amplificador de uso geral com lm386
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amplificador de uso geral com lm386
AMPLIFICADOR DE USO GERAL COM LM386 Marcos José de Moraes Filho Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Elétrica Uberlândia, Minas Gerais, Brasil [email protected] Resumo - O objetivo deste trabalho é demonstrar a grande praticidade e versatilidade proporcionada pelo circuito integrado LM386, desenvolvido pela National Instruments. É um pequeno amplificador de áudio de baixa potência, ideal para pequenos projetos, podendo ser usado com uma infinidade de fontes de sinal, tais como pequenos sintonizadores, a placa de som do micro ou como amplificador de teste na bancada. Enfim, este trabalho enfatiza uma pequena utilização deste CI como circuito amplificador e vem a servir como modelo de estudo para circuitos mais complexos a partir do momento em que seu funcionamento básico e compreendido. Palavras-Chave - Áudio, Amplificador, Circuito integrado, LM386. AMPLIFIER FOR USE WITH GENERAL LM386 Abstract - The objective is to demonstrate the great convenience and versatility offered by the integrated circuit LM386, developed by National Instruments. It is a small audio amplifier low power, ideal for small projects and may be used with a multitude of signal sources, such as small tuners, sound card or the PC as an amplifier in the test bench. Finally, this paper emphasizes a small use of CI as amplifying circuit and comes to serve as a model for more complex circuitry from the time when its basic functioning and understood. Operação por pilhas Partes externas mínimas Gama de tensão de alimentação larga: 4 a 12V (5 a 18V para a versão LM386-4) Baixo dreno de corrente quiescente: 4mA Ganho de tensão de 20 a 200 Entrada referenciada com o terra Baixa distorção: 0,2% (AV = 20, VS =6V, RL = 8ohms, PO = 125mW, f = 1KHz) Algumas aplicações do LM386: Amplificador de rádio FM Amplificador de mp3 players portáteis Drive de linha Drive de pequenos servos Intercomunicadores Drive para sistemas ultrassônico Sistemas de som de TV Conversor de potencia Para fazer do LM386 um amplificador mais versátil, existem dois pinos (1 e 8) para controle de ganho. Com pinos 1 e 8 aberto o resistor de 1.35k fixa o ganho a 20 (26 dB). Se um capacitor for adicionado aos pinos1 e 8,o ganho pode ser fixado a um valor de 20 até 200. Abaixo segue algumas das configurações e aplicações mais genéricas deste CI: Keywords - Amplifier, Audio, Integrated circuit, LM386. Introdução O circuito integrado LM386 é um amplificador de baixa potência para uso em aplicações de baixa tensão. Ele é fabricado em 4 tipos distintos pelos sufixos, à saber: M-1, N1, N-3, N-4. Dentre eles, o mais comum é o LM386N-1. O ganho é fixado internamente a 20 para manter o mínimo de peças externas, mas a adição de um resistor e um capacitor externo entre os pinos 1 e 8 aumentará o ganho para qualquer valor entre 20 e 200. A potência quiescente drenada é somente de 24 milliwatts (mW) ao operar a 6 volt tornando o LM386 ideal para operação com pilhas. Apresentação do trabalho O circuito integrado LM386 é de fácil aquisição no mercado e se caracteriza pelo baixo custo e pela grande utilidade, além do uso de poucos componentes externos. Algumas características do LM386: Circuito amplificador com ganho fixo de 20 Circuito amplificador com ganho fixo de 200 entrada não utilizada e a massa. O seu valor será igual ao da resistência da fonte. É claro que todos os problemas de offset são eliminados se for feito um acoplamento capacitivo. O resistor ajustável de 10K permite regular o volume sonoro no alto falante, enquanto que a resistência RG fixa o ganho do amplificador. Para valores intermédios de RG, o ganho estará compreendido entre 20 e 200. Abaixo segue o diagrama da pinagem do CI LM386. Circuito oscilador de onda quadrada A dissipação é 1.25W no LM386-4 e de 0.73W nas outras