Circuito do amplificador do subwoofer:uma maneira completa de melhorar a qualidade do som

Você está procurando uma maneira de obter um som baixo sem ruído e de alta qualidade? O que você precisa é de um circuito amplificador de subwoofer. Não só é compacto, mas também barato de construir. Além disso, ele pode servir seus gadgets ou sistemas de forma durável.

Um driver de subwoofer

Fonte; Wikipédia

Hoje, vamos projetar um circuito amplificador subwoofer/estéreo que produz sinais de áudio de baixa frequência variando de 20Hz a 200Hz. Além disso, a potência de saída de som é de 100W e usa uma carga de alto-falante de 4 ohms para sua operação.

1. O que são circuitos amplificadores de subwoofer?

Circuitos amplificadores de subwoofer são alto-falantes que produzem sinais de áudio de baixa frequência. Em outras palavras, eles garantem que a qualidade dos graves do seu alto-falante aumente amplificando os sinais de áudio de entrada. Da mesma forma, eles eliminam qualquer distorção harmônica.

Um exemplo de subwoofer é o subwoofer passivo. Ele recebe energia de um amplificador externo, mas também possui um design do tipo gabinete de alto-falante.

Um alto-falante

Fonte; Wikipédia

2. Princípio do circuito do amplificador do subwoofer

O princípio de um circuito amplificador de subwoofer envolve amplificar os sinais de áudio de baixas frequências.

• Primeiro, o amplificador filtra o sinal de entrada de áudio para eliminar os sinais de alta frequência.
• Em seguida, um amplificador de tensão amplifica os sinais de baixa frequência.
• Depois, várias configurações aumentam o sinal de baixa tensão para um nível necessário.
• Por último, um transistor converte a versão amplificada de um som de baixa frequência em sinais de potência. Eventualmente, os sinais de energia produzem baixo/estrondo alto e ruído mínimo.

Dica profissional

• Para melhor acoplamento ao volume de ar da sala e melhor eficiência, posicione o alto-falante do subwoofer em um canto.
• Além disso, use variações de gabinete para ajudar a reduzir os requisitos de potência do amplificador e aumentar a eficiência da unidade do subwoofer.
• Em uma conexão pessoal, certifique-se de usar antivírus para verificar seu dispositivo e reduzir as chances de dispositivos infectados.

Amplificador de subwoofer de 100 watts

Diagrama de circuito

O diagrama de circuito de um amplificador de subwoofer de 100 watts

Componentes do circuito

De acordo com o diagrama acima, podemos ver que os componentes para fazer um circuito amplificador estéreo de 100 Watts incluem:

• Fonte de alimentação dupla – +/-30V
• T1 – 2N222A
• T2, Q3 – DICA41
• Q4 – TIP147, PNP
• R1, R2 – 6K
• R3 – 130 mil
• R5 – 15 mil
• R6 – 3,2 mil
• R7 – 300 ohms
• R8 – 30 ohms
• R9, R10 – 3K
• D1, D2 – 1N4007
• C3, C5, C6 – 10uF, eletrólito
• C4 – 1uF, eletrólito
• C1, C2 – 0,1uF, eletrólito

Dependendo dos componentes, teremos ideias de subcircuitos de amplificadores que também serão úteis durante seu projeto de amplificador.

Design de filtro de áudio

Para o primeiro projeto, você usará um amplificador operacional LM7332 para construir um filtro passa-baixa Sallen-Key.

Uma topologia de filtro Sallen-key

Fonte; Wikipédia

Agora, vamos supor que a frequência de corte seja 200 Hz e o fator de qualidade seja 0,707. Além disso, vamos ter o número de pólos igual a um e os valores C1 e C2 igual a 0,1uF.

Portanto, para encontrar um valor semelhante de R1 e R2, podemos usar a fórmula abaixo substituindo valores conhecidos.

R1 =R2 =Q/(2*pi*fc*C2)

O valor resultante para cada resistor é 5,6 K. No entanto, vamos nos contentar com 6K para R2 e R1 para melhor precisão.

Não incluiremos os resistores no terminal não inversor para o filtro passa-baixa ajustável. É porque queremos um filtro de ganho de malha fechada e não um que tenha um curto no terminal de saída.

Projeto de pré-amplificador

Em um projeto de pré-amplificador, aplicaremos a operação classe A do transistor 2N222A.

(transistores)

Precisamos ainda de uma tensão de alimentação de 30V, um resistor de carga de 4 ohms e uma potência de saída de 100W.

Podemos ter uma tensão quiescente de coletor, metade da tensão de alimentação (15V) e uma corrente quiescente de coletor de 1mA. Então, ao calcular o valor do resistor de carga, ele deve ser igual a 15K.

