Como montar um mini amplificador de áudio com o circuito integrado LM386

Montar um amplificador de áudio simples é um daqueles projetos que considero excelentes para quem está começando a estudar eletrônica.

O motivo é simples: com poucos componentes conseguimos montar um circuito que realmente faz alguma coisa perceptível.

Aplicamos um pequeno sinal de áudio na entrada e ouvimos esse sinal amplificado na saída.

Foi justamente com essa proposta que montei o pequeno amplificador apresentado neste artigo. O circuito utiliza como componente principal o LM386, um circuito integrado bastante conhecido em projetos de áudio de baixa potência. Na montagem original utilizei uma placa universal e poucos componentes, criando um pequeno amplificador que posteriormente passou a fazer parte da minha bancada de eletrônica como amplificador de prova.

Para que serve um amplificador?

Imagine o sinal de áudio que encontramos na saída de algum pequeno circuito eletrônico.

Esse sinal pode existir eletricamente, mas possuir potência insuficiente para produzir um volume adequado em um alto-falante.

Precisamos amplificá-lo.

De maneira bastante simplificada, temos:

sinal de entrada → amplificador → sinal de saída

O amplificador utiliza energia proveniente de sua fonte de alimentação para produzir na saída uma versão do sinal capaz de fornecer maior potência à carga.

É importante entender que o amplificador não cria energia do nada.

A energia adicional entregue ao alto-falante vem da fonte de alimentação.

O coração do circuito: LM386

Para esta montagem utilizei o LM386.

Ele é um pequeno circuito integrado desenvolvido justamente para aplicações de amplificação de áudio de baixa tensão e baixa potência.

Isso torna sua utilização bastante conveniente para projetos experimentais.

Em vez de construirmos todas as etapas do amplificador utilizando diversos transistores e componentes externos, boa parte do circuito já está integrada dentro do próprio CI.

No meu projeto original, o LM386 permitiu montar um pequeno amplificador utilizando pouquíssimos componentes externos.

O que é um circuito integrado?

Se você está começando na eletrônica, vale compreender esse conceito.

Um circuito integrado, ou CI, reúne dentro de um pequeno encapsulamento diversos componentes eletrônicos interligados para executar determinada função.

Externamente vemos apenas o componente e seus terminais.

Internamente existe um circuito muito mais complexo.

No caso do LM386, temos internamente a estrutura necessária para realizar a amplificação.

Isso reduz bastante a quantidade de componentes que precisamos instalar na placa.

Por que começar com um amplificador simples?

Porque ele permite estudar vários conceitos importantes em uma única montagem.

Temos:

alimentação;

entrada de sinal;

saída;

terra ou GND;

ganho;

potenciômetro;

alto-falante;

circuito integrado;

capacitores;

soldagem.

E existe uma grande vantagem didática:

conseguimos ouvir o resultado.

Se alguma coisa estiver errada, podemos ter silêncio, ruído, distorção ou volume inadequado.

O próprio comportamento do circuito começa a fornecer pistas sobre aquilo que está acontecendo.

O sinal de áudio é uma tensão que varia

Quando ouvimos música, voz ou qualquer outro som reproduzido eletronicamente, existe um sinal elétrico representando aquelas variações sonoras.

Podemos imaginar uma tensão variando ao longo do tempo.

Esse pequeno sinal chega à entrada do amplificador.

O circuito então produz na saída um sinal correspondente, mas com capacidade maior para acionar a carga.

Depois:

sinal elétrico → alto-falante → movimento do cone → som

É assim que voltamos do mundo elétrico para o mundo acústico.

O alto-falante também é um componente eletromecânico

O alto-falante transforma energia elétrica em movimento.

Dentro dele existe um conjunto que inclui uma bobina associada a um campo magnético.

Quando o sinal elétrico varia, o cone se movimenta.

Esse movimento desloca o ar.

E as variações de pressão no ar são percebidas por nossos ouvidos como som.