versões. Se a temperatura ambiente ultrapassar 25ºC, então, para uma solicitação máxima do circuito integrado, deve ser prevista uma dissipação térmica tendo em conta uma temperatura de junção máxima de 150ºC e uma resistência térmica junção-invólucro de 80ºC/W para o invólucro DIL8 e de 170ºC/W para invólucro SMD. Pinagem do LM386 Abaixo segue o esquema completo e parcial do projeto exposto neste documento. Diagrama interno equivalente do LM386 Deve-se enfatizar que o LM386, como a grande maioria dos CI’s possui uma ligação um pouco mais complexa do que a exposta em seu circuito eletrônico interno equivalente, o qual tem somente a função de inicialmente elucidar o leitor sobre seu princípio de funcionamento. O esquema da estrutura interna mostra que uma resistência de 50K polariza a massa de cada entrada. A corrente de base do transistor de entrada é da ordem de 250 nA, de modo que as entradas ficam a cerca de 12.5mV, quando são deixadas no ar. Se a resistência da fonte que ataca o LM386 for superior a 250K, a tensão suplementar de offset é então muito fraca (cerca de 2.5mV na entrada e 50mV na saída). Se a resistência da fonte, em corrente contínua for inferior a 10K, então é mantido um fraco offset ligando à massa a entrada não utilizada. Para resistências de fonte, em corrente contínua, compreendidas entre 10K e 250K, pode ser eliminada uma tensão de offset excessiva colocando uma resistência entre a Esquema do projeto (completo) As suas entradas estão referenciadas em relação à massa, e a sua saída é polarizada automaticamente a metade da tensão de alimentação, o que permite uma excursão máxima da tensão de saída. Abaixo o layout do projeto: Esquema parcial do projeto (Parte A) Layout da placa Observações Gostaria de enfatizar que o esquema do projeto foi dividido em completo e parcial a fim de facilitar o entendimento do mesmo, pois, pela formatação exigida neste trabalho à utilização de imagens com uma maior resolução se torna inapropriada, todavia, os esquemas em tamanho adequado seguiram em anexos. Agradecimentos Gostaria de agradecer o auxilio do graduando em Engenharia Elétrica Daniel Nery Bonadio no projeto neste documento exposto e comentado. Esquema parcial do projeto (Parte B) Colocando-se entre os pinos 1 e 8 um capacitor de 10uF, o ganho sobe para 200 e colocando um resistor em série com esse capacitor, você pode variar o ganho entre 20 e 200. No projeto aqui exposto foram usados um capacitor de 47 uF e em série com o mesmo um resistor de 1K2 Ω, o que fornece um ganho em torno de 50. Seria indicado também caso o LM386 for usado com um ganho maior que 20 colocar um capacitor de 100nF (ByPass) entre o pino 7 e o negativo da alimentação. Esse capacitor evita instabilidades no circuito. Outro modo de controlar o ganho é ligar uma resistência (ou um FET) entre a massa e o terminal 1, por um acoplamento capacitivo (condensador em série com a resistência ou o FET, para não perturbar a polarização estática dos diferentes andares internos do LM386). O capacitor C5 de 47n e o Resistor R3 de 10 Ω na saída do pino 5 formam uma rede que serve para manter a impedância de saída em função da freqüência. Esta rede é imperativa para a versão M386-4, mas a prática mostra que é preferível prever esta rede para todas as versões, a fim de evitar a entrada em oscilação da saída. A função do capacitor C6 e de R4 e análoga a de C5 e R3. Conclusão O LM386 se mostra absolutamente simples em sua utilização e possuidor de uma excelente qualidade de amplificação, posto claro, que o circuito deve ser devidamente montado de acordo com as especificações, necessidades e preferências de cada usuário. Gostaria também de enfatizar a grande estabilidade térmica deste CI mantendo-se com um ótimo regime a temperaturas relativamente altas. Referencias Bibliográficas: [1] http://www.radioamadores.net/lm386.htm [2] http://www.datasheetcatalog.com/catalog/p504200. shtml