FM_2208
Class AB Low Cost Discrete Power amplifier

Antes de descarregar o esquema leia os termos de compromisso.
Diagrama Elétrico
PCB
Power Supply
Chapeado
Circuito opcional - Chapeado


         O FM_2208 é um projeto simples, com desempenho honesto e de fácil construção.
          Embora de forma discreta, minha filosofia de projeto está presente no FM_2208, isso contribui para um som mais definido, natural e com menor distorção por intermodulação de transientes, o qual deverá agradar àqueles que o construírem.
          Ao ser alimentado com fonte estabilizada o amplificador fornecerá 25W RMS sobre 8 ohms, com distorção harmônica inferior a 0,05% à 20kHz (<0,012% à 1kHz -25W e, <0,005% -1W). Se considerarmos a máxima potência, antes que ocorra o ceifamento da senóide, teremos aproximadamente 34 Watts. Certamente, cargas de 4 ohms podem ser utilizadas, neste caso a potência dobrará. Utilizando fonte não estabilizada, a potência máxima dependerá, em parte, do fator de regulação do transformador.
          Dois canais do FM_2208 formarão um amplificador estéreo com potência total de 50 Watts RMS em 8 ohms.
          O protótipo apresentou fator de amortecimento (damping factor) de 1360, considerando uma carga de 8 ohms (freqüência de 100Hz e fonte não estabilizada).

Resposta de freqüências

 


   Classificação:
   Amplificação classe-AB, por diferenciamento da corrente.



   Especificações técnicas:

   Médias das características mensuradas nas unidades do 2208 analisadas.
 
Continuous Output Power, 20Hz-20kHz
and THD  <0.05%. . . . . . . . . . . . . . .
   25W per channel into 8 ohms
Frequency Response . . . . . . . . . . . . .    0,76 Hz - 330 kHz  -3 dB (1W)
THD: 20Hz - 20kHz . . . . . . . . . . . . .    < 0,050 %
THD: 1 kHz 1W- 8 ohms. . . . . . . . . .    < 0,005 %
THD: 1 kHz 25W- 8 ohms. . . . . . . . .    < 0,012 %
THD: 10 kHz 1W- 8 ohms. . . . . . . . .    < 0,010 %
THD: 10 kHz 25W- 8 ohms. . . . . . . .    < 0,027 %
Damping Factor - 100Hz . . . . . . . . . .    >1300
Signal-to-Noise Ratio - 1W . . . . . . . .    90 dB (unweighted)
Signal-to-Noise Ratio - 25W . . . . . . .    103 dB (unweighted)
Input  Sensitivity. . . . . . . . . . . . . . . . .    543 mV for rated output
Input Impedance. . . . . . . . . . . . . . . . .    100k ohms (1kHz)
Output Load Impedance. . . . . . . . . . .    4 to 16 ohms
Offset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    < 0,002 V
Gain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    28 dB
Negative  Feedback. . . . . . . . . . . . . .    28 dB
 


          Componentes

 

          O material empregado na montagem deve ser de boa qualidade e compatível com as especificações encontradas no diagrama esquemático. Para manter o custo dentro do objetivo, optei por não utilizar componentes de custo elevado.

          O resistor ajustável de 10k, VR1, é do modelo 3296W.
          R13, R14 e R28 são resistores de filme metálico com dissipação de 1W.
          R29, R30, R31 e R32 são resistores de filme metálico com dissipação de 2W, ou mais.

          C1, C2, C3, C4 e C14 devem ter isolação para 16 ou 25V.
          C16 e C17 devem ter isolação para 40 ou 63V.
          C12 e C13 são capacitores de mica prateada, poliestireno, ou cerâmico multi camadas, com tensão de isolação de 100V ou mais.
          C5, C6, C7, C8, C10, C11 e C15 podem ser de poliéster metalizado com tensão de isolação de 63V.

           Transistores

           Os transistores dos grupos abaixo devem estar casados em ganho (hfe).

" Q1  Q2 " " Q3  Q4  Q5  Q6 " " Q7  Q11 " " Q8  Q13 " " Q9  Q12 "


          Amplificadores transistorizados, destinados a área de alta-fidelidade são, em geral, construídos com transistores casados. Portanto, esta não é uma exigência apenas do FM-2208, mas de todos os amplificadores transistorizados, em especial daqueles que trabalham com baixa ou média taxa de realimentação negativa.

          Dissipadores de calor:


Foto meramente ilustrativa

          Q14 e Q15 devem estar munidos de um dissipador de calor adequado. Conforme e fotografia demonstra.

