Uma caixa de som amplificada pode ser muito mais versátil do que parece. Com um circuito amplificador, alto-falante, fonte de alimentação e as conexões adequadas, podemos construir um sistema capaz de receber áudio de diferentes equipamentos, como computador, televisão, MP3 player e outras fontes de som.
Neste projeto mostro uma caixa amplificada que construí justamente com essa proposta: reunir diferentes recursos em um equipamento de áudio feito para a minha bancada e para experiências com eletrônica.
O resultado também ajuda a entender uma diferença fundamental: uma coisa é o sinal de áudio; outra é a potência necessária para movimentar um alto-falante.
O que é uma caixa de som amplificada?
Uma caixa amplificada — ou caixa ativa — possui o amplificador de potência incorporado ao próprio sistema. Diferentemente de uma caixa passiva, ela não depende necessariamente de um amplificador externo para acionar o alto-falante.
A estrutura básica é:
PC / TV / MP3
↓
ENTRADA DE ÁUDIO
↓
AMPLIFICADOR
↓
ALTO-FALANTE
↓
SOMO computador ou outro equipamento fornece o sinal que contém a informação de áudio.
A energia necessária para produzir potência no alto-falante vem da fonte de alimentação da caixa amplificada.
Por que não ligar simplesmente o alto-falante ao PC?
Uma saída de áudio destinada a alimentar uma entrada de linha não foi projetada para fornecer diretamente a potência exigida por um alto-falante passivo.
Os sinais de áudio existem em diferentes níveis. Uma saída de linha, por exemplo, foi projetada para enviar sinal para uma entrada de alta impedância, e não para funcionar como estágio de potência de um alto-falante.
É por isso que precisamos do amplificador:
SINAL DE PEQUENA POTÊNCIA
↓
AMPLIFICADOR
↓
SINAL COM POTÊNCIA
↓
ALTO-FALANTEEsse princípio aparece em praticamente todos os sistemas de áudio.
Podemos utilizar diferentes fontes de áudio
Uma das ideias do projeto é justamente não limitar a caixa a um único equipamento.
Dependendo das entradas disponíveis, podemos utilizar uma saída analógica compatível de:
computador, televisão, MP3 player, celular, receptor de áudio ou outro equipamento.
O importante é identificar que tipo de saída o aparelho oferece.
Em equipamentos com saída analógica de linha ou de fones, podemos adaptar a conexão para a entrada apropriada do amplificador.
Mas televisores modernos podem oferecer apenas saídas digitais, como óptica ou HDMI. Nesse caso, não basta colocar um adaptador mecânico: será necessário um equipamento capaz de converter o áudio digital para o formato aceito pela caixa.
Entrada e saída precisam ser compatíveis
Esse ponto merece atenção porque dois conectores fisicamente parecidos não significam necessariamente sinais eletricamente equivalentes.
Podemos encontrar:
LINE OUT → sinal de linha
HEADPHONE OUT → saída para fones
SPEAKER OUT → saída já amplificada
OPTICAL OUT → áudio digital ópticoUma entrada projetada para nível de linha não deve receber indiscriminadamente uma saída de alto-falante já amplificada. Se o nível for excessivo, a entrada pode saturar e produzir forte distorção; em algumas aplicações utiliza-se um conversor de nível para adequar esse sinal.
Portanto, antes de conectar qualquer aparelho, vale entender exatamente qual saída estamos utilizando.
E se o equipamento fornecer áudio estéreo?
Computadores, televisores e MP3 players normalmente trabalham com dois canais:
L — Left — esquerdo
R — Right — direito
Se nossa caixa possuir dois canais independentes, podemos manter o estéreo:
L → amplificador L → alto-falante L
R → amplificador R → alto-falante RMas se construirmos uma caixa mono, existe um cuidado importante.
Não devemos simplesmente unir diretamente as saídas L e R.
Uma forma simples de fazer a soma para mono é utilizar resistores:
L ── resistor ──┐
├──→ entrada mono
R ── resistor ──┘Assim evitamos colocar diretamente uma saída de áudio contra a outra.
O controle de volume
Outra parte importante de uma caixa amplificada é o controle de nível.
Um potenciômetro pode ser utilizado na entrada para ajustar a amplitude do sinal que chegará ao estágio amplificador.
De forma simplificada:
ENTRADA
↓
VOLUME
↓
AMPLIFICADOR
↓
ALTO-FALANTEÉ diferente de tentar controlar o volume colocando um pequeno potenciômetro comum diretamente em série com o alto-falante, onde as potências envolvidas são muito maiores.
O amplificador é o coração eletrônico do sistema
O circuito de potência precisa ser escolhido de acordo com a alimentação e com o alto-falante utilizado.
Em projetos que já mostrei, vimos exemplos utilizando circuitos integrados como LM386, TDA2003, TDA7052 e TDA7294, cada um destinado a condições e potências diferentes.
Não existe um CI universalmente melhor.
A escolha depende de fatores como:
tensão disponível, impedância do alto-falante, potência desejada, quantidade de canais e tamanho do equipamento.
O TDA2003, por exemplo, é um amplificador de áudio clássico destinado originalmente a aplicações automotivas, trabalhando normalmente com alimentação de baixa tensão e poucos componentes externos.
A impedância do alto-falante importa
Não podemos conectar qualquer alto-falante a qualquer amplificador sem verificar suas especificações.
É comum encontrarmos valores nominais como:
4 Ω, 8 Ω ou 16 Ω.
Quanto menor a impedância da carga, maior pode ser a corrente exigida do amplificador. Por isso é necessário respeitar a faixa de impedância para a qual o estágio de potência foi projetado.
