Série "Overture" da National Semiconductor

A série "Overture" é uma gama de integrados da National Semiconductor para aplicações de áudio de alta-fidelidade. Esta série é conhecida pelos seus amplificadores de potência, todos eles com excelentes características sonoras. Destes integrados, os mais usados são o LM3875, o LM3876, o LM3886 e o LM4780. São preferidos pelas suas características sonoras excepcionais e por terem excelente protecção térmica e contra curto-circuitos (protecção "SPiKe").

LM3875:
Dos quatro integrados, o LM3875 é o mais fácil de implementar, pois tem apenas cinco pinos activos e requer poucos componentes externos. É capaz de fornecer até 56W a cargas de 8 ohms, sendo a sua potência de pico de 100W. A distorção harmónica ronda os 0,06% e o rácio sinal/ruído é superior a 95dB.

LM3876:
O LM3876 têm exactamente as mesmas características sonoras que o LM3875, com a diferença de ter uma funcionalidade de mute. Devido a esta característica, o LM3876 tem sete pinos activos e a sua pinagem é um pouco mais complexa do que a do integrado anterior.

LM3886:
Sendo mais eficiente que o LM3876, o LM3886 é capaz de fornecer até 68W a cargas de 4 ohms e até 50W a cargas de 8 ohms, sendo a sua potência de pico de 135W. A distorção harmónica é de apenas 0,03% e o rácio sinal/ruído é superior a 92dB. Tal como o LM3876, tem uma funcionalidade de mute. Tendo oito pinos activos, a sua pinagem é algo complexa.

LM4780:
O LM4780 equivale a dois integrados LM3886 no mesmo encapsulamento. Cada canal é capaz de fornecer até 60W a cargas de 8 ohms. A distorção harmónica ronda os 0,03% e o rácio sinal/ruído é superior a 97dB. Cada canal tem a sua função de mute. A grande vantagem do LM4780 é que possibilita construir um amplificador de 120W, utilizando topologia em ponte ou em paralelo, com apenas um integrado. No entanto, o encapsulamento relativamente pequeno deste integrado não facilita a transferência de calor para o dissipador. A sua pinagem complexa, com 20 pinos activos, torna este integrado difícil de implementar.

Mais testes relativos ao projecto "Monoblocus"

Há mês e meio atrás decidi construir a placa de circuito impresso do amplificador Monoblocus, por mera descarga de consciência. Sabia de antemão que o amplificador iria funcionar, mas precisava de verificar se não haveria problemas relacionados com o layout da placa. Tendo terminado a mesma ontem, hoje fiz os testes.

Utilizei um transformador convencional de 15-0-15V~ (toma central) e de 75VA para alimentar o circuito. Como carga, utilizei um altifalante Visaton FR 10 de 4 ohms. A placa teve o comportamento esperado em todos os testes. O som produzido apresentou-se límpido e sem qualquer distorção. Confirmei também o bom funcionamento do circuito de muting: sem afectar a qualidade de som durante o normal funcionamento do circuito, actuava rapidamente sempre que a energia era cortada.

Kit Velleman MK118 - Rádio FM

Divertido de montar e de experimentar, é como descrevo este kit fantástico da Velleman. O MK118 é um rádio FM bastante simples, com controles para sintonia e volume.

O kit é baseado no integrado TDA120U da Philips, que é basicamente um desmodulador de FM. Um segundo integrado, o LM386, amplifica o sinal de áudio para o altifalante. Embora este kit seja relativamente fácil de montar, há que tomar algumas precauções. O circuito blindado de bobinas incluído no kit já vem ajustado de fábrica e não deve ser reajustado. Além disso sugiro guardar todo o fio fornecido para a antena e utilizar outro fio para fazer as ligações ao altifalante. Se seguir estas recomendações, construirá um rádio com uma qualidade razoável e com uma recepção bastante boa.

PSU Designer II

PSU Designer II é uma ferramenta da Duncan Amplification para auxiliar no cálculo de fontes de alimentação para amplificadores. Embora especialmente vocacionada para amplificadores a válvulas, esta ferramenta pode ser utilizada no cálculo de fontes de alimentação lineares para outros fins. Peca, no entanto, por não contemplar fontes de alimentação simétricas.

A imagem acima mostra este software em utilização. O circuito simulado representa a fonte de alimentação do amplificador Monoblocus. Uma vez que este software não prevê simulação de fontes de alimentação simétricas (como a do Monoblocus), o circuito foi adaptado tendo em conta que a carga é balanceada. É uma maneira eficaz de contornar o problema.

Links:
Duncan's Amp Pages: http://www.duncanamps.com/
PSU Designer II: http://www.duncanamps.com/psud2/index.html

Migração do YouTube para o Vimeo

Uma vez que a qualidade de serviço do YouTube tem vindo a diminuir, decidi mover os meus vídeos para o Vimeo. O novo canal já está disponível e pode ser consultado através do seguinte endereço: http://vimeo.com/channels/diytronics.

O canal no YouTube será apagado em breve, possivelmente no espaço de uma semana.

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/

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!

Brevemente: Amplificador de áudio "Monoblocus"

É com agrado que anuncio que este projecto está em fase de conclusão, cerca de quatro meses após o seu início. O diagrama do circuito e o layout da placa estão prontos, faltando ajustar alguns pormenores relativamente à furação da caixa e desenhar o painel frontal. Espero assim publicar o projecto em Dezembro ou em Janeiro do ano que vem.

Entretanto é possível consultar alguns ficheiros referentes ao projecto no repositório de ficheiros, através do endereço: http://app.box.com/s/7qareyp95zac6xe8qi94.

Nomenclatura das revisões dos projectos

As revisões dos projectos neste blogue têm denominações específicas: os números indicam revisões menores e as letras indicam revisões maiores. Por exemplo, "Rev. 1" indica que é a primeira revisão menor ao projecto original, ao passo que "Rev. A" indica que é a primeira revisão maior. Podem existir casos em que haja revisões menores a seguir a revisões maiores. Por exemplo, "Rev. A1" denomina uma revisão menor à revisão A. Por outro lado, supondo que já existe uma revisão menor "Rev. 1", a revisão maior que se segue será designada "Rev. A" e não "Rev. 1A". A numeração das revisões assume a seguinte ordem de precedência (n é um número natural): 1, 2, n, A, A1, A2, An, B, B1, B2, Bn, etç.

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