Construir um pequeno amplificador de áudio é um dos projetos mais interessantes para quem está começando na eletrônica.
Com poucos componentes podemos pegar um sinal de áudio relativamente pequeno e amplificá-lo a ponto de conseguir ouvi-lo em um pequeno alto-falante.
Um circuito integrado muito conhecido para esse tipo de experiência é o LM386N.
No vídeo que acompanha este artigo, mostro justamente um mini amplificador que construí utilizando o LM386N. É um circuito pequeno, relativamente fácil de montar e excelente para compreender os princípios básicos da amplificação de áudio.
O que é o LM386N?
O LM386 é um amplificador de potência de áudio de baixa tensão, desenvolvido justamente para aplicações que exigem poucos componentes externos.
Segundo a documentação da Texas Instruments, ele foi projetado para aplicações de baixa tensão e pode trabalhar com alimentação por bateria. Dependendo da versão, sua faixa de alimentação pode ir de aproximadamente 4 a 12 V ou de 5 a 18 V.
Isso faz do LM386 uma opção muito interessante para pequenos projetos portáteis.
Podemos imaginar o circuito de maneira simples:
sinal de áudio → LM386 → sinal amplificado → alto-falante
Para que serve um amplificador?
Imagine conectar um pequeno sinal de áudio diretamente a um alto-falante.
Dependendo da fonte, provavelmente não teremos potência suficiente para movimentar adequadamente o cone.
Precisamos de um estágio capaz de fornecer potência ao alto-falante.
É justamente essa a função do LM386 nesse projeto.
O sinal entra no circuito integrado e temos na saída um sinal com capacidade de acionar uma pequena carga de áudio.
A documentação do componente especifica utilização com cargas entre 4 Ω e 32 Ω.
Um circuito integrado de apenas 8 pinos
Uma das coisas que tornam o LM386 interessante para experiências é sua simplicidade.
A versão tradicional em encapsulamento DIP possui apenas 8 pinos.
Eles incluem conexões para:
entrada, alimentação, terra, saída, bypass e controle de ganho.
Isso significa que conseguimos montar um amplificador funcional utilizando relativamente poucos componentes.
É justamente por isso que esse CI aparece há décadas em projetos didáticos, rádios, intercomunicadores e pequenos amplificadores.
O ganho do LM386
Outra característica muito interessante é a possibilidade de alterar o ganho.
Na configuração básica, deixando os pinos 1 e 8 abertos, o LM386 possui ganho de tensão definido internamente em 20, equivalente a aproximadamente 26 dB.
Mas podemos aumentar esse ganho.
Com componentes externos entre os pinos 1 e 8, o ganho pode ser ajustado entre 20 e 200.
Na configuração indicada pelo fabricante para ganho 200, por exemplo, utiliza-se um capacitor de 10 µF entre os pinos 1 e 8.
Isso é muito interessante para experimentação.
Podemos montar inicialmente o circuito básico e depois observar como alterações no ganho modificam seu comportamento.
Ganho não é a mesma coisa que volume
É fácil pensar:
“Se aumentar o ganho, meu amplificador ficará simplesmente melhor e mais alto.”
Não necessariamente.
Se o sinal for amplificado excessivamente, podemos provocar distorção e saturação.
Por isso, em áudio precisamos considerar várias coisas simultaneamente:
nível do sinal de entrada + ganho + tensão de alimentação + impedância do alto-falante + potência disponível
O objetivo não é simplesmente obter o maior ganho possível.
Queremos amplificar o sinal dentro das condições adequadas do circuito.
Controlando o volume
Podemos também utilizar um potenciômetro na entrada para controlar o nível do sinal enviado ao LM386.
O próprio circuito de aplicação básica apresentado pela Texas Instruments utiliza um potenciômetro de 10 kΩ na entrada.
Na prática:
fonte de áudio → potenciômetro → LM386 → alto-falante
Ao movimentar o potenciômetro, alteramos a amplitude do sinal aplicado à entrada.
Isso nos proporciona um controle de volume simples.
O capacitor na saída
No circuito tradicional com LM386 encontramos também um capacitor eletrolítico entre a saída do CI e o alto-falante.
Por quê?
O ponto de operação DC da saída do LM386 fica aproximadamente no meio da tensão de alimentação. O capacitor de acoplamento permite que o componente AC correspondente ao áudio siga para o alto-falante enquanto bloqueia a componente contínua.
