1W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x25V~ 250VA.

A placa de circuito impresso deve ser preparada tomando os cuidados usuais. O modelo da caixa a usar é o mesmo, não havendo diferenças em termos de furação. A montagem faz-se de forma idêntica, pelo que recomendo que siga as notas do projecto original.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/6nxxuec1r2m3zw4ilc6y
Layout da placa: http://app.box.com/s/4i6gml3a6bub0u3e2rou
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/v74knwlnr1y3flrd0lhb

Amplificador de áudio "Monoblocus Magnus"

Nota importante (23 de Janeiro de 2014): Este amplificador é propenso a oscilar em alta frequência. De modo a suprimir a oscilação, deverá soldar condensadores de 82pF directamente nos terminais dos resistores R6 e R11. Aconselho o uso de condensadores de mica (silver mica) ou cerâmicos do tipo NP0 (C0G) com 1% de tolerância.

Hoje apresento o derradeiro projecto deste ano e, na minha opinião, o melhor até agora. Monoblocus Magnus é um amplificador mono de alta-fidelidade, capaz de entregar 112W em regime de 4 ohms e 68W em regime de 8 ohms. Não obstante a sua potência de saída relativamente elevada, consegue ser mais eficiente do que os seus congéneres Monoblocus e Taurus. Para além do mais, trata-se de um amplificador extremamente transparente, capaz de proporcionar um palco sonoro muito detalhado e à altura dos ouvidos mais exigentes. À semelhança do Monoblocus, pode ser utilizado como amplificador de subwoofer.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{a. mín.} = 207V_rms
– V _{a. máx.} = 253V_rms
– Z _{L mín.} = 4Ω

Características eléctricas:
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 1,149A_rms
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 681,1mA_rms
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 264,4W
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 156,7W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada: 5,004KΩ
– Sensibilidade de entrada: 500mV_rms
– Ganho: 33,52dB (47,4V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 11,18-120000Hz
– Potência de saída (Z _L = 4Ω): 112W
– Potência de saída (Z _L = 8Ω): 68W

O circuito utiliza dois integrados LM3876 em paralelo. Nesta configuração, as respectivas saídas encontram-se acopladas por intermédio dos resistores R9 e R14. Para que as tensões de saída dos LM3876 sejam sempre idênticas, aspecto crucial em amplificadores com esta topologia, o ganho do amplificador foi definido com recurso a malhas de realimentação dedicadas (isto é, uma por integrado) e iguais entre si. No entanto, já o sub-circuito de muting é comum, a fim de que a sua acção tenha efeito simultâneo sobre os dois integrados (consulte o post de 1 de Dezembro de 2012). De resto, o circuito nada apresenta de novo. As medidas de segurança e de supressão de ruído são semelhantes às implementadas em projectos anteriores.

Lista de componentes:
C1 – Condensador tipo Y2 100nF 300V~;
C2/3/8/9 – Condensador electrolítico 6,8mF 63V;
C4/6/10/12 – Condensador electrolítico 100µF 63V;
C5/7/11/13/18/21 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C14 – Condensador electrolítico 220µF 63V;
C15 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C16/19 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C17/20 – Condensador electrolítico não polarizado 220µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador 1N5405;
D3-6 – Díodo rectificador 6A1;
D7/8 – Díodo rectificador 1N4002;
F1/2 – Fusível lento 2,5A;
F3/4 – Fusível lento 5A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1 – Opto-acoplador PS2501A-1 ou PS2561A-1;
IC2/3 – 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 10 espiras Ø10mm 18AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Resistor de carvão 1,5KΩ±5% 1W;
R2 – Resistor de carvão 22KΩ±5% 1/8W;
R3 – Resistor de carvão 5,6KΩ±5% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 47KΩ±5% 1/8W;
R5/10 – Resistor de carvão 1KΩ±5% 1/8W;
R6/11 – Resistor de filme metálico 34,8KΩ±0,1% 1/8W;
R7/12 – Resistor de filme metálico 750Ω±0,1% 1/8W;
R8/13 – Resistor de carvão 4,7Ω±5% 2W;
R9/14 – Resistor bobinado 0,1Ω±1% 3W;
R15 – Resistor de carvão 10Ω±5% 1W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x25V~ 250VA.

