quinta-feira, 24 de julho de 2014

Som do PC: Ativando o plano C e pensando no plano B...

Desde o ano passado estou trabalhando no projeto de um amplificador para o meu PC. As novas caixas de som já estão prontas e nada do amplificador. O problema é que eu fiz umas contas e o amplificador valvulado que eu estava planejando montar consumiria quase 25W quando ligado, sem sinal, só pra esquentar as válvulas (1,5A por válvula de saída, mais 300mA por 12AX7 na fonte de 6,3V). Para um aparelho que ficará ligado o tempo todo em que o PC estiver ligado (isso quando não for esquecido ligado, algo que já acontece com o amplificador atual). Este desperdício de energia é inaceitável e pelo bem do meu bolso e para não esquentar o quartinho do Pakéquis Lab decidi pular para o plano C. O amplificador valvulado vai ser montado, provavelmente ano que vem, pois já comprei todos os componentes. Mas não será usado no PC.

O plano B, como já falei no primeiro post da série, seria usar um CI TDA qualquer. Tenho aqui nas gavetas vários TDA2002, TDA2030, TDA2050 e TDA2009. Destes eu ficaria entre os TDA2030 e o TDA2009 que numa olhada rápida nos datasheets parecem ter uma qualidade de áudio melhor. Mas notem que eu disse que pulei para o plano C. O plano B ainda está de prontidão, mas até o momento não estou muito certo se ele vai ser colocado em prática. Então vamos ao plano C.

O Plano C envolve montar um amplificador estranho e isso me veio a cabeça durante uma visita ao ferro velho. Num dia de sorte encontrei por lá uma caixa de componentes e dentro dela havia um saquinho com 150 peças do CI RC5532. Na hora me lembrei de um projeto publicado por aqui na revista Elektor em Março e Fevereiro de 2011. Era um amplificador de áudio projetado por Douglas Self que levava nada menos que 32 NE5532 na saída. As características pareciam muito boas e o requisito "estranheza" estava claro. Mas antes eu precisava conferir outra caraterística que gosto em circuitos estranhos: dar um nó na "cabeça" dos softwares de simulação.

O LTSpice  não conseguiu simular, mas o TINA-TI rodou normal:
Esquema do amplificador

A simulação é só do estágio de saída, que é o que vou aproveitar do circuito original. As etapas de ganho e a fonte eu vou fazer diferente. O circuito de servo DC não vou colocar, pois acho desnecessário. Também vou reduzir a quantidade de amplificadores operacionais. O original leva 64 amp ops (com 2 por CI), na simulação usei 48 e no circuito final serão 44 em cada saída.

Algo que estava me preocupando era o consumo de energia do circuito. O projeto da Elektor usa um transformador na fonte de 8A em 18V. Achei isso meio exagerado e resolvi testar. Montei os 22 CIs no protoboard com um CI extra na entrada com um ganho de 30x (29,5 dB). Claro que não funcionou de primeira. Com esse ganho e essa quantidade de CI´s o circuito vira um oscilador e não um amplificador. Mas nada que (muitos) capacitores na linha de alimentação e um de compensação (150pF) no estágio de ganho não resolveram. O circuito final montado ficou assim:
Amplificador montado no protoboard

O resistor de saída na foto ainda é um de 8R2 de 5W. Ele já foi trocado por um de 8R feito com um pedaço de fio de resistência de chuveiro. Com uma alimentação simétrica de 15V consegui a potência que eu havia planejado alcançar: 7W RMS. Para esta potência a tensão de saída necessária é de 7,5V RMS na saída do estágio de ganho. Usei o osciloscópio para medir a saída, mas ainda não medi a distorção. A corrente na linha de alimentação ficou perto de 800mA, o que dá um consumo de 24W. Uma eficiência próxima de 30%, 5% melhor que um amplificador classe A. Mas isso na potência máxima. Sem sinal na entrada o consumo fica em 180mA, o que dá 5,4 W. Cinco vezes menor do que o consumo em repouso do amplificador valvulado. Claro que um TDA da vida consumiria menos, mas não seria um circuito estranho.

Parece que temos um vencedor e muito provavelmente será este o meu amplificador para o PC. No momento estou pensando em como fazer a placa, o pré, a caixa e a fonte. Mas isso fica pra outro post.

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