Amplificador de áudio de 10 watts usando op

Os amplificadores são a espinha dorsal da eletrônica analógica. Eles são amplamente utilizados no campo da indústria eletrônica. Os amplificadores são usados em quase todas as aplicações relacionadas a áudio.

O amplificador de potência faz parte da eletrônica de som. Ele é projetado para maximizar a magnitude da potência de determinado sinal de entrada. Na eletrônica de som, o amplificador operacional aumenta a tensão do sinal, mas é incapaz de fornecer a corrente necessária para acionar uma carga.

Neste tutorial, construiremos um amplificador de 10W com um alto-falante de impedância de 8 Ohms conectado a ele. Usaremos um amplificador operacional e dois transistores de potência adicionais para fornecer a saída de 10 watts na carga de saída

Topologia de construção para amplificadores

Em um sistema de cadeia de amplificadores, o amplificador de potência é usado no último ou último estágio antes da carga. Geralmente, o sistema Amplificador de som usa a topologia abaixo mostrada no diagrama de blocos

Como você pode ver no diagrama de blocos acima, o Amplificador de potência é o último estágio que está diretamente conectado à carga. Geralmente, antes do Amplificador de potência, o sinal é corrigido usando pré-amplificadores e amplificadores de controle de tensão. Além disso, em alguns casos, onde o controle de tom é necessário, o circuito de controle de tom é adicionado antes do Amplificador de potência.

Conheça sua carga

No caso do sistema de amplificador de áudio, a carga e a capacidade de condução de carga do amplificador é um aspecto importante na construção. A principal carga de um amplificador de potência é o alto-falante. A saída do amplificador de potência depende da impedância de carga, portanto, conectar uma carga inadequada pode comprometer a eficiência do amplificador de potência e também a estabilidade.

O alto-falante é uma carga enorme que atua como uma carga indutiva e resistiva. O amplificador de potência fornece saída CA, devido a isso, a impedância do alto-falante é um fator crítico para a transferência de potência adequada.

Impedância é a resistência efetiva de um circuito eletrônico ou componente de corrente alternada, que surge dos efeitos combinados relacionados à resistência ôhmica e reatância.

Na eletrônica de áudio, diferentes tipos de alto-falantes estão disponíveis em diferentes potências com diferentes impedâncias. A impedância do alto-falante pode ser melhor compreendida usando a relação entre o fluxo de água dentro de um tubo. Pense no alto-falante como um cano de água, a água que flui pelo cano é o sinal de áudio alternado. Agora, se o diâmetro do tubo ficar maior, a água irá fluir facilmente pelo tubo, o volume de água será maior e se diminuirmos o diâmetro, menos água irá fluir pelo tubo, então o volume de água será mais baixo. O diâmetro é o efeito criado pela resistência ôhmica e reatância. Se o diâmetro do tubo ficar maior, a impedância será baixa,para que o alto-falante possa obter mais potência e o amplificador forneça mais cenário de transferência de potência e se a impedância ficar alta, o amplificador fornecerá menos potência para o alto-falante.

Existem diferentes opções, bem como diferentes segmentos de alto-falantes disponíveis no mercado, geralmente com 4 ohms, 8 ohms, 16 ohms e 32 ohms, dos quais alto-falantes de 4 e 8 ohms estão amplamente disponíveis a preços baratos. Além disso, precisamos entender que, um amplificador com 5 Watt, 6 Watt ou 10 Watt ou até mais é a potência RMS (Root Mean Square), entregue pelo amplificador a uma carga específica em operação contínua.

Portanto, precisamos ter cuidado com a classificação do alto-falante, classificação do amplificador, eficiência do alto-falante e impedância.