Isso afeta diretamente:
potência, corrente, aquecimento e confiabilidade.
Potência não é apenas volume
Também precisamos tomar cuidado com os números de potência encontrados em módulos e amplificadores.
Um circuito anunciado como “10 W”, por exemplo, não necessariamente fornecerá 10 W em qualquer situação.
A potência depende da:
tensão de alimentação + impedância da carga + topologia do amplificador + nível de distorção considerado.
Esse é um conceito importante para quem começa a construir equipamentos de áudio.
A fonte de alimentação também influencia o som
Podemos montar um excelente circuito amplificador e ainda assim obter um resultado ruim se a alimentação for inadequada.
Problemas na fonte podem aparecer como:
ronco, ruído, distorção ou queda de potência.
Além disso, a fonte precisa fornecer corrente suficiente para o amplificador.
Se o amplificador exigir picos de corrente que a fonte não consegue entregar, sua tensão pode cair justamente nos momentos de maior potência sonora.
Ruído e aterramento
Em áudio, organizar os fios não é apenas uma questão estética.
Temos dentro do equipamento sinais muito pequenos próximos de circuitos que trabalham com correntes muito maiores.
Imagine:
ENTRADA DE ÁUDIO ───→ estágio de entrada
↓
amplificador
↓
alto-falante
FONTE ───────────────────↑Se fizermos trajetos inadequados de terra ou colocarmos a entrada próxima de fontes de interferência, podemos introduzir ruído.
Por isso é interessante manter a fiação de entrada curta e afastada, quando possível, dos caminhos de potência.
Uma caixa amplificada também pode ser um projeto modular
Uma coisa que chama atenção neste projeto é justamente a possibilidade de reunir diferentes funções.
Na imagem do projeto podemos observar um painel com diversos controles, conexões e indicadores.
Isso permite pensar no equipamento não apenas como:
“uma caixa que toca música”.
Mas como uma plataforma:
ENTRADAS
↓
SELEÇÃO / CONTROLE
↓
PROCESSAMENTO
↓
AMPLIFICAÇÃO
↓
ALTO-FALANTEPodemos começar com uma entrada simples e posteriormente acrescentar outros recursos.
Podemos adicionar um receptor Bluetooth?
Sim.
Um módulo receptor Bluetooth pode receber o áudio digitalmente pelo rádio e disponibilizar o sinal de áudio para o estágio seguinte.
Assim teríamos:
CELULAR
↓
BLUETOOTH
↓
RECEPTOR
↓
AMPLIFICADOR
↓
ALTO-FALANTEDa mesma forma, podemos utilizar módulos com USB, cartão de memória ou outras formas de reprodução.
Isso permite modernizar um projeto antigo sem necessariamente substituir todo o amplificador.
Podemos utilizar controle remoto
Na imagem do projeto aparece também um controle remoto, recurso bastante interessante quando utilizamos módulos de reprodução ou receptores compatíveis.
O controle remoto normalmente utiliza comunicação infravermelha.
Temos então:
CONTROLE
↓
LUZ INFRAVERMELHA
↓
RECEPTOR IR
↓
ELETRÔNICA
↓
COMANDOÉ o mesmo princípio que já exploramos em outros projetos com controle remoto por infravermelho.
Reaproveitar componentes torna o projeto ainda mais interessante
Nem tudo precisa ser comprado especificamente para construir uma caixa amplificada.
Podemos reaproveitar:
alto-falantes, gabinetes, fontes, conectores, chaves, dissipadores e módulos retirados de equipamentos antigos.
Isso não significa simplesmente ligar peças aleatórias.
Precisamos verificar compatibilidade elétrica e mecânica.
Mas esse processo de adaptação é justamente uma excelente maneira de aprender.
Do circuito para um equipamento completo
Existe uma evolução interessante nos projetos que estamos vendo.
Primeiro podemos montar apenas um amplificador:
TDA2003
↓
AMPLIFICADOR FUNCIONANDODepois podemos pegar uma velha caixa de som:
AMPLIFICADOR
+
CAIXA
+
ALTO-FALANTE
↓
EQUIPAMENTOE finalmente podemos criar algo mais completo:
ENTRADAS
+
CONTROLES
+
FONTE
+
AMPLIFICADOR
+
ALTO-FALANTE
↓
CAIXA AMPLIFICADA MULTIUSOEssa evolução é muito interessante para quem está aprendendo eletrônica aplicada ao áudio.
Veja a caixa amplificada funcionando
No vídeo abaixo mostro minha caixa de som amplificada para utilização com PC, TV, MP3 e outras fontes de áudio.
Mais do que simplesmente fazer o som tocar, projetos como esse permitem integrar vários conhecimentos que normalmente estudamos separadamente.
Temos:
alimentação, amplificação, alto-falantes, sinais de áudio, conectores, controle, montagem e acabamento.
No final, todos esses elementos precisam funcionar juntos.
Por que gosto desse tipo de projeto
Esse tipo de construção representa bem o que considero uma das partes mais interessantes da eletrônica prática.
Começamos com uma necessidade:
“quero uma caixa que possa utilizar com diferentes equipamentos”.
Depois dividimos o problema em partes:
Como receber o áudio?
↓
Como controlar o sinal?
↓
Como amplificá-lo?
↓
Como alimentar o circuito?
↓
Como reproduzir o som?
↓
Como colocar tudo em uma caixa?E vamos resolvendo uma questão de cada vez.
Quando finalmente conectamos o PC, TV ou player e o som sai pelo alto-falante, o resultado não é apenas uma caixa amplificada.
É a integração de vários conceitos de eletrônica em um equipamento que realmente podemos utilizar.