          Mosfets são componentes sensíveis à carga eletrostática, sendo que se deve evitar ao máximo tocar em seus terminais.

          Solde Q9 e Q12, bem próximos a PCI (comprimento dos terminais: 4 mm).
          Q10 (2N-2222): No caso especifico do FM_2208, de preferência ao 2N-2222 com encapsulamento TO-92, pois, por ser eletricamente isolado, facilitará sua instalação no dissipador de calor.

          Q16 e 17 requerem um apropriado dissipador de calor.
          É imprescindível que Q10 também esteja em contato térmico com o mesmo dissipador de calor. O uso de pasta térmica de silicone é recomendável.



          Apesar de opcional, é recomendável acrescentar o circuito abaixo.

          Características do indutor:

          15 espiras de fio 0,78mm (20 AWG).
          Diâmetro interno de 13 mm.
          Núcleo de ar.
          Sem espaçamento entre as espiras.


          Instale o circuito, próximo aos bornes de saída do amplificador.

 

          Fonte de alimentação

          A fonte de alimentação aqui sugerida para o FM_2208 é do tipo não estabilizada.
          Para cada canal é necessário um transformador capaz de fornecer (2x) 23V x 3A (max. 25V).
          Uma alternativa para os capacitores de 10mF é conectar 10 capacitores de 1mF em paralelo.
          Os capacitores eletrolíticos da fonte devem ter isolação para 40V ou mais.

 

          Ajuste

          Após concluída a montagem um único ajuste é necessário, o de corrente quiescente (corrente de repouso):
           Importante: Este é um ajuste crítico e deve ser feito com atenção.

          1- gire o trimpot VR1 totalmente no sentido anti-horário até o fim de seu curso;
          2-
não conecte carga à saída do FM_2208;
          3- ligue o circuito e gire VR1 muito lentamente, no sentido horário, até obter uma leitura próxima dos 6-15mV entre os pontos indicados.

          4- observe que a tensão aumentará gradativamente, quase estabilizando, após alguns minutos, próximo dos 60-70mV; se a tensão subir além dos 80mV gire VR1 no sentido anti-horário para deixar essa abaixo dos 70mV.
          5-
Após 15 minutos, ajuste VR1 para obter 65mV (300mA);
          6-
Aguarde mais 15 minutos e reajuste VR1, se necessário;

          O ponto inicial de estabilização térmica dependerá, entre outros fatores, das características do dissipador de calor, bem como da resistência térmica entre este e os transistores. O mais importante é obter uma leitura próxima dos 65mV, com o aparelho já aquecido.
          Após uma hora de aquecimento, sem sinal, o dissipador de calor deverá estar apenas morno, sendo possível tocar confortavelmente sobre o invólucro de Q16 e Q17. A tensão de 65mV deverá estar estável, mas, devido às características de transferência de calor, é aceitável que a tensão oscile lentamente um pouco acima ou abaixo deste valor. Se a temperatura estiver muito alta, é sinal de que o dissipador é pequeno ou, apresenta resistência térmica inadequada.
          A corrente quiescente recomendada é para locais onde a temperatura ambiente esteja abaixo dos 25 graus Celsius.
          Se, a temperatura ambiente exceder 30 graus Celsius, recomendo ajustar VR1 para obter 40-50mV (180-230mA). E, se temperatura ambiente atingir a marca dos 35 graus Celsius (excessivamente elevada para a maioria dos equipamentos eletrônicos) recomendo ajustar VR1 para obter 22-40mV (100-180mA).
          Por medida de segurança, durante o ajuste da corrente quiescente, recomendo conectar uma lâmpada de 100 Watts 127V (ou 60 Watts 220V) em série com a entrada da fonte de alimentação do aparelho.

           É recomendável que ambos canais estejam com ajustes mais próximos possíveis.


          Nota-

          Tenho observado que algumas pessoas, ao divulgarem projetos ou produtos cujo desempenho é similar ou mesmo inferior ao do FM_2208, o têm feito de forma exagerada, apresentando seus aparelhos como sendo de altíssima qualidade, por vezes enaltecendo características que em nada contribuem para a qualidade do som.
          Por não considerar adequado superestimar projetos, prefiro manter a moderação e ser mais realista. Talvez por estar acostumado com projetos mais requintados, pois, nos últimos anos, desenhei e construí vários amplificadores analógicos e digitais, alguns simples, como este que estou apresentando nesta página, outros complexos.

 
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20 de fevereiro, verão de 2004

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