Amplificador de áudio 12 - 30v

[Neto]

 Boa tarde.

 Estou tentando finalizar um amplificador usando os transistores tip 41 e tip 42 projetado para ser alimentado de 12 até 30v com uma fonte assimétrica.
 Depois de corroer a pcb, fiz a montagem corretamente e funcionou, entretanto me pareceu bastante distorcido.
 como não tenho fonte de bancada, fiz os testes da seguinte maneira:

 Peguei uma fonte chaveada de 12V e 2.0A e o som ficou distorcido (pior que o kit de caixas que já vem com o computador);

 Depois peguei uma fonte de 19V a 3,12A de notebook e a distorção melhorou um pouco, porém apareceu um pequeno ruido.

 Nesses dois casos usei o computador para gerar sinal de audio (não tinha outra coisa) e deixei o volume do sinal a cerca de 25%, não aumentei mais que isso visto que a distorção já era bem presente no som.

 Continuei com os testes fazendo inspeções visuais e observando a temperatura dos transistores, considerando que a causa da distorção poderia ser tensão insuficiente (neste ponto percebi que isso parece um tanto contraditório visto que a distorção se dá com a saturação ou seja mais tensão).

 Depois achei na minha sucata uma fonte chaveada de 32V e 900ma. Como excede em 2V apenas a tensão de alimentação, imaginei que para um teste rápido poderia ser usado, mas logo apos a um breve momento vi que os transistores se aqueceram, coisa que não aconteceu com as outras fontes.
 Retornei com as fontes de tensão mais baixa e vi que os transistores se aqueciam imediatamente. Então acredito te-los queimado, porém fiquei sem entender... Será que só os 2V fizeram tanta diferença a ponto de queimar?
 
 Bom, amanha vou comprar mais 2 tip 41 e 42 para continuar, mas gostaria que a comunidade me ajudasse nesses 2 problemas. O primeiro em saber o motivo da queima dos componentes e o segundo em saber o motivo do sinal distorcido na saída (muito alem do aceitável).

Algumas observações:

 1º - Na casa de componentes só tinham os tips 41 e 42 C, olhei no datasheet e eles suportam ate 100V.
 2º - O projeto tem ajuste de bias feito através de um trimpot de 1k.
 3º - Utilizei 2 falantes, tudo que sei deles e que: são iguais, têm 4 ohms cada um e têm um diâmetro de 10 a 11 cm (são falantes pequenos).  Fiz testes com 4 e com 8 ohms, utilizando eles em serie, mas não notei nenhum diferença expressiva, tanto em resposta do som como em funcionamento dos transistores (Não notei diferenciação térmica).

 Aqui estão o layout e esquema do projeto:


 Peguei esse projeto na internet mas não estou seguro quanto as regras em postar o nome da pessoa que disponibilizou, caso algum membro possa me esclarecer sobre isso, depois posto o nome dele. (O próprio rapaz disponibiliza o projeto gratuitamente para todos, só precaução mesmo!)
 
O projeto parece ser bem simples, mas como sou iniciante estou tendo essas dúvidas. Espero que alguém possa me ajudar!

 Apesar de ter lido as regras do fórum, já peço desculpas adiantadas se cometi algum erro, pois mesmo sendo membro a algum tempo, venho aqui mais para consultar e este é meu primeiro tópico.

 No mais, gostaria de desejar a todos um próspero 2019!

[A.Sim]

Hay kay hay hay...

Projeto deficiente. O ponto quiescente da saída é determinado por praticamente todos os componentes do circuito, em especial, Q2 ( ganho e Vbe ) e R7, além da tensão de alimentação. Não vai funcionar bem. O multiplicador de Vbe ( Q3 ) permite obter menos de 2 Vbe entre as bases de Q1 e Q4. Esse fato mais a incerteza quanto à tensão quiescente nos emissores de Q1 e Q4 vai contribuir para a distorção nada desprezível que o colega verificou. Também não tem bootstrap no estágio de saída, o que contribui para limitar a excursão de saída e piorar o cenário quanto à distorção.

Desista do circuito e escolha um que tenha um par diferencial na entrada e bootstrap. O circuito é mais complicado, mas tem mais chance de funcionar.