A placa de circuito impresso é de face simples e pode ser preparada em casa. Porém, a sua montagem requer alguns cuidados prévios: há que estanhar as pistas antes de soldar os componentes, seguindo o layout da máscara de solda. Tal como em projectos anteriores, é essencial respeitar a separação entre os planos de massa. A ligação destes planos deve ser feita com fio multifilar de 26AWG (JW), conforme indicado no diagrama do circuito.

Relativamente à caixa, recomendo a KEL CVR1427 da Varisom. É uma caixa em alumínio lacado, bastante sólida e com bom acabamento, e por isso ideal para este projecto. A sua furação deve ser feita de acordo com o guia, o qual deve ser impresso em papel A3 e à escala natural. Aconselho a substituição dos oito parafusos inferiores por conjuntos parafuso, porca e anilha recartilhada, pela razão indicada nas notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/a9yi17v2q9buc1z8e9cm
Layout da placa: http://app.box.com/s/xz6bicrpu2d88ymo7rc7
Guia de furação da caixa: http://app.box.com/s/xvwdutpihpmofpmmll9s
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/po7fre05g1d1oewiutk9
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/v74knwlnr1y3flrd0lhb
Site da Varisom: http://varisom.com/

Amplificador de áudio "Monoblocus" (Rev. 2)

Esta é a segunda revisão do projecto "Monoblocus", já apresentado no post de 18 de Dezembro de 2011. Trata-se de uma revisão menor, dado que introduz poucas melhorias a nível do circuito. No entanto, estas têm um impacto significativo no desempenho do amplificador, pois a nova versão é mais imune a ruído e mais fiável do que as versões anteriores. Contudo, as especificações técnicas são iguais às da revisão anterior. Para além de um melhor desempenho, o novo amplificador apresenta uma estética renovada, sendo o seu desenho mais simples, sóbrio e actual.

O circuito é muito semelhante ao da revisão anterior, diferindo apenas na introdução de dois componentes. Ambas as linhas de alimentação estão providas de fusíveis (F1 e F2). Trata-se de uma medida de segurança para proteger os díodos D1 e D2 em caso de falha no isolamento entre os enrolamentos primário e secundários do transformador. A protecção dos díodos é sempre garantida por um dos fusíveis. Implementei também uma medida no sentido de tornar o amplificador menos susceptível a interferências. O condensador C1 auxilia os díodos D1 e D2 na remoção de eventuais correntes de fuga do transformador para a terra, assim como também suprime o ruído de alta frequência que possa estar presente na alimentação.

Componentes:
C1 – Condensador tipo Y2 100nF 300V~;
C2/5 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C3/6/8 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C4/7/12 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C9 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C10 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C11 – Condensador electrolítico não polarizado 100µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador 1N4005;
D3-6 – Díodo rectificador 1N5400;
D7/8 – Díodo rectificador 1N4001;
F1/2 – Fusível lento 1A;
F3/4 – 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 4,7R±5% 1W;
R9 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 120VA.

A placa de circuito impresso deve ser preparada pelo modo usual, seguindo os mesmos preceitos. Embora o modelo da caixa seja o mesmo, a sua furação deve ser feita segundo o novo guia. Recomendo ler as notas do projecto antes de proceder à montagem.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/p447tmqhnt8ll8w4dada
Layout da placa: http://app.box.com/s/hyr26htzc80709ye07xp
Guia de furação da caixa: http://app.box.com/s/c1h76355yq6nzpg68x6n
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/1cgvk526fa6gev8vkewi
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/7qareyp95zac6xe8qi94

Amplificador de áudio "Taurus" (Rev. B1)

Esta é a terceira revisão do projecto "Taurus", inicialmente apresentado no post de 2 de Julho de 2011. É uma revisão menor, pois introduz poucas alterações ao circuito. No entanto, o impacto destas alterações no desempenho é significativo, uma vez que a nova versão deste amplificador é mais imune a ruído e mais fiável do que as versões anteriores. Esta revisão também introduz algumas melhorias a nível de estética: o novo amplificador apresenta-se mais simples, sóbrio e actual.

