Circuito de massa virtual CMV2A

Uma ferramenta muito útil em qualquer laboratório de electrónica, o CMV2A é um circuito de massa virtual com excelentes características. A sua ampla gama de tensões de funcionamento, de 8 a 32V, torna-o adequado à generalidade das situações de teste. Além disso, é capaz de fornecer ou drenar até 2A pelo seu terminal de massa, o suficiente para alimentar a maioria dos circuitos. O CMV2A tem protecções contra inversões de polaridade e contra transientes gerados por cargas indutivas na saída e, além disso, a corrente à massa é limitada internamente. No entanto, para evitar quaisquer danos por sobrecarga, a fonte de alimentação a utilizar deve ter a corrente limitada a um valor não superior a 5A.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{d. mín.} = 8V
– V _{d. máx.} = 32V
– I _{L máx.} = 5A

Características eléctricas:
– I _d. (V _d. = 8V, I _L = 0A) = 17,4mA
– I _d. (V _d. = 32V, I _L = 0A) = 18,6mA

Características de operação:
– Limite de corrente à massa: ±2,021A
– Ruído: < 0,2mV_rms

O elemento principal do circuito é um amplificador operacional de potência OPA548, configurado como seguidor de tensão. Porém, em vez de haver uma ligação directa entre a saída e a entrada inversora do amplificador, a realimentação faz-se através do resistor R5. A inclusão desse resistor, a par com o resistor R4, justifica-se numa situação em que a saída do amplificador operacional é curto-circuitada. Deste modo, as tensões nas entradas nunca saem da gama de tensões em modo comum (CMVR) para o OPA548, mesmo quando a tensão de alimentação é de apenas 8V. O condensador C6 minimiza o ruído que, de outra forma, seria ampliado devido à presença de R4 e R5.

De resto, o circuito segue o princípio apresentado no post de 23 de Janeiro. Um divisor de tensão, constituído pelos resistores R2 e R3, define a tensão de referência do circuito. Os condensadores C4 e C5, em paralelo com os resistores anteriores, tornam o divisor de tensão menos susceptível a interferências. O díodo D1 protege todo o circuito contra inversões de polaridade, agindo efectivamente como um curto-circuito quando tal acontece. Por sua vez, os díodos D2 e D3 protegem a saída do amplificador contra picos de tensão provenientes de cargas indutivas. O limite de corrente à massa, funcionalidade inerente ao OPA548, é definido pelo resistor R1, servindo o condensador C3 apenas para suprimir ruído que eventualmente apareça nesse ponto.

Componentes:
C1 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C2/6/7 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C3-5 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
D1 – Díodo rectificador Schottky SB550;
D2/3 – Díodo rectificador Schottky SB350;
HS – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC – Amplificador operacional de potência OPA548;
J1/3 – Borne vermelho;
J2/5 – Borne azul;
J4 – Borne preto;
R1 – Resistor de filme metálico 21,5KΩ±1% 1/8W;
R2/3 – Resistor de filme metálico 10KΩ±1% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 10KΩ±5% 1/8W;
R5 – Resistor de carvão 56KΩ±5% 1/8W;
R6 – Resistor de carvão 10Ω±5% 1/2W.

A placa de circuito impresso é de face simples e, tendo os materiais adequados, pode ser preparada em casa. A sua montagem, embora relativamente fácil, requer alguma atenção. Deverá assim estanhar as pistas mais largas antes de soldar os componentes, em conformidade com o layout da máscara de solda. A base sobre a qual assenta a placa deve ser feita em acrílico preto de 5mm. Existem planos de construção com a indicação de todas as medidas, cortes e furações. Poderá ver uma lista com todo o material necessário nas notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/9lnzu2x1b7hignz6d01d
Layout da placa: http://app.box.com/s/e0mtbwi0ddwemyxd2os4
Planos de construção da base: http://app.box.com/s/18boctdclv20ak6a3uzg
Modelo da base (em anim8or): http://app.box.com/s/pkhw0bvtbchmmh5rw1tc
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/foihcfwv3p7pck7wjaoy
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/5aeka8672bd6hk6p71w9

Díodos rectificadores Schottky

Um díodo rectificador Schottky (assim designado em homenagem ao físico Walter Schottky) é um díodo de comutação rápida concebido para rectificar correntes elevadas. Ao contrário de um díodo normal, um díodo Schottky não tem uma junção P-N: em vez disso a sua junção é formada pelo contacto entre um semicondutor do tipo N e um determinado metal. Tal junção metal-semicondutor possibilita um corte muito mais rápido quando o sentido da corrente inverte. À semelhança do que acontece num díodo vulgar, a passagem de corrente faz-se do ânodo (A) para o cátodo (K).

