Tensão de Saída do PreAmp / Potência do Power

[rafaperotto]

E aí pessoal,

Estou olhando umas opções de power SolidState (inicialmente) pra montar (ou eventualmente até comprar pronta), pra usar junto com o pré Fender Twin (projeto bem tradicional aqui do forum), só que estou me deparando com algumas dúvidas quanto as especificações dos CI's de power (LM's e TDA's). Gostaria de tentar entender melhor a relação entre as variáveis, então segue algumas perguntas:

1) As placas prontas de power que vendem no mercadolivre costumam anunciar pela potência, inclusive relacionando a potência à tensão de alimentação. Mas pelo que entendo, isso só dá uma indicação do máximo que eu consigo atingir antes de clipar (ou sobrecarregar) o power, certo? Entendo que a variável importante mesmo para as definições é o ganho (closed loop voltage gain), certo? Afinal, se eu sei a tensão que eu consigo na saída, e sei a impedância do falante, logo eu calculo a corrente e a potência (e então, comparo isso com os limites do datasheet do CI). Correto?

2) Praticamente nenhuma placa de power dessas informa o ganho, e por isso eu pretendo definir eu mesmo os valores dos componentes para soldar na placa. Aí fica a segunda dúvida: A definição de ganho pra esses CIs de potência é aquela tradicional relação do valor de 2 resistores tipo de opamp na configuração amplificador inversor, certo?

3) Aí que vem a dúvida principal. Qual a saída de tensão tradicionalmente obtida em um pré? (se é que isso é pelo menos um pouco padronizado)? Simulei o circuito do pre fender twin no Multisim e (pelo menos se a impedancia de entrada do power for alta, tipo 1M), chego a ter uma saída na casa dos 50V (110V p/p) se colocar o volume no 10. Já com as modificações que o projeto indica para quando se usa um power solidstate (mudar o R5 e o pot de volume), essa tensão fica em torno de 10V (20V p/p). Gostaria de saber o motivo dessa diferença? Normalmente os powers valvulados utilizam ganhos menores, precisando de um input maior? Ou a é a diferença de impedância de entrada que faz termos essa diferença? Ou eu que errei algo no meu modelo no simulador?

4) Pra finalizar, se essa tensão de saída do pré for bem padronizada, aí sim posso quase contradizer o que escrevi no item 1. Porque, sabendo ao certo a tensão entrando no power, aí eu posso tranquilamente especificar ele pela potência (o resto é tudo implícito, e fácil de calcular).

5) Uma depois de finalizar (uma saideira!): Minha ideia é montar algo em torno de 40 a 50W. Alguma preferência de CI de potencia, por questões de qualidade? LM's ou TDA's? Preferência pelos classe AB ao invés de D?

Valeu pessoal!

[edyguitar]

Não sei te responder nada a respeito de tudo que você disse, apenas recomendar um Ci na faixa de potencia que quer. entre 40W e 50W as melhores opções são o LM3886(56W), TDA7294(75W), TDA7295(50W) e TDA1514A(40W)
sendo que destes, apenas o LM eu nunca vi sendo usado em amplificadores de guitarra, ja o TDA1514A é usado no Marshall valvstate 8040 e o TDA7294 muito utilizado nos meteoro de 50W.

[Matec]

1) As placas prontas de power que vendem no mercadolivre costumam anunciar pela potência, inclusive relacionando a potência à tensão de alimentação. Mas pelo que entendo, isso só dá uma indicação do máximo que eu consigo atingir antes de clipar (ou sobrecarregar) o power, certo? Entendo que a variável importante mesmo para as definições é o ganho (closed loop voltage gain), certo? Afinal, se eu sei a tensão que eu consigo na saída, e sei a impedância do falante, logo eu calculo a corrente e a potência (e então, comparo isso com os limites do datasheet do CI). Correto?

Correto.

2) Praticamente nenhuma placa de power dessas informa o ganho, e por isso eu pretendo definir eu mesmo os valores dos componentes para soldar na placa. Aí fica a segunda dúvida: A definição de ganho pra esses CIs de potência é aquela tradicional relação do valor de 2 resistores tipo de opamp na configuração amplificador inversor, certo?

Em parte correto. A maioria das montagens com chipamps é feita com a configuração de amplificador não inversor, logo o ganho é definido como o de um amplificador inversor +1.

3) Aí que vem a dúvida principal. Qual a saída de tensão tradicionalmente obtida em um pré? (se é que isso é pelo menos um pouco padronizado)? Simulei o circuito do pre fender twin no Multisim e (pelo menos se a impedancia de entrada do power for alta, tipo 1M), chego a ter uma saída na casa dos 50V (110V p/p) se colocar o volume no 10. Já com as modificações que o projeto indica para quando se usa um power solidstate (mudar o R5 e o ? ? ? volume), essa tensão fica em torno de 10V (20V p/p). Gostaria de saber o motivo dessa diferença? Normalmente os powers valvulados utilizam ganhos menores, precisando de um input maior? Ou a é a diferença de impedância de entrada que faz termos essa diferença? Ou eu que errei algo no meu modelo no simulador?