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) = 994,2mA RMS
– I _a. (V _a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 689,0mA RMS
– P (V _a. = 230V RMS, Z _L = 4Ohm) = 228,7W
– P (V _a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 158,5W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada: 2,481-10KOhm
– Sensibilidade de entrada: 500mV RMS
– Ganho: 30,63dB (34V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 12,91-120000Hz
– Potência de saída (Z L = 4Ohm): 45W
– Potência de saída (Z L = 8Ohm): 29W

O circuito é bastante semelhante ao da revisão anterior. O condensador C1, introduzido nesta revisão, auxilia os díodos D1 e D2 na remoção de eventuais correntes de fuga do transformador para a terra. Este condensador também suprime o ruído de alta frequência que possa estar presente na alimentação, tornando o amplificador efectivamente imune a ruído. Implementei medidas adicionais de segurança, para o caso de ocorrer uma falha de isolamento entre os enrolamentos primário e secundários do transformador. De forma a proteger os díodos D1 e D2, ambas as linhas de alimentação estão munidas de fusíveis (F1 e F2) pois, dependendo da posição da ficha na tomada, a fase pode estar em qualquer das linhas. Esses díodos passam a ser do tipo 1N5405, um tipo mais adequado ao calibre dos fusíveis em questão. Adicionalmente optei por corrigir o comportamento do potenciómetro de volume (R1). Os resistores R4 e R13 são agora de 3,3K. Desta forma, R1 tem um comportamento mais próximo ao de um potenciómetro logarítmico ideal.

Lista de componentes:
C1 – Condensador tipo Y2 100nF 300V~
C2/5/13/16 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C3/6/8/14/17/19 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C4/7/12/15/18/23 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C9/20 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C10/21 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C11/22 – Condensador electrolítico não polarizado 100µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador N5405;
D3-10 – Díodo rectificador N5400;
D11/12 – Díodo rectificador N4001;
F1/2 – Fusível lento 2A;
F3/4 – Fusível lento 6,3A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1/3 – Opto-acoplador TLP521-1;
IC2/4 – Amplificador de áudio de potência LM3876 (LM3876TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2/3 – Conector RCA fêmea;
JW1/2 – Fio multifilar 26AWG;
L1/2 – Bobina de núcleo de ar 16 espiras Ø6mm 22AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Potenciómetro duplo 10KR±10% 1/8W;
R2/R11 – Resistor de carvão 1,2KR±5% 1W;
R3/7/12/16 – Resistor de carvão 33KR±5% 1/8W;
R4/13 – Resistor de carvão 3,3KR±5% 1/8W;
R5/14 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R6/8/15/17 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R9/18 – Resistor de carvão 4,7R±5% 1W;
R10/19 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 225VA.

A placa de circuito impresso é semelhante à da revisão anterior e prepara-se do modo usual, tomando as devidas precauções. O modelo da caixa a usar é o referido no projecto original. No entanto, a sua furação deve ser feita de acordo com o novo guia. Deverá ler as notas do projecto antes de iniciar a montagem.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/f2fdhlce8rcne396vh2l
Layout da placa: http://app.box.com/s/7pns4lfcx9v02crc9xf6
Guia de furação da caixa: http://app.box.com/s/r49lcicd72lms1jaj21s
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/27l0gctf3gkgzkl6cf5b
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/shared/m8ro7gf5z8

Amplificador de áudio "Taurus" (Rev. B)

Esta é a segunda revisão do projecto "Taurus", apresentado no post de 2 de Julho de 2011. Tratando-se de uma revisão maior, este projecto introduz alterações profundas a nível do circuito. O novo amplificador é menos susceptível a interferências e, tal como o amplificador Monoblocus, utiliza circuitos de muting para cortar a sua saída assim que é desligado. É de salientar que esta revisão corrige um erro introduzido na revisão A, pois na altura não tive em conta a atenuação de graves causada pelos condensadores de acoplamento (de 1µF) na etapa de entrada (o que faz com que, na realidade, a frequência de corte inferior a -3dB seja de 27,19Hz e não de 7,234Hz). A resposta em frequência é agora mais ampla a nível de graves, embora não tanto como no projecto original.