A tabela seguinte apresenta uma selecção de díodos rectificadores Schottky, classificados de acordo com a corrente média e a tensão inversa nominais.

	20V	30V	35V	40V	45V	50V	60V	80V	100V
1A	1N5817	1N5818	–	1N5819	–	–	–	–	–
	SB120	SB130	–	SB140	–	SB150	SB160	SB180	SB1100
3A	1N5820	1N5821	–	1N5822	–	–	–	–	–
	SB320	SB330	–	SB340	–	SB350	SB360	SB380	SB3100
5A	SB520	SB530	–	SB540	–	SB550	SB560	SB580	SB5100
7,5A	–	–	MBR735	–	MBR745	MBR750	MBR760	–	–
10A	–	–	MBR1035	–	MBR1045	MBR1050	MBR1060	–	–
16A	–	–	MBR1635	–	MBR1645	MBR1650	MBR1660	–	–

Coluna de som "Lynx"

Lynx é uma coluna de som de alta-fidelidade com duas vias. Com uma potência nominal de 100W e uma resposta em frequência (-10dB) de 32Hz a 30KHz, é adequada para salas amplas. A sua sensibilidade de 90dB, aliada à excelente resposta em frequência, confere a esta coluna uma grande dinâmica e eficiência. De facto, em termos de qualidade, este projecto ultrapassa largamente todos os projectos de colunas anteriormente aqui publicados. Porém a qualidade tem um preço, dado que o custo dos materiais pode ser algo impeditivo. Em suma, este é o projecto ideal para quem aprecia um som de elevada qualidade e dispõe de uma razoável quantia para o concretizar.

Parâmetros de funcionamento:
– P _nom. = 100W
– P _pc. = 150W

Características eléctricas:
– R = 7,5Ω
– Z _nom. = 8Ω

Características sonoras:
– Resposta em frequência (-10dB): 32-30000Hz
– Sensibilidade (1W/1m): 90dB

O circuito é bastante simples. Tem como elemento principal um crossover de 3ª ordem com alinhamento Butterworth e ponto de transição a 2,7KHz, constituído pelas bobinas L1, L2 e L3 e pelos condensadores C1, C3 e C4. Uma célula de Boucherot, composta pelo condensador C2 e pelo resistor R, corrige a impedância do woofer de modo a não haver desvios na resposta do crossover. Os altifalantes escolhidos são de grande qualidade e têm uma resposta em frequência relativamente ampla. Não recomendo o uso de outros altifalantes, uma vez que tanto o crossover como a caixa foram calculados de acordo com os parâmetros Thiele/Small destes.

Componentes:
C1 – Condensador Visaton MKP 10µF;
C2 – Condensador Visaton ELKO spez. 22µF;
C3 – Condensador Visaton MKP 4,7µF;
C4 – Condensador Visaton MKP 15µF;
FTE1 – Woofer Visaton W 250 S 8 OHM;
FTE2 – Tweeter Visaton G 25 FFL 8 OHM;
L1 – Bobina Visaton SP 0,68mH 1mm;
L2 – Bobina Visaton SP 0,22mH 0,6mm;
L3 – Bobina Visaton SP 0,33mH 0,6mm;
R – Resistor bobinado 8,2Ω±5% 15W.

