Para criar um circuito amplificador de áudio misto simples, combinaremos um estágio de pré-amplificação com um estágio de potência. A ideia é pegar um sinal de áudio pequeno (como o de um celular ou MP3 player) e torná-lo alto o suficiente para um pequeno alto-falante.
Este é um projeto básico e serve como um bom ponto de partida para entender os conceitos.
Componentes Necessários
Aqui está uma lista dos componentes que você precisará:
- Transistores:
- 1x BC547 (NPN, para o estágio de pré-amplificação)
- 1x BC557 (PNP, para o estágio de pré-amplificação)
- 1x TIP41C (NPN, para o estágio de potência)
- 1x TIP42C (PNP, para o estágio de potência)
- Resistores:
- 2x 10kohms
- 2x 1kohms
- 2x 470ohms
- 2x 100ohms
- 1x 10ohms
- 1x 2.2kohms
- Capacitores:
- 2x 10uF eletrolítico (para acoplamento de sinal)
- 1x 100uF eletrolítico (para filtragem de fonte)
- 1x 100nF cerâmico (para filtragem de alta frequência)
- Diodos:
- 2x 1N4148 (para polarização da etapa de saída)
- Fonte de Alimentação:
- Fonte DC de 9V a 12V (bateria de 9V ou fonte chaveada)
- Outros:
- Protoboard ou placa de circuito impresso
- Fios jumpers
- Alto-falante pequeno (8 Ohms, 0.5W a 2W)
- Conector P2 (para entrada de áudio)
Diagrama do Circuito
Este circuito é uma combinação de um pré-amplificador de estágio único e uma etapa de saída push-pull em classe AB.
VCC (+9V a +12V)
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---
| | 100uF
| | (Filtragem)
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+-----------------+
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R1 (10k) D1 (1N4148)
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(Sinal de Entrada) --- Base Q1 (BC547)
(P2 - Sinal) |
| C1 (10uF)
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(P2 - GND) ---------- Emissor Q1 -- R3 (1k) -- GND
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Base Q2 (BC557)
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R2 (10k)
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+-----------------+
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D2 (1N4148) R4 (470)
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Base Q3 (TIP41C) Base Q4 (TIP42C)
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Coletor Q1 -----+ +---- Coletor Q2
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Emissor Q3 ----+ +---- Emissor Q4
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+-----+-----------+------+
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C2 (10uF) R5 (10)
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(Alto-falante +) -----+-----+ (Alto-falante -)
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GND GND
Esclarecimentos e Ajustes:
O diagrama ASCII acima é uma simplificação. Um amplificador misto mais comum usa um pré-amplificador e uma etapa de saída mais robusta. Abaixo está uma descrição mais detalhada de um circuito classe AB simples, que é misto por usar transistores NPN e PNP.
Descrição do Circuito (Amplificador Classe AB Simples)
Vamos focar em um amplificador de áudio de classe AB simples, que é uma boa representação de um circuito misto para começar.
1. Estágio de Entrada (Pré-amplificação e Driver - Usando um Transistor NPN)
- Transistor Q1 (BC547 NPN): Este transistor atua como um estágio de pré-amplificação e também como um "driver" para a etapa de saída. Ele recebe o sinal de áudio de baixa amplitude.
- Resistores de Polarização (R1, R2): Estes resistores polarizam o transistor Q1, garantindo que ele opere na região linear e amplifique o sinal corretamente.
- Capacitor de Acoplamento C1 (10 uF): Bloqueia a componente DC do sinal de entrada, permitindo que apenas o sinal AC (áudio) passe para a base de Q1.
- Resistor de Emissor R3 (1kohm): Ajuda a estabilizar o ponto de operação do transistor.
2. Estágio de Saída (Push-Pull Classe AB - Usando TIP41C e TIP42C)
Este é o coração do amplificador de potência, onde o sinal amplificado por Q1 é ainda mais amplificado em corrente para acionar o alto-falante.
- Transistores de Potência Q2 (TIP41C NPN) e Q3 (TIP42C PNP): Estes são os transistores de saída. O TIP41C amplifica a parte positiva do sinal, e o TIP42C amplifica a parte negativa. Juntos, eles "empurram" (push) e "puxam" (pull) a corrente através do alto-falante.
- Diodos D1 e D2 (1N4148): Essenciais para a polarização da Classe AB. Eles criam uma pequena tensão de polarização (VBE ou "bias") que mantém os transistores de saída ligeiramente ligados, reduzindo a "distorção de crossover" (aquela distorção que ocorre quando um transistor desliga e o outro liga).
- Resistores de Emissor R4 e R5 (470ohms): Pequenos resistores nos emissores dos transistores de potência ajudam na estabilidade e na limitação de corrente.
- Capacitor de Saída C2 (10 uF): Acopla o alto-falante ao estágio de saída, bloqueando qualquer DC e garantindo que apenas o sinal AC chegue ao alto-falante.