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) = 994,2mA RMS
– I _a. (V _a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 689,0mA RMS
– P (V a. = 230V RMS, Z _L = 4Ohm) = 228,7W
– P (V a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 158,5W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada: 3,197-10KOhm
– Sensibilidade de entrada: 500mV RMS
– Ganho: 30,63dB (34V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 12,91-120000Hz
– Potência de saída (Z L = 4Ohm): 45W
– Potência de saída (Z L = 8Ohm): 29W

O circuito utiliza dois integrados LM3876, um por canal. Cada canal tem o seu circuito de muting com o respectivo opto-acoplador TLP521-1. Tomei esta opção de utilizar opto-acopladores separados para evitar a ocorrência de diafonia. Contudo, o que torna este circuito sui generis é o facto de cada canal ter a sua ponte rectificadora e condensadores de filtro dedicados. O uso de pontes rectificadoras dedicadas impede que eventuais picos de corrente por parte de um dos integrados tenham um efeito significativo sobre a alimentação do outro. Assim, mitiga-se qualquer interferência entre canais. Como medida de segurança, os díodos D1 e D2 direccionam eventuais correntes de fuga provenientes do transformador para a terra. Fiz também algumas correcções. Os condensadores C10 e C21 são de 100µF, para que a frequência de corte inferior tenha um valor mais aceitável (de 12,91Hz). Consequentemente, os condensadores de acoplamento C8 e C19 têm maior peso na atenuação de baixas frequências, servindo C10 e C21 para minimizar a componente DC à saída dos respectivos canais. O valor dos resistores das células de Boucherot, R9 e R18, é agora de 4,7 ohms. Este valor é mais adequado ao regime de carga previsto para o amplificador.

Lista de componentes:
C1/4/12/15 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C2/5/7/13/16/18 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C3/6/11/14/17/22 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C8/19 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C9/20 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C10/21 – Condensador electrolítico não polarizado 100µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador N4005;
D3-10 – Díodo rectificador N5400;
D11/12 – Díodo rectificador N4001;
F1 – Fusível lento 2A;
F2/3 – Fusível lento 6,3A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1/3 – Opto-acoplador TLP521-1;
IC2/4 – Amplificador de áudio de potência LM3876 (LM3876TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2/3 – Conector RCA fêmea;
JW1/2 – Fio multifilar 26AWG;
L1/2 – Bobina de núcleo de ar 16 espiras Ø6mm 22AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Potenciómetro duplo 10KR±10% 1/8W;
R2/R11 – Resistor de carvão 1,2KR±5% 1W;
R3/7/12/16 – Resistor de carvão 33KR±5% 1/8W;
R4/13 – Resistor de carvão 4,7KR±5% 1/8W;
R5/14 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R6/8/15/17 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R9/18 – Resistor de carvão 4,7R±5% 1W;
R10/19 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 225VA.

A placa de circuito impresso deve ser preparada pelo modo usual, tomando as devidas precauções. O modelo da caixa a usar é o sugerido no projecto original. Contudo, a furação deve ser feita de acordo com o novo guia, dado que as dimensões da placa de circuito impresso são diferentes. Antes de proceder à montagem, deve ler as notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/798e369431c9fbbe5d9e
Layout da placa: http://app.box.com/s/dee98345b215982657a1
Guia de furação da caixa: http://app.box.com/s/2c26f6611c0779c97bd5
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/20a131661a825d1e7a90
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/shared/m8ro7gf5z8

Amplificador de áudio "Monoblocus" (Rev. 1)

Esta é uma revisão menor do projecto "Monoblocus" apresentado no post de 18 de Dezembro de 2011. A resposta em frequência deste amplificador apresenta-se agora mais ampla a nível de graves. Esta melhoria corrige um erro, repetido tanto no projecto original deste amplificador como na revisão A do amplificador Taurus, pois na altura não considerei a atenuação de graves motivada pelo uso de condensadores de acoplamento (1µF) na etapa de entrada destes amplificadores (o que faz com que, na realidade, a frequência de corte inferior a -3dB seja de 27,19Hz e não de 7,234Hz). Fiz outras pequenas alterações a nível do circuito e do layout da placa que não influenciam o desempenho do amplificador.