[Matec]

Neto. Benvindo ao Fórum.

Como o mestre A.Sim escreveu, esse é um projeto deveras deficiente para um amplificador de potência.

Existem outros projetos também simples que serviriam para suas primeiras experiências. Por um acaso esse que você escolheu deve ser um dos piores. 

Procure outros esquemas na internet e vá postando os links. Alguns deles podem ser aproveitados e implementados.
Nós podemos ajudar você a escolher um circuito razoável.

 

[Neto]

Hay kay hay hay...

Projeto deficiente. O ponto quiescente da saída é determinado por praticamente todos os componentes do circuito, em especial, a tensão de alimentação, Q2 ( ganho e Vbe ) e R7. Não vai funcionar bem. O multiplicador de Vbe ( Q3 ) permite obter menos de 2 Vbe entre as bases de Q1 e Q4. Esse fato mais a incerteza quanto à tensão quiescente nos emissores de Q1 e Q4 vai contribuir para a distorção nada desprezível que o colega verificou. Também não tem bootstrap no estágio de saída, o que contribui para limitar a excursão de saída e piorar o cenário quanto à distorção.

Desista do circuito e escolha um que tenha um par diferencial na entrada e bootstrap. O circuito é mais complicado, mas tem mais chance de funcionar.

 A.Sim, Muito obrigado pelo esclarecimento. Assumo ser bastante leigo ainda só que mesmo assim, depois de ligar o circuito, percebi que tinha alguma coisa muito estranha, só que achei que tinha errado em alguma coisa, com os seus esclarecimentos percebi que meu erro foi escolher esse o projeto para por em prática, obrigado!

 Saiba que aceitei com humildade sua sustentação e que com certeza vai me ajudar em projetos futuros. só não entendi o que é "Hay kay hay hay..."

 

[A.Sim]

Ó:

Numa pesquisa rápida, achei este aqui:

 

Não tem par diferencial na entrada, mas tem bootstrap ( C6 e R9 ) e o ponto quiescente é determinado pelo divisor na base de Q1 ( R1 e R2 ). Não tem ajuste de corrente quiescente, mas pode-se pô-lo, removendo o BA315 e R6 e inserindo no lugar o multiplicador de Vbe do circuito inicial ( mas aumente R3 de 1k para uns 2,2k ).

Eu, ainda, dividiria R1 em dois, digamos, 220k e 470k. Passaria R1 para 470k e colocaria um resistor de 220k no lugar do "fio" que une R3 e R1. Isso tornaria necessário colocar um terceiro capacitor de desacoplamento só para o estágio de potência, 100 uF, do terminal de +B para o terra.

[Matec]

A.Sim
Outra coisa que seria necessário nesse circuito é que os transístores de saida fossem pares Darlington ou que houvesse mais um par BD139/BD140 "empurrado" os TIPs.
🙂

[A.Sim]

Eu notei a deficiência do circuito quanto à excitação dos TIPs mas, frente aos problemas indicados, nem me preocupei com ela.

[Neto]

Neto. Benvindo ao Fórum.

Como o mestre A.Sim escreveu, esse é um projeto deveras deficiente para um amplificador de potência.

Existem outros projetos também simples que serviriam para suas primeiras experiências. Por um acaso esse que você escolheu deve ser um dos piores.  

Procure outros esquemas na internet e vá postando os links. Alguns deles podem ser aproveitados e implementados.
Nós podemos ajudar você a escolher um circuito razoável.

 

 Matec, desde já agradecido pela resposta e presteza, Obrigado!
 Esclareço que como iniciante, fui convencido pelo rapaz que disponibiliza o projeto, de que o mesmo seria de fácil construção e entregaria uma qualidade muito boa e os componentes de fácil aquisição. Como todos os componentes, com exceção dos tip's, eu consegui de sucatas que tenho em casa, além da possibilidade de funcionar com um fonte chaveado, vi uma oportunidade de tentar, pois assim este projeto se tornou muito acessível pra mim.

 Não precisa nem perguntar, é claro que eu gostaria de ajuda para achar um projeto para montar!