Não existe nenhuma regra para normatizar a tensão de saída de um pré. O que se necessita é que o sinal vindo do pré consiga conduzir o amplificador à sua potência máxima.

Os amplificadores valvulados tem um ganho global relativamente reduzido, isso principalmente por conta do transformador de saída, que é um transformador redutor de tensão. Para conseguir os 20vrms sobre um falante de 8ohms e fornecer 50wde potência, a tensão no primário do OT pode ter que chegar à mais de 400vrms.

Nesse ponto um amplificador transistorizado precisa de um sinal de entrada muito menor para conseguir a mesma potência.

4) Pra finalizar, se essa tensão de saída do pré for bem padronizada, aí sim posso quase contradizer o que escrevi no item 1. Porque, sabendo ao certo a tensão entrando no power, aí eu posso tranquilamente especificar ele pela potência (o resto é tudo implícito, e fácil de calcular).

Se você vai fazer um amplificador para guitarra, dificilmente terá algo muito padronizado, em certa hora alguns ajustes precisarão ser feitos.

5) Uma depois de finalizar (uma saideira!): Minha ideia é montar algo em torno de 40 a 50W. Alguma preferência de CI de potencia, por questões de qualidade? LM's ou TDA's? Preferência pelos classe AB ao invés de D?

Isso o edyguitar já respondeu

 

[Finck]

As sugestões de chip que o Eddyguitar indicou seriam minhas escolhas também.

Mas deixo um alerta: esses chips tem proteção contra sobreaquecimento, o que é bom, mas implica em que você terá que tomar bastante cuidado para dimensionar o dissipador (vai ser gigante), ou haverá o risco do amplificador ficar "desarmando" (e isso sempre vai acontecer na hora errada).

[rafaperotto]

Pessoal, valeu pelas respostas. Ajudaram bastante a entender com o que eu preciso me preocupar.

Aliás, se alguém encontrar esse link procurando para tirar dúvidas, achei esse link muito interessante, mostrando o passo a passo de cálculo de um power com LM3886:
http://www.circuitbasics.com/design-hi-fi-audio-amplifier-lm3886/

Agora, uma outra dúvida, e entre esses CI's de potência, ou montar o power com TIP41 / 42? Alguma vantagem em utilizar os TIP? ou é só mais trabalho?

Uma pequena alteração de lógica, como vou montar um 2x12, decidi montar 2 powers separados, cada um com uns 20W, e cada um tocando um dos falantes. como pretendo usar falantes diferentes, eu vou poder ligar e desligar cada um dos powers, escolhendo o falante a ser usado (ou ligar os 2 juntos pra ter os 40W).

Valeu pelas respostas!

[Finck]

Penso que um amplificador discreto é mais parrudo (no sentido de ser mais resistente aos rigores da vida...) e flexível.
E pode ter som e potência muito bons, se for um projeto bem feito.

Já os chips são práticos em termos de montagem. Mas se o som não te agradar, não tem muito onde mexer. Claro que tem alguma brincadeira possível,  mas não igual aos discretos. Menos flexíveis também em termos de alimentação, há limites bem rígidos de tensão que você pode prover. E há o fato de estar tudo empacotado, que sacrifica a dissipação de calor, deixando o conjunto menos adequado para aplicações extremas. O dissipador necessário, via de regra, custa bem mais caro que o chip.


De qualquer forma,  tenho para mim que quando se vai usar uma potência solid state, se busca algo que apenas reproduza o timbre gerado no pré, sem introduzir grande coloração.

[xformer]

Agora, uma outra dúvida, e entre esses CI's de potência, ou montar o power com TIP41 / 42? Alguma vantagem em utilizar os TIP? ou é só mais trabalho?

Amplificadores de potência em cis tem a vantagem de serem mais compactos e precisarem de menos componentes externos. Além disso a maioria tem incorporados internamente a proteção contra curtos na saída, proteção térmica e melhor rejeição ao ripple da fonte, coisas que nem sempre estão implementados em projetos de amplificadores com componentes discretos e que os iniciantes nem sempre conseguem identificar olhando o esquema pra saberem se tem ou não estes recursos.  Além disso um amplificador com componentes discretos precisa de um layout bem feito, a chance de queimar componentes é maior, podem ser menos estáveis e precisam de mais atenção na montagem (térmica e sua compensação na polarização).

Mas no caso de se necessitar de muita potência (>200W) é muito difícil achar algum ci que atenda a esse quesito, ou seja a opção é montar o amplificador de potência com componentes discretos.