Ajuda com Amp de Fone Distributivo

[Heldinho]

Olá pessoal.
Estou tentando montar um aplificador distributivo de fone de ouvido construindo tudo a partir do esquemático.
A idéia é ligar a "headphone out" da minha mesa de som à entrada desse circuito e assim obter 4 saidas de fone de ouvido com controle de volume independente.

Após pesquisar sobre isso na internet, me deparei com o HeadWize em um artigo que explica vários circuitos de amplificadores de fone: http://headwize.com/?page_id=147
A partir deste site me baseei no esquema descrito em "HEADPHONE DISTRIBUTION AMPLIFIERS" para criar a minha PCB. (http://headwize.com/images2/opamp17a.gif)
Pelo que entendi, a idéia do circuito é um buffer de entrada alimentando vários opamps independentes para ter um melhor controle de volume.

O circuito é aparentemente simples para quem já montou pedais e amps de guitarra com a ajuda do handmades, tonepad e outros sites, mas para mim é complexo pois é o primeiro circuito de audio que eu tento "criar" do zero.

Consegui rotear uma PCB no Eagle, montei a placa, mas na hora de testar, o som ficou rachado. Se abaixo o volume na mesa de som, o som some, se aumento, fica rachado.

Desde o começo eu não tinha certeza se meu circuito funcionaria, na verdade eu até esperava que não funcionasse. Isso faz parte.

Tenho algumas perguntas que talvez possam ajudar a resolver o problema do "som rachado" no meu amp:

1 - no HeadWize diz que os opamps são feitos para trabalhar com fontes de alimentação simétricas, porém nos circuitos de pedais que já montei sempre pensei que funcionassem com fonte assimétrica. Pode ser que utilizar fonte assimétrica esteja fazendo o som rachar?

2 - ao invés de utilizar resistores de 100k e 10k para configurar o buffer e o amplificador em si, utilizei resistores de 10k e 1k pois eram os que eu tinha sobrando aqui. Imagino que escolher resistores às cegas assim possam ter atrapalhado o circuito. De acordo com http://www.behringer.com/assets/1622FX_P0557_S_EN.pdf a impedância da headphone out da minha mesa(se eu entendi direito) é 150 ohms. Com isso o estágio do buffer deveria utilizar resistores de 150 ohms?

Vou tentar montar o circuito parte por parte na protoboard antes de tentar reparar ou criar uma nova PCB. Já tentei montar só o buffer e o som ficou rachado(resistores de 10k). Vou tentar com resistores próximos a 150 ohms para testar pois é a única coisa que me vem à mente. Depois também posso testar com uma fonte simétrica, pois estou utilizando uma de 9v comum.

Quando o buffer funcionar tentarei continuar o circuito de um canal na protoboard.
Se vocês puderem dar alguma sugestão sobre o que pode estar errado, agradeço desde já.

[xformer]

Qual é o amplificador operacional que você está usando ?
Você está ligando os fones de ouvido diretamente na saída dos AOs ?
Está usando fonte simples (uma tensão) ? Qual o valor da tensão ?
Qual a impedância dos seus fones e sensibilidade deles ?

Dependendo do AO usado, ele não tem potência suficiente (corrente de saída) pra tocar os fones de ouvido. O fato de ter um amplificador distribuidor não significa que ele seja capaz de tocar fones de ouvido ou mesmo alto-falantes diretamente, ele apenas serve para distribuir o sinal entre vários destinos sem degradar o sinal, mas é sinal de linha e não de potência (mesmo para fones).
Se for um AO comum como os TL071/72/74 ou mesmo 4558, 5532,  etc eles não tem potência pra tocar fones diretamente. Existem AOs com maior potência e qualidade como o OPA2134.   Outra alternativa é usar o LM386 (um pra cada saída), que basicamente é um AO de potência de áudio.

Se alimentar o amplificador com uma fonte, então ele trabalha em classe A e precisa de um capacitor de bom valor (>220uF) na saída pra bloquear o nível DC que vai ter na saída. Se for alimentado com fonte simétrica (uma positiva e uma negativa de valores absolutos iguais), então não precisa do capacitor de acoplamento.

Não precisa haver o casamento de impedâncias entre a fonte de sinal e o distribuidor, pois basicamente o distribuidor é formado por buffers, com alta impedância de entrada. Como o distribuidor é um amplificador de tensão, então o ideal é que ele não carregue a fonte de sinal com baixas impedâncias.

Como os fones tem impedâncias relativamente baixas (16 a 600 ohms) então o ideal é ter um estágio de potência (o LM386 por exemplo) entre o distribuidor buffer e os fones.

[andrefreitas]

Por que não algo como TDA2002 ? vai ter potência de sobra.

[plautz]

Por que não algo como TDA2002 ? vai ter potência de sobra.

Acho que o otorrino do Heldinho ficará super feliz ao saber que ele usou um TDA2002 para um amplificador de fone de ouvido...

[andrefreitas]

Por que não algo como TDA2002 ? vai ter potência de sobra.

Acho que o otorrino do Heldinho ficará super feliz ao saber que ele usou um TDA2002 para um amplificador de fone de ouvido...

pensei nele com base do Power Click, que aliás, usa TDA2003.

[Heldinho]

Qual é o amplificador operacional que você está usando ?
o do buffer(o primeiro) eu testei TL072 e RC4558. Tenho um LM386 para testar, porém antes preciso encontrá-lo.

Você está ligando os fones de ouvido diretamente na saída dos AOs ?
sim, diretamente na saida dos AOs depois do buffer (que no caso é o LM324). Estou ligando diretamente pois se eu ligar meus fones diretamente na saida da mesa de som, eles funcionam. E é essa mesma saída que estou ligando na entrada do circuito.

