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1) esta polarização que vc fez para o Microfone é questionável. Veja: parece que vc tentou fazer um divisor de tensão para exatamente metade da alimentação, como se fosse usar este "bias" para referência para o Microfone. No entanto, o Microfone está em paralelo com R10, e o resultado disso será diferente da impedância de R9, o que faz com que a tensão ali não seja a metade da alimentação. Se foi isso que vc tentou obter, precisará saber qual a Impedância nominal do Microfone, pois ela precisaria ser muito maior (pelo menos 10x) que o valor de R9 e R10.
De qualquer forma, esta topologia para o Microfone de Eletreto não é a mais indicada para o seu caso. Ocorre que o Mic só precisará de uma pequena corrente de bias (DC) passando por ele, e que será suficiente para ele funcionar. Então, isto dispensaria o Resistor R10, já que existe acoplamento capacitivo entre o Mic e o primeiro estágio de amplificação, através de C5.
Então, como obter o valor adequado para R9 ? Veja este documento da Texas, especificamente o item 2.2 (na página 6): tidu765.pdf
Neste documento, vc poderá aprender outros "truques" também.
2) no acoplamento do sinal do Microfone para o primeiro estágio do AmpOp (no caso vc disse estar usando um "741"), o valor de C5 está completamente equivocado, e se pode afirmar isso sem necessidade de fazer qualquer cálculo, mas mesmo assim vou mostrar isso com números:
Ocorre que se vc considerar uma frequência "base" de 4 kHz para o sinal, o "XC" de C5 vai dar quase 40k, já que o valor de C5 no seu circuito é de 1nF. Então pense: qual vai ser o ganho do primeiro estágio, se o "XC" de C5 está em série com R12 ? Certamente não será R11/R12.
Aqui o que vc precisa fazer é aumentar bastante C5, para que seu "XC" seja muito menor que R12, pelo menos umas 40x menor (se R12 é 2k2 como no seu circuito, então o XC de C5 deverá dar algo como 50 Ohms). Então com isso, confiavelmente vc poderá setar o Ganho do primeiro estágio.
No entanto, observe que se vc aumentar R12, para por exemplo 22k, será muito mais confortável dimensionar C5. Claro, vc precisará alterar R11 para obter o ganho que deseja no primeiro estágio, mas mesmo assim a faixa de R11 ainda estará dentro de limites muito confortáveis. Exemplo: se usar 22k para R11, e quiser um ganho de 10 no primeiro estágio, então bastará que R11 seja 220k. Este é um ótimo "setting" para o primeiro estágio, pois se o sinal do Microfone estiver num range de digamos uns 50mV, a saída do primeiro estágio será de até 500mVpp (meio Volt de pico a pico), o que é um ótimo resultado.
Ainda com relação a C5, no mesmo item 2.2 do documento da Texas que mostrei acima, vc encontrará mais informações sobre como determiná-lo, especificamente em relação à frequência de corte inferior do sinal neste ponto do circuito (já que C5 junto com R12 forma também um Filtro Passa-Alta).
3) no bias de metade da alimentação formado por R1 e R2, os valores estão Ok e a forma como está aplicado aos dois estágios de amplificação também está Ok. Mas aconselho colocar dois capacitores em paralelo com R2: um Eletrolítico de 10 uF e um Cerâmico de 220 kpF. Em realidade, o eletrolítico pode ter qualquer valor entre 10uF e 47uF, e o Cerâmico qualquer valor entre 220 kpF e 470 kpF. Sem estes capacitores, qualquer ruído presente na alimentação irá se propagar pelo amplificador, como se fosse "faca quente na manteiga" (inclusive ruídos injetados na alimentação devido ao acionamento do próprio Alto-Falante no estágio de saída), então é melhor acrescentá-los.
4) o ganho do segundo estágio, pode ser ajustado entre 0 (zero) e algo próximo de 4, ajuste este feito em "RV1". Dessa forma, este estágio também funciona como um controle de volume. E o acoplamento entre este estágio e o primeiro, está perfeito (já que o primeiro estágio possui uma baixa impedância de saída, e o sinal já tem o "bias" da metade da alimentação).
Se considerarmos que o sinal proveniente do primeiro estágio tem por exemplo 500mV de variação máxima, então o sinal na saída do segundo estágio alcançará um range de cerca de 2Vpp (dois Volts de pico a pico), quando "RV1" estiver ajustado para volume máximo (Ganho próximo de 4). É um bom valor, principalmente considerando que o Alto-Falante na saída é o que vc mostra na figura (ou seja não é de alta-potência). Considerando que o estágio de Potência reproduza este range de tensão, e que seu Alto-Falante é de 8 Ohms, então a Potência RMS na saída poderá alcançar:
P(RMS) = ( ( 1 V / raiz(2) )^2 ) / 8 = 88 mW
Observe que na equação o valor de 1V é o valor de pico e não o de "pico a pico" (2V).
Ou seja, arredondando, quase 100mW. Pode parecer baixo, mas para um Alto-Falante pequeno e se próximo aos ouvidos, será bem adequado. Mas caso vc não ache suficiente, vc tem duas alternativas: aumente o ganho do segundo estágio e para isto aumente RV1 (evite diminuir R8), ou então use um Alto-Falante com 4 Ohms de impedância. Claro, a mudança da impedância do Alto-Falante pode não ser o melhor para vc, pois teria que usar outro falante, ou usar dois de 8 Ohms em paralelo, e isto certamente será mais custoso que mudar RV1.