Portanto, em um sistema simples temos uma sequência muito interessante:

fonte de áudio → sinal elétrico → amplificador → alto-falante → movimento → som

Um pequeno amplificador permite observar praticamente toda essa cadeia.

A alimentação do amplificador

Na montagem mostrada originalmente no artigo utilizei 12 V para alimentar o circuito durante a demonstração. Depois decidi utilizar o amplificador na minha bancada alimentado com apenas 6 V, pois não precisava de grande volume para a finalidade de teste que pretendia dar ao equipamento.

Essa é uma característica interessante de pequenos circuitos desse tipo: dependendo da configuração e das especificações do componente, podemos utilizá-los em equipamentos alimentados por bateria.

Mas a tensão de alimentação nunca deve ser escolhida arbitrariamente.

É preciso consultar as especificações do componente utilizado.

Tensão de alimentação e potência não são a mesma coisa

É fácil pensar:

mais tensão = simplesmente mais volume.

A realidade é um pouco mais complexa.

A tensão de alimentação estabelece limites para aquilo que o amplificador consegue produzir na saída, mas também precisamos considerar:

impedância da carga;

ganho;

nível do sinal de entrada;

distorção;

limites do circuito integrado;

dissipação de potência.

Por isso, não devemos simplesmente aumentar a tensão esperando melhorar indefinidamente o amplificador.

Todo componente possui limites.

O que é ganho?

Outro conceito fundamental em amplificadores é o ganho.

Imagine que aplicamos um pequeno sinal na entrada.

O circuito produz outro sinal na saída com amplitude maior.

A relação entre essas amplitudes está associada ao ganho.

De forma conceitual:

ganho = saída / entrada

Quanto maior o ganho, maior pode ser a amplificação daquele pequeno sinal.

Mas novamente existe um limite.

Aumentar excessivamente o ganho não significa obter som infinitamente mais alto e melhor.

Ganho demais pode produzir distorção

O amplificador está limitado por sua alimentação e por suas características internas.

Se tentarmos obter uma amplitude de saída maior do que o circuito consegue produzir adequadamente, o sinal começa a ser deformado.

Passamos a ouvir distorção.

Portanto, existe uma diferença importante entre:

amplificar

e

amplificar corretamente.

Um bom ajuste procura obter o nível necessário sem levar o circuito para uma região inadequada de funcionamento.

O potenciômetro permite fazer ajustes

Na montagem utilizei um potenciômetro, componente muito comum em equipamentos de áudio.

Ele funciona como uma resistência ajustável.

Ao girarmos seu eixo, modificamos eletricamente o circuito.

É exatamente o princípio encontrado nos controles analógicos de volume de muitos equipamentos.

Um potenciômetro normalmente possui três terminais.

Dependendo da maneira como é ligado, podemos utilizá-lo como divisor de tensão ou resistência variável.

O potenciômetro como controle de volume

Em uma aplicação típica de áudio, podemos utilizar o potenciômetro para controlar quanto do sinal chega ao estágio amplificador.

Imagine:

fonte de áudio → potenciômetro → amplificador

Em uma posição deixamos passar um sinal muito pequeno.

O volume fica baixo.

Giramos o potenciômetro.

Aumentamos o nível aplicado ao circuito.

O volume aumenta.

É uma solução simples e extremamente útil.

Cuidado para não confundir volume e ganho

Embora na utilização prática ambos possam alterar aquilo que ouvimos, conceitualmente são coisas diferentes.

O controle de volume normalmente atua sobre o nível do sinal aplicado ao amplificador.

O ganho está relacionado à amplificação realizada pelo circuito.

Essa distinção se torna importante quando começamos a trabalhar com sistemas de áudio mais complexos.

Podemos ter um sinal muito alto entrando em um estágio de alto ganho e produzir distorção, por exemplo.

Montei o circuito em uma placa universal

Não é necessário desenvolver uma placa de circuito impresso específica para experimentar esse projeto.

Na montagem original utilizei uma placa universal perfurada.

Ela já possuía os furos necessários para inserir o circuito integrado. Como a região utilizada estava preparada para CIs maiores, aproveitei os furos restantes para instalar os outros componentes do pequeno amplificador.

