CAG de Audio com FET BF245B

 

Um circuito de CAG consegue estabilizar o nível de saída de áudio independente da variação do sinal na entrada do circuito. Muito bom para controlar o nível de músicas em MP3 que são gravadas com níveis baixos ou alto demais.

Este circuito usa amplificadores operacionais de fácil acesso, como 741, TL072, MC4558, que são configurados para um ganho interno de 200 pelos resistores R7 e R3. Os resistores R1 e R2 fazem o divisor de tensão para polarizar o ampop no modo fonte única. O nível do sinal de saída é controlado pelo FET que está em paralelo com R4 e pelo sinal de saída do ampop que é retificado pelos diodos D1 e D2 e filtrado pelo capacitor eletrolítico C5 e injetado no gate. R5 e C5 tem a função de colocar o gate no nível de terra e fazer a constante de tempo para atuação do circuito de controle.

O sinal de entrada é feito via C6 e R6  e a impedância de entrada é dada pelo resistor R8. O sinal que chega na porta não inversora é dividido pelos resistores R6 e R4 que está em paralelo com o FET. Quando o FET está em corte, a divisão fica pela metade, mas quando ele está saturado, a resistência dreno-fonte fica muito baixa e, praticamente, anula o sinal que chega na porta do ampop. Se o nivel do sinal de entrada ficar dentro da faixa de controle do circuito, a saída vai permanecer estável, independente da variação do sinal de entrada. O sinal de saída do circuito é controlada pelo potenciômetro P1.

O FET é controlado porque o Source está ligado ao divisor  da tensão Vcc, e o gate está ligado no terra pelo resistor R5, portanto, Vgs vai ser igual a Vcc/2. Se Vcc for igual a 9V, Vgs será igual a 4,5V e esta tensão coloca o Fet em corte, deixando passar todo o sinal para a entrada do ampop. Se a tensão no gate começa a subir devido a um aumento no nível do sinal de entrada, a saída do ampop aumenta e o nível  da tensão retificada pelos diodos aumenta também.  A tensão de controle Vgs vai diminuir porque ela é uma diferença entre a tensão de Source e Gate (Vgs) e isso provoca um aumento da corrente no Fet. Este aumento será devido a diminuição da resistência Rds que está em paralelo com R4, forçando uma maior atenuação do nível do sinal de entrada.

Exemplo: Vd = 4,5V e Vg = 3V, logo Vgs = 4,5 - 3 = 1,5V. Lembre-se, quanto menor o Vgs, maior é a corrente Id até o Fet saturar. (Fet tipo N).

Na saída pode ser colocada a chave S1 que permite a inserção ou não do CAG. Um ponto importante de qualquer circuito com ampop é o capacitor C2 de 100nF que deve ficar bem próximo do terminal de alimentação do ampop para evitar ruídos.

Placa do circuito para montagem

Analizador de Distorção Harmônica (THD)

O QUE É THD E POR QUE ELA É IMPORTANTE?

Em um amplificador ideal, o sinal de saída deve ser uma cópia ampliada do sinal de entrada. No entanto, na prática, circuitos eletrônicos alteram a forma de onda do sinal, ou seja, eles distorcem a informação recebida. Existem diferentes formas de distorção, porém a principal delas é a distorção provocada pela não linearidade dos amplificadores, ou seja, uma relação de ganho entre entrada e saída que não é constante em todas as condições.

A falta de linearidade do amplificador introduz no espectro do sinal componentes harmônicas, ou seja, sinais cuja frequência são múltiplos inteiros do sinal de teste. Chamamos isso de distorção harmônica. A THD, ou Taxa de Distorção Harmônica Total, buscar medir essa distorção avaliando a energia dos harmônicos contra a energia do sinal fundamental (de teste). Quanto menor esse parâmetro, melhor a qualidade do amplificador.

Neste projeto foi usado um oscilador ponte de wien, devido a baixa taxa de distorção, um filtro Notch e um multímetro AC.  O oscilador é constituido pelo CI - IC-1, funcionando em 1Khz com uma pequena variação dada pelos potenciômetro P1. (faixa de 610 a 1280 Hz). A saída é ajustada em 500mv rms por P4.

O filtro Notch é construído usando o CI TL072 (IC-4)  e dá uma rejeição de 60dB em 950Hz. O medidor AC foi desenvolvido usando um TL081 (poderia ser um TL071) com controle de offset.

Neste projeto experimental foi medido inicialmente o sinal com uma montagem de um medidor de AC até 100Khz em um miliamperímetro. Mas o erro foi grande devido ao fato que a onda não é  senoidal perfeita e portanto, a leitura rms apresentava erros. Para corrigir isso, foi necessário que a medida fosse  feita por um multimetro True RMS.

Como é feita a medida

O aparelho tem um conector (J1) para saída do sinal do oscilador de 1Khz, que será conectado na entrada do amplificador em teste. A saída do amplificador é ligada nos bornes (J2) do sinal de entrada e tem um resistor  de 8 ohm x 25W fazendo a carga para o amplificador. 

Passe a chave SW1 para a função "Setar" e aumente o volume do amplificador para 3/4 do máximo,  ajuste o potenciômetro P6 (no painel) para uma leitura de 1.000mVrms no multimetro True rms conectado nos bornes DVM.

Passe a Chave SW1 para "Medir" e então o sinal do amplificador agora vai passar pelo filtro Notch que eliminará o sinal de 1Khz, deixando só os sinais dos harmônicos gerados. Ajuste o potenciômetro P1 (no Painel) para uma menor medida possível eliminando ao máximo o sinal de teste de 1Khz. Este sinal restante é a soma dos níveis dos harmônicos gerados no amplificador e será medido no multimetro True rms.

Com uma matemática simples, divida o valor dado  na posição "Medir" pelo valor dado na posição "Setar" e depois multiplique o valor dado por 100 para achar o resultado em porcentagem.

Exemplo: Posição SET -----> valor = 1.000mVrms

                 Posição Medir ---> valor = 12 mVrms

                 THD = (12mV/1000mV)*100 = 1,2%

No meu protótipo eu deixei o medidor AC porque a placa já estava pronta, mas não será necessário se for usado um multimetro True rms (maior precisão).

Detalhes

Os diodos dz1 e dz2 no oscilador é para estabilizar o nível de saída do oscilador. Com um osciloscópio, ajustar P3 para melhorar a forma da onda. O ajuste deve ser bem próximo de quando a oscilação se extingue.

No conector J2, onde entra o sinal vindo do amplificador, tem um atenuador ATT que diminui a tensão em 10x, caso se utilize um amplificador de maior potencia. Neste caso, coloque uma carga de maior potencia (R12).

Nos pinos de alimentação +/- dos CIs, coloque capacitores cerâmicos de 100nF para eliminar oscilações e ruídos.

                                                             Placa: 120 x 100 mm

 Arquivos do projeto

Mixer de Áudio - Dois canais de Linha e 2 de Microfone

MIXER DE ÁUDIO DE 2 CANAIS DE LINHA E 2 MICROFONE

Mixer de áudio de 2 canais de microfone e dois de linha com equalizador

A montagem ficou meio esquisita porque primeiro fiz o mixer, aí resolvi colocar um equalizador para melhorar o som e depois montei um bargraph stereo. Então ficou cada ccto numa placa diferente.

Mas o resultado foi ótimo, funcionou muito bem.

Mixer

Equalizador de tons

Bargraph stereo

                                                                                                                 É isso!