No circuito básico apresentado pelo fabricante aparece, por exemplo, um capacitor de 250 µF na saída.
Esse é um ótimo projeto para compreender na prática a função de um capacitor de acoplamento.
Posso alimentar com bateria de 9 V?
Para versões do LM386 compatíveis com essa tensão, 9 V é uma alimentação perfeitamente plausível e muito utilizada em montagens experimentais.
É uma combinação especialmente conveniente:
bateria de 9 V + LM386 + poucos componentes + pequeno alto-falante
E não precisamos construir inicialmente uma fonte de alimentação ligada à rede elétrica.
Ainda assim, sempre confira o sufixo exato do LM386 utilizado e seu datasheet, pois existem variantes com especificações diferentes. A versão LM386N-3, por exemplo, é especificada pela TI para 5 a 18 V.
O LM386 fornece muita potência?
Não.
E é importante deixar isso claro.
Estamos falando de um mini amplificador.
Uma versão LM386N-3 é especificada atualmente pela Texas Instruments como amplificador mono Classe AB de até 700 mW, mas a potência efetivamente obtida depende da tensão de alimentação, carga e condições de operação.
Portanto, ele não foi projetado para substituir um amplificador de guitarra de dezenas ou centenas de watts.
Mas para:
experiências → pequenos alto-falantes → projetos portáteis → testes de bancada
ele é muito interessante.
Posso ligar uma guitarra nesse circuito?
É possível experimentar sinais provenientes de instrumentos, mas precisamos entender uma diferença importante.
Uma guitarra passiva possui características próprias de nível e impedância de sinal. Dependendo do resultado desejado, pode ser interessante utilizar um estágio de entrada ou pré-amplificação apropriado antes do amplificador de potência.
Podemos pensar em uma cadeia mais completa:
guitarra → pré-amplificador → amplificador de potência → alto-falante
O LM386 ocupa principalmente a última etapa.
Em projetos experimentais muito simples, entretanto, ele é frequentemente utilizado para construir pequenos amplificadores portáteis de instrumentos.
Podemos usar o LM386 com outros projetos
E aqui aparecem muitas possibilidades.
Lembra do módulo TF-16P para reprodução de MP3 que vimos em outro projeto?
Um pequeno amplificador pode ser integrado a diversos circuitos de áudio:
reprodutor → amplificador → alto-falante
ou:
circuito eletrônico → sinal de áudio → amplificador → alto-falante
Também podemos utilizá-lo em projetos de modelismo para amplificar efeitos sonoros, buzinas e sons de motores.
Assim, aquilo que inicialmente parece apenas um pequeno circuito isolado passa a funcionar como um bloco reutilizável em outros projetos.
Monte primeiro na protoboard
Para quem pretende experimentar o LM386, eu começaria pela protoboard.
Ela permite montar o circuito e fazer alterações sem precisar soldar tudo imediatamente.
A sequência pode ser:
montagem → teste → medição → alteração → novo teste
Depois que o circuito estiver funcionando como desejado, podemos transferi-lo para uma placa definitiva.
Esse processo também facilita bastante a aprendizagem porque permite observar o efeito de cada modificação.
Cuidado com ruídos e oscilações
Circuitos de áudio trabalham com sinais que podem ser relativamente pequenos, portanto a organização da montagem faz diferença.
Fios muito compridos, aterramento inadequado, alimentação mal desacoplada e disposição ruim dos componentes podem introduzir:
ruído → hum → interferência → oscilações
Por isso, se o circuito montado na protoboard apresentar muito ruído, não significa necessariamente que o LM386 esteja com defeito.
A própria montagem pode ser a responsável.
Veja meu mini amplificador com LM386N
No vídeo abaixo mostro o mini amplificador que construí utilizando o circuito integrado LM386N, além da proposta para quem quiser construir o seu.
Um pequeno circuito que ensina muita eletrônica
O LM386 é interessante porque permite construir algo que produz um resultado imediatamente perceptível.
Você monta o circuito, conecta uma fonte de áudio e escuta a amplificação acontecendo.
Ao mesmo tempo, podemos estudar vários conceitos:
sinal de áudio → ganho → capacitor de acoplamento → potenciômetro → impedância → potência → alto-falante
Depois podemos modificar o circuito e observar o resultado.
É justamente esse tipo de projeto que considero excelente para aprender eletrônica: a teoria explica aquilo que conseguimos construir, medir e ouvir na prática.