Esse tipo de placa é excelente para protótipos permanentes.

Protoboard ou placa universal?

As duas opções possuem finalidades diferentes.

A protoboard é excelente para experimentar.

Não precisamos soldar.

Montamos.

Testamos.

Mudamos componentes.

Desmontamos.

Já uma placa universal permite produzir uma montagem muito mais permanente.

Inserimos os componentes e fazemos as ligações utilizando solda.

Para um circuito que ficará sendo utilizado na bancada, como aconteceu com meu amplificador, a placa universal faz bastante sentido.

Observe a orientação do LM386

Circuitos integrados possuem uma orientação.

Normalmente encontramos uma pequena marca no encapsulamento indicando a referência utilizada para identificar os pinos.

Isso é importante porque cada terminal possui uma função específica.

Não podemos simplesmente colocar o CI em qualquer sentido.

Antes da soldagem, identifique corretamente:

pino 1;

orientação do encapsulamento;

numeração dos demais pinos.

Um erro de orientação pode impedir o funcionamento e, dependendo das ligações realizadas, até danificar o componente.

Consulte sempre o datasheet

Essa é uma prática que vale muito além deste projeto.

Quando utilizar um circuito integrado, procure seu datasheet.

É o documento técnico do componente.

Nele encontramos informações como:

pinagem;

faixa de alimentação;

características elétricas;

circuitos típicos;

limites máximos;

gráficos;

condições de operação.

Aprender a consultar datasheets é uma das habilidades mais úteis para quem deseja deixar de simplesmente copiar circuitos e começar a entender aquilo que está montando.

Capacitores também aparecem em amplificadores

Em circuitos de áudio, capacitores podem exercer diferentes funções.

Dependendo da posição, podem ser utilizados para:

acoplamento de sinal;

desacoplamento da alimentação;

estabilidade;

configuração de ganho;

filtragem.

É por isso que não devemos pensar em todos os capacitores como componentes fazendo exatamente a mesma coisa.

A função depende de onde o componente está conectado no circuito.

Capacitor de acoplamento

Um capacitor pode ser utilizado para permitir a passagem das variações correspondentes ao áudio enquanto bloqueia uma componente contínua de tensão.

Esse conceito aparece frequentemente entre diferentes estágios de circuitos de áudio.

Podemos querer transferir:

o sinal variável

sem necessariamente transferir:

o nível DC existente naquele ponto do circuito.

O capacitor pode ajudar justamente nessa separação.

Capacitor de desacoplamento da alimentação

Outra aplicação muito comum é colocar capacitores próximos à alimentação dos circuitos integrados.

O objetivo é ajudar a manter a alimentação local mais estável diante de determinadas variações e ruídos.

Isso é especialmente importante porque amplificadores trabalham com sinais pequenos na entrada.

Ruídos presentes na alimentação podem acabar aparecendo no áudio.

Uma montagem eletricamente organizada pode fazer grande diferença no resultado.

O terra do circuito também merece atenção

Em áudio, ligações de GND feitas de maneira inadequada podem contribuir para ruídos e comportamento indesejado.

Quando construímos um pequeno circuito experimental, às vezes pensamos que qualquer caminho elétrico que “dê continuidade” é suficiente.

Mas à medida que trabalhamos com sinais pequenos, começamos a perceber que a disposição física das ligações também importa.

Fios muito longos, conexões inadequadas e aterramento mal organizado podem contribuir para ruído.

O amplificador pode virar uma ferramenta de bancada

Essa foi justamente a finalidade que dei ao meu circuito.

Em vez de construir apenas para fazer uma experiência e depois desmontá-lo, deixei o pequeno LM386 como amplificador de prova na bancada de eletrônica.

Isso é extremamente útil.

Imagine que estamos desenvolvendo um circuito que deveria produzir áudio.

Existe sinal na saída?

Conectamos ao amplificador de teste.

Se ouvirmos o sinal, já conseguimos obter uma informação importante para o diagnóstico.

