Relatório Amplificador

INTRODUÇÃO

Um amplificador de áudio é um circuito responsável por utilizar uma pequena quantidade de sinal áudio e fornecer uma versão amplificada desse sinal para um dispositivo de saída que, neste caso, é um alto-falante.

Como componente principal para o ganho de amplitude de sinal, optamos a principio pelo TDA2005, mas após algumas montagens e testes, resolvemos mudar para o TDA2002.

AMPLIFICADOR DE ÁUDIO

FUNDAMENTAÇÕES TEÓRICAS

Um amplificador operacional (ou amp-op) é um dispositivo diferencial de ganho muito alto, elevada impedância de entrada e baixa impedância de saída. Um sinal é recebido de uma fonte de entrada e fornece uma versão amplificada desse sinal para um dispositivo de saída (alto-falante ou outro dispositivo de potência).

A figura abaixo mostra um amp-op com duas entradas e uma saída, onde cada entra resulta em uma saída de mesma polaridade ou fase (+) ou numa saída de polaridade ou fase oposta (-).

Figura 1: Amplificador operacional.

Um dos circuitos básicos que utiliza um amp-op é o que opera como um multiplicador não-inversor de ganho constante. O sinal de entrada é aplicado na entrada positiva e o negativo é conectado ao GND por meio de um resistor, enquanto o sinal de saída é reconectado ao terminal negativo através de um resistor de realimentação. O seu ganho é dado por:

Figura 2: Amp-op não inversor.

No projeto 1, o circuito integrado TDA2002 (vide datasheet no Apêndice A) contém apenas um amp-op não inversor, fornecendo uma potência de 8W para a carga. Enquanto no projeto 2, o TDA2005 (vide datasheet no Apêndice B) contém dois estágios de amplificação (amp-ops não inversores) para aumentar o ganho global do circuito, dissipando 20W de potência para o alto-falante.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Primeira etapa: Pesquisa

Analisando várias configurações de transistores e amp-ops, decidimos implementar um amplificador de 20W de potência utilizando o TDA2005 (dois estágios de amplificação) e um de 8W utilizando o TDA2002 (apenas um amp-op). Desta forma, é possível comparar os ganhos com múltiplos estágios.

Segunda etapa: Simulação

Na simulação dos circuitos, utilizamos o Multisim. Segue abaixo as imagens:

Projeto 1:

Figura 3: Amplificador de áudio utilizando TDA2002.

Projeto 2:

A primeira dificuldade encontrada fora a localização de um simulador que contenha o TDA2005. Não obtendo sucesso, passamos para a etapa de análise.

Terceira etapa: Análises do circuito

Projeto 1:

I_CQ=140 mA

V_CC=12 V

P_i=(140mA)(12V)=1,68 W

A=1+220/2,2=101

V_1=12,8 mV(rms)

V_o=(12,8mV)(101)=2,10 V(rms)

P_o=2,10²/8=0,55 W

η(%)=P_o/P_i 100=32,81%

Para o alto-falante:

P_L=7,8W

V_L=7,8 V

I_L=1 A

Projeto 2:

I_CQ=200 mA

V_CC=18 V

P_i=(200mA)(18V)=3,6 W

A=241

V_1=12,8 mV(rms)

V_o=241(12,8mV)=3,08 V(rms)

P_o=3,08²/8=1,19 W

η(%)=1,19/3,6 100=33,04%

Para o alto-falante:

P_L=19,2 W

V_L=12,8 V

I_L=1,5 A

Quarta etapa: Materiais utilizados

Protoboard

Transformador 127/220VAC – 18 VAC

Ponte retificadora RB785

Capacitores

Resistores

CI regulador de tensão LM7815

CI amp-op TDA2005

CI amp-op TDA2002

Potenciômetro 5kΩ

Alto-falante 8Ω

Multímetro

Ferro de solda

Entrada P2

Quinta etapa: Montando o Amplificador

Primeiramente, durante a fase de pesquisa decidimos implementar o amplificador de 20W com o TDA2005. Durante testes, o CI foi danificado devido a elevada potência dissipada, então descobrimos a necessidade de um dissipador de potência.

Figura 4: Amplificador de 20W

Devido a falta de opções, decidimos implementar o amplificador de 8W utilizando o TDA2002, donde todos os componentes eletrônicos foram coletados através de resíduos eletrônicos.