Olá Lab de Garagem,

Sou estudante em eletrônica, estou começando a buscar mais conhecimento e recebi o desafio em um projeto acadêmico, acredito que para vocês deve ser bem simples de resolver e detectar possíveis falhas, começarei tratando dos requisitos:

Requisitos:
* Amplificador de Alta Impedância (para amplificação de ~10milivolts)
* Saída deve ser audível -> sinal de amplificação na saída em alto-falante ou em placa de áudio (pc)
* Utilização de fonte simétrica 12v no estágio de alta impedância.
* Deve-se utilizar baterias (12v) no projeto.

Problemas Encontrados:

* Usando duas bateria A23 12v Elgin (mini) elas descarregam rapidamente, com uso por volta de 30~45 min. 
    (Comentário: Pensei em colocar 02 em paralelo para poder durar mais, mas não sei se é isso o problema ou mesmo se o sistema abaixo estaria errado... )

* Optou-se por utilizar o Lm386 com a configuração de 200x. (Não sei se é necessário substituição por transistores específicos)

Sugestões?

* O que seria possível realizar para manter uma alta impedância de entrada no estágio de pré-amplificação e, posteriormente, uma amplificação aceitável neste caso? Não é necessário muita potência na saída, apenas que seja audível.

* Podem sugerir melhorias (ou correções para este mini-projeto) ?

Projeto Base (abaixo), se precisar do projeto no Proteus é só informar.

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Respostas a este tópico

olá Sérgio.

      Certamente há melhorias que podem ser feitas no seu Sistema.

      Numa rápida análise, vou enumerar alguns pontos que são mais evidentes:

      1)  o 741  é um AO (Amplificador Operacional) considerado ultrapassado (e isso já a mais de 30 anos). Assim seu uso em um Projeto Acadêmico, pode acabar sendo visto por alguns Professores, como algo inadequado. Apesar da sua justificativa (que vc me disse pelo chat) ser compreensível, não deixe de levar em consideração aspectos práticos como a extensa disponibilidade de AOs muito mais adequados a Projetos e custos envolvidos. Alguns aspectos tecnológicos podem também ser fundamentais, como variação de parâmetros com a temperatura, etc.

      2)  no estágio do Pré-Amplificador, "C7" garante que níveis DC  não sejam amplificados, e também facilita o acoplamento do sinal de entrada (até certo ponto!). Ele também garante o mínimo de efeito do Offset de Tensão  do AO na saída deste estágio.

      Mas provavelmente seria melhor eliminar o ajuste do Ganho substituindo "POT_U1" por um Resistor fixo, e diminuir o Ganho neste estágio,  e caso o Ganho não seja o que vc deseja, compense em um segundo estágio (e não no estágio de saída!). Isto seria muito facilitado se vc usar um CI mais "moderno", preferencialmente um que tem 4 AOs.

      E se vc mantiver o ajuste de offset através do trimpot de 10k, vc precisará curto-circuitar "C7" durante esse ajuste, do contrário o ajuste não será possível, já que "C7" suprime o nível DC  na saída.

      3)  observe que "C7" não pode ser do tipo polarizado, pois a tensão DC sobre ele pode ser tanto positiva como negativa. Já existem fartamente disponíveis Capacitores Cerâmicos nesta faixa de "C7", notadamente com dielétrico X5R (que são excelentes, e eu já usei muito em projetos recentes). Há também X7R, mas costumam ser mais caros pois são em menor disponibilidade para Capacitâncias dessa faixa. Claro, neste caso, usar dois Eletrolíticos de Alumínio  em série (e em "contra-polaridade"), também resolve a questão da polaridade (mas há ressalvas nas frequências de áudio mais altas, pois Eletrolíticos de Alumínio se comportam como indutores a partir de alguns kHz).