Podemos utilizar um amplificador como “sonda” de áudio

Com os devidos cuidados de nível, isolamento e compatibilidade do circuito, um pequeno amplificador pode ajudar a investigar sinais de áudio em diferentes etapas.

Imagine um equipamento com:

entrada → pré-amplificador → processamento → amplificador de potência → alto-falante

Existe áudio na entrada.

Mas não existe som na saída.

Podemos investigar os estágios para descobrir em qual ponto o sinal desapareceu.

É uma maneira bastante prática de compreender manutenção eletrônica.

Um amplificador pequeno também ajuda a entender blocos funcionais

Quando olhamos um equipamento eletrônico completo, ele pode parecer extremamente complicado.

Mas podemos dividi-lo em blocos.

Em um sistema de áudio:

fonte do sinal

↓

controle de nível

↓

pré-amplificação

↓

amplificação

↓

alto-falante

Essa maneira de pensar é muito poderosa.

Em vez de tentar compreender centenas de componentes simultaneamente, procuramos entender qual função cada parte do circuito desempenha.

Posso ligar um instrumento musical nesse amplificador?

Essa pergunta apareceu inclusive nos comentários do artigo original.

Na época expliquei que seria possível experimentar o circuito com baixo elétrico para estudo, mas que se tratava de um pequeno amplificador, não de um amplificador de potência destinado a tocar um instrumento em alto volume. Também mencionei experiências posteriores utilizando um pré-amplificador valvulado antes dessa etapa de saída.

Essa distinção continua importante.

Um pequeno LM386 é excelente para experiências e pequenos sistemas de áudio.

Não devemos esperar dele o comportamento de um amplificador profissional para instrumentos.

O que é um pré-amplificador?

Um pré-amplificador trabalha com sinais de nível relativamente pequeno e os prepara para etapas posteriores.

Podemos ter algo conceitualmente semelhante a:

instrumento → pré-amplificador → amplificador de potência → alto-falante

Cada estágio possui uma função.

O pré não existe simplesmente para “deixar tudo muito alto”.

Ele pode adequar níveis, impedâncias e características do sinal antes da etapa seguinte.

Foi justamente esse tipo de combinação que experimentei posteriormente com um estágio valvulado e a pequena etapa baseada no LM386.

O LM386 também é ótimo para experimentar fontes de áudio

Depois de montar o circuito, podemos utilizá-lo para diversos testes de bancada.

Por exemplo:

saída de pequenos geradores de áudio;

circuitos osciladores;

rádios experimentais;

sensores que produzam sinais dentro da faixa apropriada;

pequenos projetos com microcontroladores;

circuitos de efeitos sonoros.

Assim, um projeto que começou como exercício acaba se tornando uma ferramenta para muitos outros projetos.

Não ligue qualquer sinal diretamente à entrada

Apesar de ser um circuito simples, precisamos respeitar os níveis elétricos.

Nem toda saída de qualquer equipamento pode ser conectada diretamente à entrada do amplificador.

Antes de interligar dois circuitos, precisamos verificar:

níveis de tensão;

referência de terra;

tipo de sinal;

necessidade de acoplamento;

impedância;

isolamento, quando aplicável.

A regra “vou ligar para ver o que acontece” pode custar componentes.

Comece sempre com volume baixo

Quando testar o amplificador pela primeira vez, mantenha o nível do sinal reduzido.

Depois aumente gradualmente.

Isso facilita perceber:

ruídos;

distorção;

oscilações;

ligações incorretas.

Também protege o alto-falante e seus ouvidos contra um sinal inesperadamente alto.

Verifique a montagem antes de energizar

Essa é uma prática que vale para qualquer projeto eletrônico.

Antes de conectar a alimentação:

confira a orientação do CI;

confira a polaridade dos componentes polarizados;

verifique possíveis curtos entre trilhas;

revise as soldas;

confirme positivo e negativo;

verifique a tensão da fonte.

Um minuto de inspeção pode evitar a perda de vários componentes.

