Amplificador de Áudio

Amplificador de Áudio

Engenharia de Circuitos Eletrônicos Analógicos I

               

Resumo – O presente relatório tem por objetivo apresentar os resultados obtidos na construção de um amplificador de áudio, inteiramente desenvolvido pelos graduandos apresentados acima. O objetivo do trabalho é colocar em prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula ao longo do semestre. O trabalho foi proposto pelo professor João Daniel de Oliveira Klein, que definiu os parâmetros mínimos para o desenvolvimento do projeto. O amplificador deve ter potência de 13 Watts RMS, o gerador deve possuir resistência na saída de 50 Ohms e será aplicado 1 Vpp. O circuito deve ser feito inteiramente com componentes discretos e o projeto deve apresentar ainda dispositivo para controle do volume, não apresentar distorção no cruzamento por zero volt (crossover), variação na frequência de sinal de 20 Hz a 25 KHz e a carga deve possuir impedância de 12 Ohm.

1. INTRODUÇÃO

        Em um contexto geral, podemos dizer que amplificador é um equipamento utilizado para controlar uma grande quantidade de energia. A relação entre a entrada e saída de um amplificador geralmente trabalha em função da frequência de entrada onde é denominada função de transferência e a magnitude desta função é chamada de ganho.   Atualmente existem diversos tipos de amplificadores, mas para o desenvolvimento deste projeto vamos trabalhar especificamente com Amplificador a Transistor.

1. PROPOSTA DO PROJETO

O objetivo é construir (projetar e implementar) um amplificador de áudio com as seguintes especificações:

• Potência de saída: 13W (RMS), calculada a partir de um sinal senoidal;

• Resistência de carga: 12Ω;
• Faixa de frequência: de 20Hz a 25kHz;
• Amplitude do sinal de entrada: 1Vpp;
• Não pode apresentar crossover;
• Deve possuir dispositivo para controle do volume;
• Impedância da fonte no sinal de entrada: 50Ω;
• Variação máxima na amplitude do sinal de saída, na carga, ao longo da faixa de frequência: 10%;

O relatório deve conter:

• Análise (cálculo) de cada estágio do projeto;
• Simulação;
• Resultados práticos;
• Comparação dos resultados (teórico, prático e simulado);
• Circuito elétrico;
• Conclusão;

Observações:

• Somente podem ser utilizados componentes discretos, não sendo permitido o uso de CI’s;
• Peso: 3,0 pontos;
• Confecção de placa impressa (layout+placa gravada): +0,5 ponto;
• Amplificador com melhor rendimento da turma: +0,5 ponto;
• Condicionados ao pleno funcionamento das demais características.

1. AMPLICADOR DE ÁUDIO

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IMAGEM 1: Circuito Elétrico

1. DESEVOLVIMENTO

1. Simulação

        Com base no circuito representado acima, foram realizados testes em um software que consegue a simular o funcionamento do circuito.  O circuito base do projeto é composto de dois estágios de pré amplificação referentes a parte de sinal que controla o ganho e um terceiro estágio referente a parte de potência que amplifica a saída do circuito.

        Com o simulador pode-se obter o seguinte formato de onda:

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IMAGEM 2: Teste realizado no simulador (Proteus). Formato da onda gerada.

b. Princípio de funcionamento e Montagem Prática em Protobord

Após os testes realizados no simulador, montamos o circuito em uma protobord e analisamos o funcionamento.

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IMAGEM  3: Montagem em placa Protobord.

Para analisar o funcionamento e os resultados obtidos após a montagem na protobord, usamos o conceito de amplificador com emissor comum, visto em sala de aula. Este modelo atua como amplificador de tensão em muitos sistemas de áudio e de controle. O objetivo é dar ganho inicial de tensão ao sinal CA proveniente de uma fonte de sinal qualquer.

Para se construir um amplificador emissor comum é preciso ter como base a polarização de transistor por divisor de base porque é com ela que se pode estabilizar o pontos quiescente do transistor na reta de carga. Sabemos que numa polarização de transistor por divisão de base a tensão no coletor-emissor é 50% do valor de VCC.

Os diodos de polarização são usados para proteger os transistores de saída contra o disparo térmico nas condições quiescentes. Ou seja, se os diodos forem colocados em contato térmico com os transistores de saída, suas temperaturas aumentaram na mesma proporção que os transistores de saída, logo, Vb (tensão de polarização) reduzirá na mesma proporção resultando em uma corrente quiescente constante.

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IMAGEM 3: Finalizado montagem na Protobord e realizado os testes.

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1. Confecção da Placa Fenolítico

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Figura 1: Desenho do circuito antes de iniciar o processo de confecção da placa.

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Figura 2: Desenhado o circuito na placa e realizado os furos para fixação dos componentes.

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Figura 3: Processo de Corrosão da placa.

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Figura 4: Placa após o processo e corrosão.

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Figura 5: Fixação dos componentes.

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Figura 6: Finalização do processo de montagem da placa.

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Figura 7: Realização dos testes finais na placa e a verificação do funcionamento.

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