Está usando fonte simples (uma tensão) ? Qual o valor da tensão ?
Sim, estou usando fonte de 9v.  Não sabia que precisava do capacitor na saída. Vou tentar isso. Também posso tentar dividir a tensão em +/- 4v.

Qual a impedância dos seus fones e sensibilidade deles ?
a impedância de um dos meus fones é 60 ohms e a sensibilidade é 101 dB SPL/1mW
dos outros eu realmente não sei, pois são fones simples de mp3 player, e foi justamente com esses que eu testei com medo de danificar meu fone da Koss


Atualmente o circuito está assim:
Buffer (RC4558 com ganho unitário) -> Potenciometro volume -> (LM324 ganho 10) -> fone 1
                                                     -> Potenciometro volume -> (LM324 ganho 10) -> fone 2
                                                      -> e a mesma coisa para os outros fones

a placa tem 1 RC4558 fazendo o buffer dos canais L e R, e dois LM324, cada um com duas saidas estéreo. Ambos os LM324 utilizam como entrada a saida do mesmo buffer, sem usar capacitor de acoplamento.

Devo ao invés de utilizar o LM324 após o buffer (RC4558) utilizar algum CI parecido com o LM386? Eu pensei que como a saida de fone da mesa de som já é suficiente para tocar os fones de ouvido, bastaria utilizar os opamps para regular o volume sem que um potenciometro interferisse no outro.

[xformer]

Devo ao invés de utilizar o LM324 após o buffer (RC4558) utilizar algum CI parecido com o LM386? Eu pensei que como a saida de fone da mesa de som já é suficiente para tocar os fones de ouvido, bastaria utilizar os opamps para regular o volume sem que um potenciometro interferisse no outro.

O LM324 cai na mesma categoria dos outros AOs comuns sem potência pra tocar os fones. Se tem o LM386, então o problema tá resolvido usando-o no lugar dos LM324 após o 4558.  Veja na datasheet do LM386 o esquema pra usá-lo como amplificador.

[Heldinho]

Mas isso não amplificaria ainda mais a saída da mesa de som que já é suficiente para ligar um fone?
E também o LM386 possui apenas um amplificador, fazendo com que a placa utilize 8 LM386 para 4 fones de ouvido, aumentando bastante o tamanho da placa.

Não existe uma maneira de apenas distribuir o sinal com um bom controle de volume sem ter que reamplificar o sinal?

Esqueci de mencionar que este amplificador de distribuição não é para distribuir o sinal mono de guitarra, mas sim o sinal estéreo da minha mesa de som.

[xformer]

Mas isso não amplificaria ainda mais a saída da mesa de som que já é suficiente para ligar um fone?
E também o LM386 possui apenas um amplificador, fazendo com que a placa utilize 8 LM386 para 4 fones de ouvido, aumentando bastante o tamanho da placa.

O ganho dos distribuidores pode ser unitário (buffer) ou baixo (no link tem uns com ganho 10 ou 11) mas com o controle de volume pelo potenciômetro individual de forma a não distorcer o sinal distribuído com saturação. A saída da sua mesa para fones tem uma certa potência (tensão e correntes de saída suficientes para o fone), então não é saída de linha (só capacidade de fornecer tensão), mas os AOs que você quer usar só tem capacidade de fornecer a tensão (mas não a corrente para um fone) para suas saídas. Mesmo que você coloque o capacitor na saída deles antes dos fones e funcione mais ou menos, provavelmente eles vão trabalhar em stress e vão acabar pifando. Eles não são feitos pra essa aplicação, então o LM386 faz esse papel (potência de saída por volta de 200mW com 9V).

Não existe uma maneira de apenas distribuir o sinal com um bom controle de volume sem ter que reamplificar o sinal?

O que você está querendo é mais do que apenas distribuir o sinal. Você quer tocar fones em cada distribuição, então precisa de mais potência e precisa achar um amplificador que possa fornecer isso e o LM386 é barato e adequado (apesar de ter só uma unidade em cada ci). Dificilmente você vai achar mais do que 2 amplificadores adequados pra sua aplicação no mesmo encapsulamento. 

Esqueci de mencionar que este amplificador de distribuição não é para distribuir o sinal mono de guitarra, mas sim o sinal estéreo da minha mesa de som.

É vai ter que mudar o layout e colocar mais cis, não vai ter jeito.

[Heldinho]

Fiz um teste na Protoboard apenas para tirar a curiosidade.
Fiz um teste com um buffer com o RC4558 mas dessa vez coloquei o capacitor na saída (pois não estou utilizando fonte simétrica) E o som parou de rachar.
Em algum lugar perdido na internet eu lí que os TL072 conseguem tocar fones de ouvido com mais ou menos 60mw na saída.

Mas como você disse, eu corro o risco de pifar de uma hora pra outra. E também não testei ligando essa saída do RC4558 (após o capacitor) na entrada do LM324.

Precisaria também de outro capacitor na saída do LM324, certo? Só caso eu queira fazer um teste.

[xformer]

Precisa ver qual era a impedância do fone pra conseguir 60mW com o TL072 (a potência vai depender muito da impedância do fone). Acho pouco provável você conseguir isso com seu fone de 60 ohms, pois iria precisar de quase 2Vrms na saída do TL072 (com 9V de alimentação).

Sobre o LM324, quando você lê o título na datasheet tá escrito: Low Power Quad Operational Amplifier

Ainda bem que testou com fones baratos, pois você estava injetando nível DC neles (sem o capacitor) e poderia queimar o Koss.

[Patines]

Se quiser usar TBA820 ou TBA820M tenho uma pá aqui.  Esses se prestam pra ampli de fone.

  T+