5) agora o ponto mais crítico desse seu Amplificador: o estágio de saída (ou de Potência, se assim preferir). A pergunta que faço aqui é: porque vc não usou um acoplamento clássico, ou seja um acoplamento "didático convencional" entre o segundo estágio e o estágio de saída "AB" ?
Veja: a saída do seu segundo estágio já tem a polarização ("bias") na metade da alimentação. Então isto proíbe vc de aplicar o sinal da saída de "U1" à base de Q5, mas vc fez isso, e claro o resultado foi desastroso. Ocorre que do jeito que está no seu circuito, a máxima tensão permitida na base de Q5 seria entre 0.6V e 0.8V, mas a saída de "U1" já fornece um bias na metade da alimentação (ou seja 6V). Então é nisso que deu: um acoplamento totalmente inadequado entre o segundo estágio e o estágio de saída, e consequentemente um sinal totalmente distorcido no Alto-Falante (será tão ruim que nem imagino como é, mas acho que vc já disse: de dentro de uma "sacola de plástico").
Detalhe: do jeito que está no seu circuito com Q5, provavelmente U1 está aquecendo bem, quando ele deveria ficar "frio".
Então o que fazer no estágio de saída?
Aconselho a usar uma topologia e polarização clássica para o "AB". Veja como:
O "AB" é um "Amplificador Coletor Comum", e portanto tem Ganho DC igual a 1, ou seja: não amplifica o sinal, mas é capaz de fornecer correntes mais altas graças à possibilidade de se usar Transistores mais potentes com seus respectivos dissipadores de calor (se necessário).
Para polarizá-lo de forma clássica, use para a corrente que flui pelos diodos, 10% da corrente que fluirá nos Transistores de Potência. Para seu caso Gabriel, com uma Potência RMS de 100mW e carga de 8 Ohms, a corrente RMS na saída será:
I(RMS) = raiz quadrada( 100mW / 8 Ohms) = 111 mA
Então 10% disso será 11 mA.
A corrente de polarização ("bias") será a tensão de alimentação descontando a queda nos diodos, e dividido pelos dois resistores em série com os diodos, e no seu circuito isto seria:
I(bias) = ( 12V - 0.7V - 0.7 V) / ( 2 * 470 Ohms) = 11 mA
Ou seja, no seu circuito a polarização já seria a clássica, se vc eliminar RV2 (além do valor estar totalmente equivocado, RV2 não está servindo pra nada), e substituir Q5 por um Resistor de 470 Ohms (deve ser mesmo valor de R5). Ou seja, ficaria assim o estágio de saída:
(clique na figura para "zoom")
Observe que não coloquei o partnumber dos Diodos. Ocorre que o 1N4007 que vc usou em seu circuito é inadequado, pois o 1N4007 é um diodo retificador "lento". Use Diodos de sinal, como o 1N4148.
Sobre os Transistores de Saída, não se esqueça de eventuais dissipadores caso necessário (lembre-se que um Classe "AB" já tem uma potência sendo dissipada constantemente devido ao "bias" de 10%). Claro se forem necessários dissipadores, estes serão pequenos devido à baixa potência de saída, mas acredito que não sejam necessários.
O circuito ficaria ficaria como mostrado na figura a seguir:
(clique na figura para "zoom")
Observe que mantive o valor de R9, e alterei C5 para 1uF (preferencialmente tipo cerâmico, mas um eletrolítico pode ser usado aqui). Aproveite Gabriel, e calcule o "XC" de C5, considerando uma gama de frequências indo de 100 Hz a 5 kHz.
Note também os dois Capacitores em paralelo com R2. Sobre eles, eu comentei no texto acima, e são muito importantes.
Uma outra dica sobre a polarização do "AB": se vc colocar em série com a base de cada um dos Transístores de saída (o BD139 e BD140), um Resistor de por exemplo 10 Ohms, isto ajudará bastante a compensar pequenas discrepâncias no circuito de polarização do "AB". Mas esta é uma dica mais pra quem quer fidelidade máxima de Áudio (o valor do resistor está ligado à potência na saída).
O restante não tem muito mais o que dizer. Mas se puder, use um AmpOp mais "moderno" que o "741", como por exemplo o TL072 (ou outro dessa família), ou então o LM358. (se sobrar algum AmpOp, ele não deve ser deixado "largado": ligue-o como seguidor de tensão), E não se esqueça que o Mic de Eletreto pode ter polaridade para ser ligado.
Detalhe muito importante: qualquer trilha ou ligação das entradas negativas dos AmpOp usados como Amplificadores (as entradas "-") , devem obrigatoriamente serem as mais curtas possíveis, pois estes são os pontos mais sensíveis a ruídos no Sistema.
Ah, procure fazer os desenhos dos circuitos, sem ficar largando as identificações em qualquer lugar, pois algumas nem dá pra ler no seu desenho. E veja: "Auto Falante" está incorreto. O correto é "Alto Falante" (do inglês "Loudspeaker").
Qualquer dúvida, não deixe de perguntar.
Abrçs,
Elcids…
Adicionado por Elcids Chagas ao 19:27 em 3 novembro 2019