A placa de circuito impresso é de face simples e, tendo os meios adequados, pode ser preparada em casa. A sua montagem, embora simples, requer alguns cuidados prévios: é importante estanhar todas as pistas antes de soldar os componentes, de acordo com o layout da máscara de solda. A caixa deve ser construída com MDF de 22mm de espessura. Poderá consultar uma lista de todo o material necessário nas notas do projecto. Dispõe também de planos de construção com a indicação das medidas exactas dos painéis, cortes e furações.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/td1x9ecdbl32d5gu4owv
Layout da placa: http://app.box.com/s/bq1ws5pewrfhyvu25m4v
Planos de construção da caixa: http://app.box.com/s/pczbf1bosot3q99ormxl
Modelo da caixa (em anim8or): http://app.box.com/s/9tucfn8th6iq9mmrflc0
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/3m61s14cpkv82a62goia
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/diytq8ryn0rcz4b2zdl5

Díodos rectificadores

Um díodo rectificador não é mais do que um díodo convencional dimensionado para suportar correntes relativamente elevadas. É basicamente constituído por uma pastilha de silício contendo uma junção P-N, que é colocada entre dois terminais e envolta num corpo de resina epóxi. Tal como a maioria dos díodos, permite a passagem da corrente apenas num sentido: do ânodo (A) para o cátodo (K) (note que, na realidade, os electrões só podem fluir do cátodo para o ânodo). Os díodos rectificadores podem assumir vários tamanhos, consoante a corrente que suportem. Tipicamente têm uma banda no encapsulamento para identificar o cátodo.

A tabela abaixo apresenta uma selecção de díodos rectificadores mais vulgares, categorizados de acordo com a corrente média e a tensão inversa nominais.

	50V	100V	200V	300V	400V	500V	600V	800V	1000V
1A	1N4001	1N4002	1N4003	–	1N4004	–	1N4005	1N4006	1N4007
1,5A	1N5391	1N5392	1N5393	1N5394	1N5395	1N5396	1N5397	1N5398	1N5399
3A	1N5400	1N5401	1N5402	1N5403	1N5404	1N5405	1N5406	1N5407	1N5408
6A	6A05	6A1	6A2	–	6A4	–	6A6	6A8	6A10
10A	10A05	10A1	10A2	–	10A4	–	10A6	10A8	10A10

Em esboço: Circuito de massa virtual CMV2A

Aproveitando a ideia do post anterior, decidi criar este novo projecto. Penso que um circuito de massa virtual, para além de ser um projecto interessante, é um equipamento que pode ser muito útil em qualquer bancada. O circuito será construído em torno do OPA548, um amplificador operacional de potência. Sem adiantar um prazo, planeio publicar este projecto em breve.

Um circuito de massa virtual

Por vezes pode ser necessário criar uma massa virtual, especialmente quando apenas se dispõe de uma fonte de alimentação simples para alimentar um circuito que requer alimentação simétrica. A maneira mais simples de o fazer é utilizando dois resistores de igual valor, em série, sendo que o ponto médio dessa associação serve de massa. Os resistores constituem assim um divisor de tensão. Esse método, contudo, tem os seus inconvenientes: um divisor de tensão apenas pode fornecer ou drenar uma pequena parte da corrente que consome (tipicamente até um décimo) e, além disso, a tensão no seu ponto médio varia consoante a corrente fornecida ou drenada. O circuito teórico da figura seguinte aborda a questão sem os inconvenientes do método anterior.

O amplificador operacional ICd, um amplificador operacional de potência, está configurado como seguidor de tensão. A sua entrada não inversora é alimentada por um divisor de tensão constituído por resistores idênticos (Rda e Rdb). Deste modo, a tensão no ponto intermédio do divisor terá metade do valor de Vin. O mesmo se sucede com a tensão à saída do amplificador. Sendo assim, assumindo que a saída do amplificador é a massa, as tensões Vcc e Vee resultarão simétricas e de igual valor (1/2*Vin). Por se tratar de um amplificador operacional, a impedância de entrada extremamente alta de ICd possibilita a utilização de resistores de valor elevado (na ordem dos 100KΩ) no divisor de tensão. Consequentemente, a corrente de repouso será muito pequena para todo o circuito. Dado que ICd é um amplificador de potência, é possível com este circuito fornecer ou drenar uma corrente substancial (que, dependendo do amplificador operacional empregue, pode chegar a alguns amperes).

Na prática, o circuito apresentado poderá não funcionar devidamente sem algumas alterações. Definitivamente precisará de condensadores de desacoplamento para melhorar a estabilidade e de díodos de protecção na saída. Além disso, apenas alguns amplificadores operacionais de potência podem ser utilizados nesta configuração. São exemplos o OPA547, o OPA548 e o OPA549.