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): 12,91-120000Hz
– Potência de saída (Z L = 4Ohm): 45W
– Potência de saída (Z L = 8Ohm): 29W

O circuito é muito semelhante ao do projecto original, havendo apenas a introdução de dois díodos e alterações nos valores de outros dois componentes. Os díodos D1 e D2 direccionam eventuais correntes de fuga provenientes do transformador para a terra (via repicagem no chassis) impedindo, no entanto, a ocorrência de fenómenos de ground loop. Com vista a alargar a resposta em frequência do amplificador, o condensador C10 passa a ser de 100µF. Com esta alteração, o condensador C8 tem maior peso na atenuação das baixas frequências, servindo o condensador C10 para minimizar qualquer componente DC no sinal de saída do amplificador. O resistor R8, da célula de Boucherot, passa a ser de 4,7 ohms. Este é o valor mais adequado ao regime de carga previsto para o amplificador.

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 100µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador 1N4005;
D3-6 – Díodo rectificador 1N5400;
D7/8 – 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 4,7R±5% 1W;
R9 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 120VA.

A placa de circuito impresso é muito semelhante à do projecto original, e requer os mesmos cuidados na sua preparação. O modelo da caixa a usar é o mesmo, não existindo diferenças na furação. A montagem faz-se exactamente do mesmo modo. Convém seguir as notas do projecto original.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/4d1b3de2d26508d5293b
Layout da placa: http://app.box.com/s/14463b7fa6da50016944
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/7qareyp95zac6xe8qi94

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.

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

Amplificador de áudio "Minimus"

Finalmente apresento este projecto que, dada a falta de disponibilidade da minha parte, tem sofrido vários atrasos. Desenhado para ser portátil, Mínimus é um amplificador estéreo capaz de fornecer uma potência por canal de 9,4W a altifalantes de 4 ohms e de 5,2W a altifalantes de 8 ohms. Tem controles para volume, balanço, graves e agudos, sendo por isso um amplificador bastante completo. Contudo precisa de uma fonte de alimentação externa capaz de fornecer 15V~ e 3,5A. Por ser compacto, é um bom amplificador para se usar com um leitor de MP3 ou um leitor de CDs portátil.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{a. mín.} = 9,62V RMS
– V _{a. máx.} = 20,64V RMS
– Z _{L mín.} = 4Ohm

Características eléctricas:
– I _a. (V _a. = 15V RMS, Z _L = 4Ohm) = 3,308A RMS
– I _a. (V _a. = 15V RMS, Z _L = 8Ohm) = 1,843A RMS
– P (V _a. = 15V RMS, Z _L = 4Ohm) = 49,63W
– P (V _a. = 15V RMS, Z _L = 8Ohm) = 27,64W

Características de amplificação (em cada canal):
– Impedância de entrada: 967,7Ohm
– Sensibilidade de entrada: 316mV RMS
– Ganho (potenciómetro R4 centrado*1): 26,87dB (22,06V/V)
– Ganho (potenciómetro R4 num extremo*1): 28,45dB (23,48V/V)
– Resposta em frequência (-3dB, Z L = 4Ohm): 44-80000Hz
– Resposta em frequência (-3dB, Z L = 8Ohm): 22-80000Hz
– Potência de saída (Z L = 4Ohm): 9,4W
– Potência de saída (Z L = 8Ohm): 5,2W

O circuito utiliza um integrado LM1036 para controlo de áudio. O estágio de saída é constituído por um único integrado TDA2009A para os dois canais. Como em projectos anteriores, foram tomadas medidas para evitar a introdução de ruído. Os resistores R11 e R17 evitam a entrada de estática quando o amplificador não está ligado a qualquer fonte de sinal. Em cada saída do LM1036, um divisor de tensão (R12, R13, R18 e R19) atenua o sinal que vai entrar no TDA2009A. Deste modo evita-se a saturação das entradas deste último. Adicionalmente, uma vez que a tensão fornecida ao LM1036 é regulada por intermédio de um regulador de tensão LM7810, o amplificador fica imune a ruído vindo da alimentação.