Componentes Requeridos

Para construir o circuito amplificador de 10 watts, precisamos dos seguintes componentes-

Placa Vero (pontilhada ou conectada, qualquer pessoa pode ser usada)
Ferro de solda
Fio de solda
Ferramenta alicate e descascador de fios
Fios
Dissipador de calor de alumínio
Fonte de alimentação 12V Rail a Rail com + 12V GND -12V power track
Alto-falante de 8 ohms e 10 watts
2pcs 4.7k Resistor 1/4 ^th Watt
Resistor 2pcs 200R 1/2 ^th Watt
1pc 47k resistor
10pF capacitor 1pc
Resistor de 3,2k
Capacitor.82uF
TIP127 Transistor
TIP122 Transistor
LF351 IC com base de IC de 8 pinos

Diagrama e explicação do circuito do amplificador de áudio de 10 watts

O esquema do amplificador de 10 watts é bastante simples, o LF351 amplifica a tensão do sinal e dois transistores de potência fornecem a amplificação de potência necessária. A energia é retirada diretamente da fonte de alimentação e fornecida ao alto-falante de 8 ohms por meio de dois transistores. Como a onda senoidal muda a polaridade, o TIP127 fornece a amplificação de potência no pico positivo e o TIP 122 fornece a amplificação de potência nos sinais de pico negativo.

Neste circuito, TIP122 e TIP 127 são dois componentes principais. Esses dois transistores são pares idênticos com tensão sustentada de coletor-emissor de 100 V @ 100 mA. Ambos os ICs fornecem alto ganho de corrente DC - hFE = 2500 normalmente.

Na imagem acima, o pacote TO-220B é mostrado, ambos os transistores estão disponíveis neste pacote. Este pacote é essencial para uma transferência de calor perfeita e útil para se ajustar a um dissipador de calor. Esses transistores são polarizados usando os resistores 200R. A saída amplificada é obtida da junção do coletor de TIP122 e TIP127.

Testando o circuito amplificador de 10 watts

Usamos ferramentas de simulação proteus para verificar a saída do circuito; medimos a saída no osciloscópio virtual. Você pode verificar o vídeo de demonstração completo fornecido abaixo

Estamos alimentando o circuito usando +/- 12 V e o sinal sinusoidal de entrada é fornecido. O osciloscópio é conectado na saída contra carga de 8 ohms no canal A (amarelo) e o sinal de entrada é conectado no canal B (azul).

Podemos ver a diferença de saída entre o sinal de entrada e a saída amplificada no vídeo abaixo.

Além disso, verificamos a potência de saída, a potência do amplificador é altamente dependente de várias coisas, como discutido antes. É altamente dependente da impedância do alto-falante, eficiência do alto-falante, eficiência do amplificador, topologias de construção, distorções harmônicas totais, etc. Não poderíamos considerar ou calcular todos os fatores possíveis que são dependências criadas na potência do amplificador. O circuito da vida real é diferente da simulação porque muitos fatores precisam ser considerados durante a verificação ou teste da saída.

Cálculo de potência do amplificador

Usamos uma fórmula simples para calcular a potência do amplificador -

Potência do amplificador = V ² / R

Conectamos um multímetro AC na saída. A tensão CA mostrada no multímetro é a tensão CA de pico a pico. Fornecemos sinal sinusoidal de frequência muito baixa de alguns 25-50Hz. Como na baixa frequência, o amplificador fornecerá mais corrente à carga e o multímetro será capaz de detectar a tensão CA corretamente.

O multímetro mostrou + 8,90 V CA. Então, de acordo com a fórmula, a saída do amplificador de potência com carga de 8 Ohms é

Amplificador de Potência = 8,90 ² /8 Amplificador de Potência = 9,90125 (10W aproximadamente)

Coisas para lembrar ao construir um amplificador de 10 W

Os transistores de potência precisam ser conectados ao dissipador de calor corretamente. Dissipador de calor maior oferece melhor resultado. Além disso,
É bom usar capacitores do tipo caixa com classificação de áudio para obter melhores resultados.
Tente fazer o pré-amplificador, a junção do coletor do transistor de potência e o traço de saída final, o mais curto possível. Isso diminuirá o acoplamento de ruído na saída. Além disso,
Tente usar um alto-falante de alta eficiência de 8 Ohms para dirigir com este amplificador de potência.

Verifique o vídeo de demonstração abaixo para este sistema amplificador de 10w