Novo endereço do repositório de ficheiros

O repositório de ficheiros pode agora ser acedido através de um novo endereço, mais curto e intuitivo: http://www.box.com/bloguetronica. Esta melhoria não afecta links já existentes para ficheiros ou pastas dentro do repositório.

Brevemente: Coluna de som "Lynx"

Finalmente, após oito meses, posso afirmar que este projecto está na sua fase final. Tanto o diagrama do circuito como o layout da placa estão concluídos. Falta apenas dimensionar e desenhar a caixa acústica. Sendo assim, espero publicar o projecto em Fevereiro ou Março.

Entretanto disponibilizei alguns ficheiros no repositório de ficheiros, os quais poderá consultar através do seguinte endereço: http://app.box.com/s/diytq8ryn0rcz4b2zdl5.

Bloguetrónica no FeedBurner

A partir de hoje é possível acompanhar o blogue através do Feedburner, em http://feeds.feedburner.com/bloguetronica. Subscrever é fácil e, dado que a feed é automaticamente disponibilizada nos formatos Atom e RSS, poderá utilizar qualquer leitor para o fazer.

Coluna de som "Cygnus II"

Baseada na coluna Cygnus, trata-se de uma coluna de duas vias com características semelhantes. O crossover é essencialmente o mesmo, mas os altifalantes e a caixa são diferentes. Com uma potência nominal de 50W, é uma coluna adequada para salas de tamanho médio. A sua resposta em frequência mais alargada, de 33Hz a 22KHz, confere-lhe maior dinâmica. Esta coluna peca por ter uma sensibilidade relativamente baixa, de apenas 87dB. Não obstante, a qualidade de reprodução é muito boa.

Parâmetros de funcionamento:
– P _nom. = 50W
– P _pc. = 80W

Características eléctricas:
– R = 6,4Ω
– Z _nom. = 8Ω

Características sonoras:
– Resposta em frequência (-10dB): 33-22000Hz
– Sensibilidade (1W/1m): 87dB

O circuito é simples. Emprega um crossover de 2ª ordem com alinhamento Linkwitz-Riley e ponto de transição a 4,1KHz, sendo que este é constituído pelas bobinas L1 e L2 e pelos condensadores C1 e C3. Uma célula de Boucherot, constituída pelo resistor R1 e pelo condensador C2, corrige a impedância do mid-bass para que não haja desvios na resposta do crossover. Os resistores R2 e R3 constituem uma rede de atenuação (L-pad), cujo propósito é baixar a sensibilidade do tweeter. Os altifalantes aqui especificados foram escolhidos por terem uma boa relação qualidade/preço. Não aconselho o uso de outros altifalantes, dado que o crossover e a caixa foram calculados de acordo com os parâmetros Thiele/Small destes.

Lista de componentes:
C1/3 – Condensador Visaton ELKO spez. 2,2µF;
C2 – Condensador Visaton ELKO spez. 10µF;
FTE1 – Mid-bass Visaton W 130 S 8 OHM;
FTE2 – Tweeter Visaton DT 94 8 OHM;
L1 – Bobina Visaton SP 0,68mH 1mm;
L2 – Bobina Visaton SP 0,68mH 0,6mm;
R1 – Resistor bobinado 8,2Ω±5% 5W;
R2 – Resistor bobinado 2,2Ω±5% 7W;
R3 – Resistor bobinado 18Ω±5% 5W.

A placa de circuito impresso é de face simples e pode ser preparada em casa. No entanto, há que tomar alguns cuidados prévios: é necessário estanhar todas as pistas antes de soldar os componentes, tal como o layout da mascara de solda sugere. A caixa deve ser construída com painéis de MDF de 22mm de espessura, à excepção do bastidor da tela ortofónica que requer um painel de 16mm. Poderá ver uma lista de todo o material necessário nas notas do projecto. Dispõe também de planos de construção com a indicação das medidas exactas dos painéis, cortes e furações.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/2k70oofm5kk0gqlq2fwo
Layout da placa: http://app.box.com/s/xk3jr8vejftmwk98060s
Planos de construção da caixa: http://app.box.com/s/au3sl5rgkdvs91csmqbi
Modelo da caixa (em anim8or): http://app.box.com/s/2uknyikyff581mugoby7
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/n8iigtqn7ko3qfaaiy8e
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/o13leaohcnshllq9oa65