Componentes:
C1 – Condensador electrolítico 15mF 35V;
C2/5/19/27 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C3/14/22 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
C4 – Condensador electrolítico 100µF 35V;
C6-9 – Condensador de poliéster 220nF 63V;
C10 – Condensador electrolítico 47µF 16V;
C11 – Condensador electrolítico 22µF 35V;
C12/20 – Condensador electrolítico 10µF 16V;
C13/21 – Condensador de poliéster 330nF 63V;
C15/23 – Condensador de poliéster 470nF 63V;
C16/24 – Condensador electrolítico 2,2µF 6,3V;
C17/25 – Condensador electrolítico 220µF 35V;
C18/26 – Condensador electrolítico 2,2mF 35V;
D1-4 – Díodo rectificador 1N5400;
D5 – LED vermelho (GaAsP/GaP);
HS1 – Dissipador passivo de 33°C/W (TO-220);
HS2 – Dissipador passivo de 2,4°C/W;
IC1 – Regulador de tensão LM7810;
IC2 – Controle de áudio LM1036;
IC3 – Amplificador de áudio de potência TDA2009A;
J1 – Conector de alimentação CC fêmea 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Conector TRS fêmea 3,5mm;
JW – Fio multifilar 26AWG;
R1 – Resistor de carvão 1,5KR±5% 1W;
R2/5/7/9 – Potenciómetro 47KR±10% 1/8W;
R3 – Resistor de carvão 15KR±5% 1/8W;
R4/6/8/10 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R11/17 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R12/18 – Resistor de carvão 560R±5% 1/8W;
R13/19 – Resistor de carvão 2,7KR±5% 1/8W;
R14/20 – Resistor de carvão 1KR±5% 1W;
R15/21 – Resistor de carvão 39R±5% 1/8W;
R16/22 – 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 preparada em casa. Contudo, este projecto requer um número relativamente elevado de componentes, o que aumenta a complexidade da sua montagem. Como sempre, convêm respeitar a separação entre os planos de massa. A união entre estes planos deve ser feita com um fio multifilar de 26AWG (JW), tal como é indicado no diagrama do circuito. A caixa deve ser construída com painéis de contraplacado de 10mm de espessura, conforme as notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.net/shared/mt38jxkje4y6e13b9uzs
Layout da placa: http://app.box.net/shared/xb1kx37cxl8ctlf8ps4h
Modelo da caixa (em anim8or): http://app.box.net/shared/0mlb1kq435fy9aenntoy
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.net/shared/hnbo9jlag113sz3zq88k
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.net/shared/gy5o23zgd5j3b3oueetb

Amplificador de áudio "Taurus" (Rev. A)

Este projecto, no qual trabalhei em Abril e Maio deste ano, é uma revisão maior do projecto anterior. Este amplificador apresenta melhorias em termos de estabilidade e fiabilidade em comparação com a versão original. No entanto, as características eléctricas e sonoras são idênticas.

O circuito é um pouco mais complexo, pois foram introduzidos alguns componentes com vista a tornar o amplificador mais estável. Os condensadores C13 e C17 bloqueiam qualquer componente DC no sinal de entrada, evitando o aparecimento da mesma no sinal de saída. Os resistores R3 e R10 estabelecem, a par com os condensadores C13 e C17, a constante RC da etapa de entrada. Os condensadores C14 e C18 servem para prevenir oscilações de alta frequência. Os resistores R7 e R14 e os condensadores C15 e C19 constituem células de Boucherot. As bobines L1 e L2, a par com os resistores R8 e R15, fazem com que a saída tenha uma impedância mais elevada para as altas frequências, o que estabiliza o amplificador quando ligado a cargas com capacitância significativa.

Lista de componentes:
C1/2/7/8 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C3/5/9/11 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C4/6/10/12/16/20 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C13/17 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C14/18 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C15/19 – Condensador electrolítico não polarizado 22µF 6,3V;
D1-4 – Díodo rectificador 6A05;
F1 – Fusível lento 2A;
F2/3 – Fusível lento 6,3A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1/2 – Amplificador de áudio de potência LM3875 (LM3875TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2/3 – Conector RCA fêmea;
JW – Fio multifilar 26AWG;
L1/2 – Bobina de núcleo de ar 16 espiras Ø6mm 22AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Potenciómetro duplo 10KR±10% 1/8W;
R2/9 – Resistor de carvão 4,7KR±5% 1/8W;
R3/10 – Resistor de carvão 47KR±5% 1/8W;
R4/6/11/13 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R5/12 – Resistor de carvão 33KR±5% 1/8W;
R7/14 – Resistor de carvão 2,7R±5% 2W;
R8/15 – Resistor de carvão 10R±5% 1/2W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 225VA.