- Resistor de Saída R6 (10 Ohms) e Capacitor C3 (100nF): (Rede Zobel/Snubber - Opcional mas recomendado) Esta combinação paralela ao alto-falante ajuda a estabilizar o amplificador em altas frequências e com cargas indutivas, prevenindo oscilações.
Esquema Elétrico Completo (Mais Preciso)
VCC (+9V a +12V)
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| | C4 (100uF)
| | (Filtragem principal)
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+-----+-------------------------------------------------+
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| R1 (2.2k) |
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| C1 (10uF) |
| +-<-+------- Base Q1 (BC547) |
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| (Sinal de Entrada P2) |
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| GND ---------------------- Emissor Q1 ----------+--- R3 (1k) --- GND
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| Base Q2 (TIP41C)
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| D1 (1N4148)
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| D2 (1N4148)
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| Base Q3 (TIP42C)
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+-- R2 (10k) ------------------ Coletor Q1 -----------+
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+------------------------- Emissor Q2 --- R4 (470) ----+----- Alto-falante +
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+------------------------- Emissor Q3 --- R5 (470) ----+----- Alto-falante -
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+-------------------------------------------------------+---- GND
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C2 (10uF)
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GND
Atenção: O diagrama ASCII acima é uma representação simplificada e pode não ser completamente precisa para uma montagem real. É fundamental consultar esquemas elétricos profissionais ou tutoriais com diagramas gráficos para a montagem correta.
Como Montar (Passos Gerais)
- Fonte de Alimentação: Conecte sua fonte de 9V a 12V na protoboard, estabelecendo os barramentos de VCC e GND.
- Pré-amplificador (Q1 e Componentes Associados):
- Posicione o transistor BC547 na protoboard.
- Conecte R1 (2.2kohms) entre VCC e a base de Q1.
- Conecte C1 (10uF) entre a entrada de áudio (terminal positivo) e a base de Q1. O terminal negativo de C1 vai na base de Q1.
- Conecte R3 (1kohms) do emissor de Q1 ao GND.
- Conecte o coletor de Q1 à parte central da etapa de saída (onde os diodos se encontram).
- Polarização da Saída (Diodos):
- Conecte D1 e D2 em série entre o coletor de Q1 e a junção das bases de Q2 e Q3. A polaridade dos diodos é importante: o ânodo de D1 conecta ao coletor de Q1, o cátodo de D1 ao ânodo de D2, e o cátodo de D2 à junção das bases dos transistores de potência.
- Estágio de Saída (Q2, Q3 e Componentes Associados):
- Posicione os transistores TIP41C (Q2) e TIP42C (Q3). Atenção à pinagem! Verifique o datasheet, pois ela pode variar. Geralmente, são B-C-E.
- Conecte o coletor de Q2 (TIP41C) ao VCC.
- Conecte o coletor de Q3 (TIP42C) ao GND.
- Conecte R4 (470Ohms) do emissor de Q2 ao ponto de saída para o alto-falante.
- Conecte R5 (470Ohms) do emissor de Q3 ao mesmo ponto de saída para o alto-falante.
- Conecte C2 (10Ohms) entre o ponto de saída do alto-falante (o meio dos resistores R4 e R5) e o terminal positivo do alto-falante. O terminal negativo do alto-falante vai para o GND.
- Conecte as bases de Q2 e Q3 à junção dos diodos (D1 e D2).
- Filtragem de Alimentação:
- Conecte C4 (100uF) entre VCC e GND, o mais próximo possível dos transistores de potência.
Dicas Importantes e Considerações
- Dissipadores de Calor: Para os transistores TIP41C e TIP42C, dissipadores de calor são essenciais, mesmo para potências baixas. Eles aquecem bastante!
- Polaridade: Preste muita atenção à polaridade dos capacitores eletrolíticos e dos diodos. Conectar errado pode danificar os componentes.
- Pinagem dos Transistores: Sempre consulte o datasheet dos transistores (BC547, BC557, TIP41C, TIP42C) para verificar a pinagem (base, coletor, emissor). Ela pode variar entre fabricantes.
- Teste Gradual: Antes de conectar o alto-falante, verifique as tensões nos pontos principais do circuito para garantir que não há curtos-circuitos.
- Sinal de Entrada: Use um cabo P2 para conectar a saída de áudio do seu celular ou MP3 player à entrada do amplificador. Comece com o volume baixo.
- Qualidade do Áudio: Este é um amplificador simples. A qualidade do áudio será básica e pode haver um pouco de ruído ou distorção, especialmente se a fonte de alimentação não for bem filtrada.
- Melhorias Futuras: Para um som de melhor qualidade, você pode adicionar:
- Um pré-amplificador op-amp (com LM358 ou TL072) antes do estágio de driver.
- Mais filtragem na fonte de alimentação.
- Um controle de volume (potenciômetro) na entrada.
Construir circuitos é uma ótima forma de aprender eletrônica. Tenha cuidado e divirta-se!
Se tiver alguma dúvida sobre a montagem ou quiser explorar variações, é só perguntar!