R5 =(Vcc/2Icq)

A corrente de base é, I_b =Icq/h_fe

Se substituirmos o valor de AC ganho/te na fórmula acima, a corrente de base deve ser 0,02mA. Da mesma forma, eu_b ou corrente de polarização é muitas vezes dez vezes a corrente de base. Portanto, totaliza até 0,2mA.

Além disso, a tensão do emissor/Ve, aproximadamente 12% da tensão da fonte de alimentação, está em 3,6V. Agora você pode obter a base Vb/tensão adicionando 0,7 a Ve, ou seja, 4,3 V.

A fórmula abaixo ajuda a obter os valores de R4 e R3;

R3 =(Vcc – Vb) I_viés e R4 =Vb/I_viés

Se substituirmos os valores, R4 será 22K enquanto R3 será 130K.

A resistência do resistor do emissor (Ve/Ie) está em 3,6K, valor compartilhado por R7 e R6.

R7 atua como o resistor de feedback e funciona para diminuir o efeito de desacoplamento de C4. Para obter apenas o valor de R7, calculamos os valores de ganho e R5, que é 300 ohms. Portanto, o valor de R6 se torna 3,2 K.

Finalmente, o valor de C4 é 1uF, pois a resistência do emissor deve ser maior que a reatância capacitiva de C4.

Projeto do amplificador de potência

O amplificador de potência AB tem uma operação em modo classe AB que utiliza transistores Darlington, nomeadamente TIP147 e TIP142. Portanto, os diodos de polarização que você selecionar devem ter propriedades térmicas semelhantes aos transistores, ou seja, 1N4007.

Um diodo 1N4007

Fonte; Wikimídia

3K para o resistor R9 é adequado porque a corrente de polarização baixa requer um valor de resistor de polarização alto. Além disso, o amplificador de potência recebe uma entrada de alta impedância do estágio do driver. Assim, usaremos o transistor de potência TIP41 em uma operação em modo classe A.

O valor de R8 é igual aos valores da corrente do emissor (0,5A) e da tensão do emissor (1/2Vcc- 0,7). O valor final se torna 28,6 ohms, mas neste caso, opte por um resistor de 30 ohms.

O resistor de bootstrap R10 deve oferecer alta impedância aos transistores TIP147 e TIP142. Portanto, 3K é recomendável.

Operação do circuito do amplificador do subwoofer

A explicação passo a passo fornece os fundamentos da operação de um circuito amplificador de subwoofer.

• O filtro passa-baixa Sallen-Key dos designs acima filtra o sinal de áudio. Apenas frequências iguais e abaixo de 200 Hz passam pelo filtro enquanto o restante passa por filtração.
• A entrada de Q1 através do transistor de acoplamento e C3 recebe o sinal de baixa frequência. Como o Q1 opera no modo classe A, ele melhorará a versão do sinal de entrada de áudio em sua saída.
• Então, Q2 converte o sinal amplificado em um sinal de alta impedância antes de passá-lo para um amplificador de potência classe AB.
• TIP147 e TIP142 fornecem um ciclo completo do sinal de saída. Um transistor conduz para um meio ciclo negativo enquanto o outro é para um meio ciclo positivo.
• Além disso, R13 e R11 reduzem as diferenças entre os transistores correspondentes.
• Os diodos mantêm uma distorção cruzada mínima.
• No final, o sinal de saída de alta potência opera um subwoofer/alto-falante com baixa impedância, aproximadamente 4 ohms.

Aplicações do circuito amplificador de subwoofer

Algumas aplicações de um circuito amplificador de subwoofer incluem;

• Para aplicativos de som, você os encontrará principalmente em lugares como shows, música eletrônica ou aplicativos de sistema de reforço. Até mesmo seu carro, alguns cinemas selecionados ou sistemas de home theater possuem um dos circuitos.

(um sistema de home theater)

• Transmissão de longo alcance caso você queira atrair energia para antenas de alto alcance.
• Você pode usá-los como amplificadores de potência para os sinais de frequência mais baixa.

Limitações do circuito do amplificador do subwoofer

Eles compreendem;

• Em primeiro lugar, nossa ilustração de circuito é teórica, com a saída às vezes apresentando distorção, como nos gêneros de música acústica.
• A polarização também pode causar alguma interrupção, pois o circuito do filtro às vezes aumenta o nível CC do sinal de áudio.
• Outras vezes, o circuito não pode remover distúrbios de ruído como alto-falantes convencionais.
• Por último, mas não menos importante, a eficiência do circuito diminui devido aos dispositivos lineares que causam dissipação de energia.

Conclusão

Em resumo, um circuito amplificador de subwoofer é a maneira mais segura de criar um som de baixa frequência. Nosso post destaca as etapas a serem seguidas para obter uma melhor qualidade de aplicação de som. No entanto, se você ainda tiver dúvidas ou precisar de esclarecimentos, entre em contato conosco e entraremos em contato com você.