Amplificador para fones de ouvido 16 Ω Parte 1/2

   Bom  pessoal, tenho um ipod nano 4th 8GB ,o qual comprei e consertei, o aparelho tem alguns problemas, como por exemplo o fato de não ter chave nem potenciômetro para o controle do volume de áudio, além do fato de que esta versão em específico não aceita firmwares não oficiais, ou seja, tenho que usar o itunes (que eu amo).

   Além de suporte fraco ao AAC, que não aceita muitas músicas minhas nesse formato que tocam numa boa no winamp, deixando pra mim o trabalho de converter isso, fora a dificuldade em abrir para trocar as peças e outros probleminhas que achei depois de consertar esse aqui. Traduzindo: odeio essa porcaria! Depois que der mais algum problema nesse aqui ,é lixo, vou me livrar desse aqui e comprar um player decente.

   O problema é que esse aqui ainda está 92% vivo, e descobrir como mudar o volume com aquele sistema tosco de girar pra aumentar o volume é incômodo, além de ter 99% de chance de te deixar surdo! mesmo com o volume máximo limitado.

   A solução que achei foi fazer um amplificador fora, com um sistema de controle de volume de gente, pra quem não quer economia tosca de chaves nem nada disso, com um potênciômetro, forma velha mas que funciona bem.

   Como o conector do treco é uma caca não padronizada, difícil de se achar na sua forma completa, com todos os pinos e com zilhões de sinais inúteis, não dá pra pegar a alimentação dele, a idéia foi então
colocar uma bateria de lítio no amp e 1 jacks P2 para a saída no fone e um plug P2 onde entra o som.

   Depois de procurar um pouco no meu estoque de componentes achei um TDA2822 no meio dos ci's analógicos, este CI é muito usado em caixinhas de som para PC e rádios à pilha, opera a partir de 3V e é bem fácil de achar, são dois amplificadores operacionais num encapsulamento de 8 pinos.

   Para ter parâmetros como ganho, liguei o ipod num fone de 16Ω ao osciloscópio no volume máximo o qual limitei, medi com um osciloscópio, no final das contas uma potência de 0,600mW em cada um dos canais.

   Com isso em mãos calculei o ganho e demais componentes, montei na protoboard, mas o resultado foi péssimo, havia uma distorção harmônica acima de 1% ,segundo meu ouvido, já experiente no campo de som ambiente, distorção que ocorria principalmente abaixo de 1kHz, mesmo fazendo todas as alterações possíveis nesse circuito, nada funcionou como eu precisava, daí desisti de usar esse CI.

    Depois disso, verifiquei quais pares complementares de transistores bipolares eu tinha sobrando, cheguei nos BC179B e BC109B, que por sinal tem encapsulamento metálico, o que diminui a temperatura máxima (menor resistência térmica) nesses componentes, em relação aos de encapsulamento plástico.

    Vendo os datasheets, escolhi um ponto de operação preliminar e coloquei um amplificador em classe AB para simular, verificar a performance e mudar alguns componentes para terminar o projeto.

     Como a bateria é de pouca carga, 240mAH, o conjunto dos dois amplificadores não podia consumir muito, então fiz mais algumas simulações para verificar uma condição com durabilidade de bateria maior que 8 horas e, ao mesmo tempo uma distorção harmônica total (THD) baixa. O cicuito final foi o abaixo, para um canal:

   Onde o 3V3 vai conectado diretamente à bateria, nas simulações foram testados valores de 3.3V à 4.2V, para verificar se em nenhum caso a THD não fosse absurdamente alta dentro da faixa de potência que estipulei, menor que 0,600mW.

   O circuito é bastante simples, mas de propósito, já que eu não posso carregar uma caixa enorme no bolso, logo quem sofreu com isso foi o rendimento, que já é baixo devido ao fato de que este amplificador tem THD baixa e com poucos componentes, logo mesmo sem sinal algum, há uma corrente quiescente considerável no circuito, como curiosidade, para 15mW potência de saída com THD=1%, o rendimento é de apenas 28%, apenas um pouco maior que o máximo da classe A com acoplamento capacitivo.

    Como o rendimento é baixo nessa potência, recalculando para a potência de operação (menor que 0,600mW), o valor fica ainda pior, ou seja, a corrente quiescente é alta, de 13mA por canal (de propósito, para diminuir a distorção crossover), o valor não é exato para toda montagem, já que a temperatura altera esse valor, assim como as diferenças entre lotes de transistores.

    Com o auxílio de umas simulações, um gráfico de THD x Potência foi criado, para a potência em que devo usar, entre 0,300mW e 0,500mW, ambas @ 1kHz, o sistema tem um ótimo resultado, comparando com outros tal como outros amplificadores em circuito integrado como os TDA2002, TDA2005 e TDA2822.


       Outro gráfico interessante é o de THD x Frequência, teste importante, já que verifica se não ocorrem frequencias onde o amplificador funciona de forma ruim, os pontos foram tirados para potência de saída de 0,400mW.


    Verifiquei também a resposta em frequencia do amplificador, onde para frequências acima de 1kHz ela é praticamente plana, e abaixo disso tende a atenuar os sinais de frequências mais baixas, problemas causados em parte pelos capacitores, mas que será resolvido com o ajuste do equalizador.

    Depois de fazer tudo isso montei em protoboard e tudo deu certo, em ambos os canais, nem se compara ao amplificador com o TDA2822...

   Assim que me chegar essa PCB e sobrar um tempo num fim de semana monto a placa e mostro resultados na parte 2!

   Bom pessoal, por enquanto é só!
  
   Comentem!

3 comentários:

Wurs disse...

Nossa cara! Esta eu quero ver. Fico no aguardo da foto.
Vai acabar com a forma "compacta" do Ipod eim? O senhor Steve Jobs teria um treco ao ver isso, ahhahah. Vai parecer um Walk-tok.

Arao H. F. disse...

Hahaha aguarde!!

Claudio Souto da Silva disse...

Olá, muito legal esse seu post, parabéns, também tenho um blog caso queira dá umapassadinha lá, sou novato aqui e também quero ajudar que precisa. Um abraço e muito sucesso.

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