      4)  o valor de 1M para "POT_U2" está totalmente inadequado para a entrada do LM386.  Ocorre que a Impedância de Entrada do LM386  é de 50k,  e "POT_U2" teria que ter um valor pelo menos 10 vezes menor, ou seja: algo em torno de 5k, senão o ajuste será extremamente difícil e até sem sentido.  Este valor de 5k, não compromete o consumo de energia, uma vez que neste ponto do circuito, tanto o sinal de áudio  como qualquer remanescente DC, ainda tem amplitudes muito baixas (no caso do sinal de áudio, o valor RMS será baixíssimo neste ponto).

      5)  tente manter o Ganho do LM386, no menor valor possível, que neste caso seria 20. Estágios de Saída de Potência devem ser concebidos para ganhos baixos (em alguns casos até mesmo ganho igual a 1), pois isso minimiza o efeito de ruídos da fonte de alimentação. O ganho atual de 200 que vc está usando, provavelmente vai trazer algumas surpresas ruins.

      6)  sobre o consumo de energia, sempre é possível otimizar. Mas circuitos totalmente analógicos tem um limite para isto, e este limite não costuma ser muito baixo, principalmente em amplificadores de áudio.  Então não espere grande resultado alimentando seu Sistema com Pilhas ou Baterias, mesmo que "modernas".

      Se seu problema for com o 60Hz  presente na Fonte de Alimentação (mesmo um 60Hz de 1mV que mal seria visto em um Osciloscópio, pode ser terrível em um Amplificador de áudio), uma outra solução pode ser usada.  Vc pode filtrar de forma exclusiva,  a alimentação do Pré-Amplificador.  Como o estágio Pré  consome pouca energia, esta filtragem é totalmente viável. Há diversas formas de fazer isso, mais uma das mais eficientes é através de um Filtro Passa-Baixas usando um "Gyrator" (veja um artigo na Revista Elektor-Brasil 6 de 1986). Eu já usei isto e recomendo.

      Agora respondendo sua pergunta sobre a Impedância do Estágio de Entrada:  nesta topologia que vc está usando com o AO, a Impedância de Entrada já é a máxima possível. Veja: não são os 2M Ohms que vc deixou descrito no circuito.  É muito maior que isso (certamente mais de 1Giga Ohm). Essa é uma característica da configuração "não-inversora" que vc está usando com o AO (e claro que "Zin" depende da frequência, mas para a faixa de áudio, isto é negligenciável).

      Mas pode ser que seja vantajoso ter uma impedância mais baixa, por exemplo na casa das dezenas ou centenas de kilo-Ohms. Vai depender de quem é a sua fonte de sinal.  Caso sua fonte de sinal tenha uma impedância de saída relativamente baixa, então vc não precisa ter um estágio Pré com uma Impedância de Entrada extremamente alta. Considere isto, pois quanto mais alta a Impedância em um Circuito, mais susceptível a ruídos será este Circuito.

      Espero ter ajudado.

      abrçs,

      Elcids

Boa tarde. 

Exlique esses requisitos, pois estão confusos.

Requisitos:
* Amplificador de Alta Impedância (para amplificação de ~10milivolts)

  Esse sinal é muito baixo! Vai ter que usar talvez um amplificador diferencial, para eliminar o ruido e a tensão de offset. 

  Leia e estude o datasheet do amplificador de instrumentação de precisão INA126(exemplo) 

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina126.pdf?ts=1628798896236&r...


* Saída deve ser audível -> sinal de amplificação na saída em alto-falante ou em placa de áudio (pc)

   Pode usar um LM386


* Utilização de fonte simétrica 12v no estágio de alta impedância.

   Pode usar o LM7812 e o LM7912 para regular o +12V e o -12V, respectivamente. (são baratos) 


* Deve-se utilizar baterias (12v) no projeto.

  Baterias de 12V são mais caras. Não use pilha de 12V pois a capcidade de corrente é baixíssima. 

  Seria uma bateria para o +12V e outra para o -12V ? Não entendi. 

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