 Se tiver a possibilidade de usar fontes chaveadas melhor ainda, pois não tenho transformadores bons para amplificadores, os que tenho é de tensão muito alta para projetos pequenos, coisa de 70, 80 e 100v fora que nao tem especificação do fabricante quanto a amperagem deles e fora que também não têm center tape, (geralmente retiro transformadores de estabilizadores, tvs antigas, ou qualquer transformador de médio e grande porte que vejo pela rua eu pego), quando tem center tape não são simétricos entre si.

 Diante disso, esperarei ansioso a ajuda da comunidade para dar inicio a meu primeiro projeto.

 Meus sinceros agradecimentos, Obrigado mais uma vez!
-----

Ó:

Numa pesquisa rápida, achei este aqui

Obrigado A.Sim, vou me debruçar nesse esquemático e estudada-lo, pois alguns termos são novos para mim como "bootstrap". vou procurar pesquisar e vou mostrando meu progresso aqui. De ante mão esse projeto poderia se alimentado com uma fonte chaveada de 12 - 19 - 31 -32V? E não vem a indicação da dissipação em watts dos resistores no esquema, e os capacitores nao vem suas voltagens so a capacitância. Acredito que é uma informação que se pressuponha que a pessoa já saiba, mas se puder ajudar eu agradeço!

[A.Sim]

fui convencido pelo rapaz que disponibiliza o projeto, de que o mesmo seria de fácil construção...

Como todos os componentes, com exceção dos tip's, eu consegui de sucatas que tenho em casa...

além da possibilidade de funcionar com um fonte chaveada...Se tiver a possibilidade de usar fontes chaveadas melhor ainda...

quando tem center tape não são simétricos entre si.

Com certeza, o amplificador que o rapaz montou funcionou - mas com os componentes que ele usou. Basta mudar Q2 e será necessário, pelo menos, reajustar R7. Não é projeto robusto o suficiente para permitir ser copiado.

O circuito que mostrei é quase o mesmo e também pode ser montado com peças de sucata.

Todo amplificador funciona com fonte chaveada. O circuito não é capaz de diferenciar a tensão DC proveniente de uma fonte chaveada daquela proveniente de uma fonte a transformador. Com a vantagem de que a fonte chaveada entrega DC praticamente sem ripple.

Se as duas metades do enrolamento não são iguais, não é "center tap". Quando não se tem o center tap, utiliza-se retificação em ponte, que dá o mesmo resultado e permite aproveitar melhor o transformador.

[Matec]

Olá Neto.
 Aqui tem um esquema de um amplificador muito parecido com o que você montou. A diferença é que nele já estão indicadas as alterações sugeridas anteriormente:



O esquema em si não foi testado por nós, mas é um exemplo de pequenos artifícios que podem melhorar, e muito, o desempenho de um simples circuito como o que você postou.

O circuito Bootstrap, no caso, seria feito pelos 2 resistores  R1 e R2 que polarizam a base de Q3, ligados ao capacitor C2, que está ligado também à saída do circuito.
Esse arranjo lineariza o suprimento de corrente a Q3 o que faz com que diminua bastante a distorção nesse ponto do circuito.

Outro artifício é a ligação em cascata de Q3 e Q5 também conhecida por configuração Darlington. Ela aumenta a capacidade de corrente que Q5 terá disponível, além de aumentar a impedância da base de Q3.

O mesmo acontece com a ligação de Q4 e Q6, mas nesse caso a configuração é conhecida por Compound Transistor.

 

[Neto]

 Realmente existe muito conhecimento aqui!

 Mas, Matec, eu poderia usar uma fonte que me fornece 32V e 900ma para esse projeto que você postou? O risco é muito grande em dar errado?
 E sobre a tensão dos capasitores e capacidade de dissipação em watts dos resistores que nao vem indicando no esquemático? Nada pessoal com o postado pelo A.Sim mas acho que vou montar esse ultimo, pois é  realmente bem parecido com o que tentei fazer. Consigo identificar a config Darlington se encaixando onde falta no esquema que postei e consegui visualizar o circuito bootstrep, vou estudar mais sobre o conceito dele e tambem do Compound Transistor que parece ser o Darlignton ao avesso (abstraiam ).