Use o multímetro

O multímetro é um grande aliado durante a montagem.

Antes de energizar podemos utilizar a função de continuidade para procurar curtos indevidos.

Depois de ligar, podemos verificar a tensão de alimentação.

Se o circuito não funcionar, podemos começar a investigar os pontos relevantes.

Montar eletrônica sem medir nada transforma o diagnóstico em tentativa e erro.

Quando começamos a medir, passamos a trabalhar com evidências.

E se o amplificador não funcionar?

Não desmonte tudo imediatamente.

Faça o diagnóstico por etapas.

Primeiro:

a alimentação está chegando ao CI?

Depois:

o GND está corretamente conectado?

Depois:

existe sinal na entrada?

Depois:

as ligações correspondem ao circuito?

Depois:

o alto-falante está funcionando?

Essa maneira sistemática de procurar problemas é muito mais eficiente do que trocar componentes aleatoriamente.

E se aparecer apenas ruído?

Ruído já é uma informação.

Significa que alguma coisa está acontecendo na saída.

Podemos investigar:

alimentação;

aterramento;

cabos de entrada;

nível de ganho;

qualidade das conexões;

posição física dos fios;

fonte do sinal.

Em circuitos de áudio, até mesmo a maneira como os cabos são organizados pode influenciar o resultado.

E se o som estiver distorcido?

Novamente, não significa necessariamente que o LM386 esteja queimado.

Podemos estar aplicando sinal demais na entrada.

O ganho pode estar inadequado.

A alimentação pode não estar suportando corretamente a demanda.

O alto-falante pode não ser adequado.

Ou o circuito pode estar sendo levado próximo de seus limites.

A distorção é um sintoma.

Precisamos descobrir sua causa.

Montar é diferente de apenas copiar um circuito

Naturalmente, podemos olhar para o esquema, comprar os componentes e simplesmente reproduzir as ligações.

E provavelmente conseguiremos fazê-lo funcionar.

Mas existe uma oportunidade muito maior.

Pergunte durante a montagem:

Por que existe esse capacitor?

Por que esse potenciômetro está aqui?

Por que o CI precisa dessa alimentação?

O que acontece se o sinal de entrada aumentar?

De onde vem a energia entregue ao alto-falante?

É assim que um pequeno projeto começa a ensinar eletrônica de verdade.

Veja o circuito e a montagem do amplificador

No artigo original disponibilizei o circuito utilizado na montagem e um vídeo mostrando o pequeno amplificador baseado no LM386. A montagem foi realizada em placa universal e posteriormente passou a ser utilizada como amplificador de teste na minha bancada.

 

 

Um pequeno circuito que ensina muita eletrônica

Esse amplificador é simples, mas é justamente isso que o torna interessante.

Não precisamos começar estudando um amplificador enorme com dezenas de transistores.

Com um pequeno LM386 conseguimos observar conceitos fundamentais:

sinal;

alimentação;

ganho;

potência;

capacitores;

potenciômetro;

alto-falante;

entrada e saída.

Depois que esses conceitos ficam claros, torna-se muito mais fácil avançar para circuitos de áudio mais sofisticados.

E ainda terminamos a experiência com uma pequena ferramenta que pode continuar sendo utilizada na bancada.

Quer aprender eletrônica construindo circuitos de verdade?

Projetos como este pequeno amplificador mostram uma das melhores maneiras de aprender eletrônica: entender o conceito e imediatamente aplicá-lo em uma montagem real.

Quando compreendemos tensão, corrente, resistência, potência, capacitores, potenciômetros, transistores e circuitos integrados, deixamos de simplesmente copiar esquemas e começamos a entender por que o circuito funciona.

Se você quer aprender eletrônica de maneira prática e desenvolver autonomia para montar, testar e diagnosticar seus próprios circuitos, conheça meus cursos e conteúdos de eletrônica.

Para continuar explorando gratuitamente conteúdos sobre amplificação, circuitos de potência, transistores, circuitos integrados e projetos valvulados, visite também a área de Amplificadores e Eletrônica Valvulada.