A placa de circuito impresso é semelhante à do projecto anterior e prepara-se da mesma forma, com os mesmos cuidados. O modelo da caixa a usar é o mesmo. Contudo existem pequenas diferenças a nível de furação, pelo que convêm seguir o novo guia. De resto, a montagem faz-se do mesmo modo.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.net/shared/1eunx35likmizzopnvb8
Layout da placa: http://app.box.net/shared/flnr5h1860jjdu04gyt6
Guia de furação da caixa: http://app.box.net/shared/09v8g1ovkx8x8r6phe1z
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.net/shared/m8ro7gf5z8

Amplificador de áudio "Taurus"

Hoje apresento o projecto que mencionei no post anterior. É um amplificador de alta-fidelidade, capaz de entregar uma potência por canal de 45W a altifalantes de 4 ohms e de 29W a altifalantes de 8 ohms. O que melhor caracteriza este amplificador é a sua transparência, isto é, o sinal de áudio não é adulterado. É o amplificador ideal para usar com fontes de áudio analógicas, dado que a distorção harmónica é mínima e não adiciona coloração. Contudo peca por ser um tanto ou quanto "clínico".

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) = 991,9mA RMS
– I _a. (V _a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 686,7mA RMS
– P (V _a. = 230V RMS, Z _L = 4Ohm) = 228,1W
– P (V _a. = 230V RMS, Z _L = 8Ohm) = 157,9W

Características de amplificação (em cada canal):
– Impedância de entrada: 3,197-10KOhm
– Sensibilidade de entrada: 500mV RMS
– Ganho: 30,63dB (34V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 7,234-120000Hz
– Potência de saída (Z L = 4Ohm): 45W
– Potência de saída (Z L = 8Ohm): 29W

O circuito é muito simples e utiliza dois integrados LM3875, um por canal. Foi escolhido o LM3875, uma vez que este oferece uma boa potência de saída com baixo grau de distorção e porque é fácil de implementar. Como é usual, foram tomadas precauções para evitar a entrada de ruído. O potenciómetro R1 e os resistores R2 e R3 aterram as entradas, evitando assim a entrada de estática quando o amplificador não se encontra ligado a uma fonte de sinal. Mais importante ainda, estes resistores alteram a lei do potenciómetro de volume (R1) de modo a que este tenha um comportamento quase logarítmico com corte de -10dB a meia escala.

Componentes:
C1/2/7/8 – Condensador electrolítico 10mF 50V;
C3/5/9/11 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C4/6/10/12 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C13/14 – Condensador electrolítico não polarizado 22µF 6,3V;
D1-4 – Díodo rectificador 6A05;
F1 – Fusível lento 2A;
F2/3 – Fusível lento 6,3A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1/2 – Amplificador de áudio de potência LM3875 (LM3875TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2/3 – Conector RCA fêmea;
JW – Fio multifilar 26AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Potenciómetro duplo 10KR±10% 1/8W;
R2/6 – Resistor de carvão 4,7KR±5% 1/8W;
R3/5/7/9 – Resistor de carvão 1KR±5% 1/8W;
R4/8 – Resistor de carvão 33KR±5% 1/8W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x18V~ 225VA.

A placa de circuito impresso é de face simples e pode ser preparada em casa. Contudo, a sua montagem não é fácil e requer cuidados especiais. Antes de soldar os componentes, as pistas mais largas devem ser estanhadas, tal como o layout da máscara de solda sugere. É fundamental respeitar a separação entre os planos de massa de modo a evitar o fenómeno de ground loop. A união destes planos deve ser feita por meio de 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, de fabrico nacional, suficientemente robusta para suportar o peso do transformador. A furação deve ser feita de acordo com o guia, que deve ser impresso em papel A3. Aconselho também a substituição dos oito parafusos inferiores por pares parafuso e porca, conforme indicado nas notas do projecto. Desta forma, a caixa irá ficar mais robusta.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.net/shared/f3ldg3q8p6
Layout da placa: http://app.box.net/shared/t8fipadk5g
Guia de furação da caixa: http://app.box.net/shared/45p0upp9nr
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.net/shared/jzmegb1lt2
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.net/shared/m8ro7gf5z8
Site da Varisom: http://varisom.com/