 Mas uma vez agradecido e hoje mesmo a tarde vou sair para comprar os componentes e tentar montar este que você postou Matec.

 Outra coisa é que estou rodando o nosso Fórum procurando por mais conhecimento, pois vi como sou deficiente na area da eletronica, e caso percebam com a sensibilidade têm, fiquem a vontade para sinalizar um pondo especifico em que eu esteja "tropeçando" e indicar um post, tópico, artigo, literatura ou vídeo com algum conhecimento que irá me ajudar neste projeto.

 Sou só agradecimento e espero um dia ter condições de ajudar os outros como vocês fazem! 

[Matec]

Mas, Matec, eu poderia usar uma fonte que me fornece 32V e 900ma para esse projeto que você postou? O risco é muito grande em dar errado?
 E sobre a tensão dos capasitores e capacidade de dissipação em watts dos resistores que nao vem indicando no esquemático? Nada pessoal com o postado pelo A.Sim mas acho que vou montar esse ultimo, pois é  realmente bem parecido com o que tentei fazer. Consigo identificar a config Darlington se encaixando onde falta no esquema que postei e consegui visualizar o circuito bootstrep, vou estudar mais sobre o conceito dele e tambem do Compound Transistor que parece ser o Darlignton ao avesso (abstraiam  ).

Lembre-se que esse é um projeto pego na internet. Então poderá haver necessidade de ajustes ou algo parecido. No entanto sempre é possível fazer com que o circuito funcione.

Essa fonte deve fornecer algo em torno de 29w contínuos. E esse amplificador provavelmente não chegue aos 15w. A sua fonte deve servir, pelo menos para testes.

Os resistores podem ser de 0,5w de dissipação, exceto os de 0,47R, que é mais fácil achar com dissipação de 5w. R8 pode ser de 1W. Os capacitores podem ser para 50v ou mais. É bom colocar um capacitor de 2200uF /50v entre o +B e o terra para garantir uma melhor filtragem da fonte.

 

[A.Sim]

Nada pessoal com o postado pelo A.Sim mas acho que vou montar esse ultimo, pois é  realmente bem parecido com o que tentei fazer.

O circuito do Matec tem o mesmo problema conceitual do primeiro circuito : a incerteza do ponto quiescente, em função da dispersão de ganho e Vbe de Q2. Olha lá. Q2 é polarizado com corrente fixa, vinda de R3.
-----Matec, meu caro : não tem nada errado no circuito, tipo, um TIP em darlington com outro ? E para um amplificador de apenas 10 W ? ?

[Matec]

O circuito do Matec tem o mesmo problema conceitual do primeiro circuito : a incerteza do ponto quiescente, em função da dispersão de ganho e Vbe de Q2. Olha lá. Q2 é polarizado com corrente fixa, vinda de R3.

Matec, meu caro : não tem nada errado no circuito, tipo, um TIP em darlington com outro ? E para um amplificador de apenas 10 W ? ?

Caro A.Sim. Na minha simples opinião, o amigo Neto está fazendo suas primeiras experiências com circuitos eletrônicos. Eu mesmo não faria montagens assim ou indicaria, como sendo um bom projeto.

No caso dos detalhes que você citou, eu ainda teria mais alguns pitacos para dar no circuito acima. Mas entendo que, caso o Neto queira realmente aprender, ele terá também que se deparar com problemas comuns dos amplificadores em geral, como ajuste de Bias, offset de saída, polarização do VAS, ganho do sistema, resposta de frequências, distorção harmônica, etc.

 

E sim, concordo que no caso, um par de BD139/140 seria melhor que os TIPs para a excitação do par de saída. E que a polarização do Vas por R3, poderá ou não, ser precisa.


Poderíamos também procurar um outro circuito com todos os requisitos que tornam um amplificador totalmente estável.

 

[Neto]

 Acabei de chegar com as os componentes, nem tomei banho e já vim ver o Fórum quando me deparo com o poste do A.Sim   

 Matec, o que eu faço com isso??   


 Olha ai o famigerado sem os tips que tirei da placa depois que aqueceu