Ajuda com amplificador de baixa potência (headphone)

[Squivo]

Olá a todos.

Estou tentando montar um amplificador pra usar com fone de ouvido aqui no PC, minha ideia veio da placa de uma dessas caixinhas de PC que eu tinha e que passou a dar defeito, inclusive eu removi da placa o CI que é um TDA2822m (eu tenho um outro que comprei, mas no teste que fiz o antigo me pareceu mais estável).

Originalmente ele era alimentado por um transformador 9V na caixinha mas eu gostaria de alimentar com o USB.
Testei alguns circuítos (do apresentado no datasheet do componente a outros encontrados na internet e youtube) o que me deu o resultado mais satisfatório foi o da imagem abaixo, tirado daqui. 


Estou com os seguintes problemas:

Se eu mantenho o volume da fonte de áudio (saída do PC ou celular) baixo e subo pouco o potenciômetro eu consigo um ganho bom sem distorção, mas aumentando mais o Pot ou a fonte de áudio além de ficar muito alto fica bem distorcido. Gostaria de uma ajuda para conseguir limitar o máximo do volume da fonte de áudio com o range máximo do Pot, como acontecia com a caixinha original. Seria uma questão de trocar o potenciômetro na entrada pra um de maior resistência?

Também tem um ruído forte quando encosto no potenciômetro, não sei se isso é normal por eu estar testando na protoboard e se resolveria na PCB (eu sou iniciante, aluno do primeiro semestre do técnico).

E um outro problema é que percebi que quando abaixo o volume no Pot ouço bem baixinho uma rádio local e tem um ruído de estática. É normal isso?

Sobre usar o USB do PC como alimentação, faz sentido? A minha fonte é uma fonte boa, uma OCZ, eu imagino que a tensão já seja filtrada, mas posso estar errado. E também, 5V é uma tensão Ok pra se usar numa amplificador desses?

Fico no aguardo, abraços a todos.

[xformer]

Coloque um resistor na entrada antes do potenciômetro. Isso vai atenuar o sinal sobre o potenciômetro e permitir que você deixe o volume no máximo sem distorcer.  O valor do resistor tem que ser determinado por experimento. Comece com 10k e vá trocando pra valor mais alto até achar um valor que lhe satisfaça.

O ruído ao tocar o potenciômetro é normal  pois você é uma antena captadora de ruídos.  Ainda mais numa montagem em protoboard.

Eu não vi a datasheet do TDA2822,  mas se 5V da USB são suficientes para alimentá-lo não vejo problemas.

[Alfredo Padrao]

Olá a todos.

Estou tentando montar um amplificador pra usar com fone de ouvido aqui no PC,

1 - O volume da saída do próprio PC não está sendo suficiente para excitar os fones de ouvido?

"Se eu mantenho o volume da fonte de áudio (saída do PC ou celular) baixo e subo pouco o potenciômetro eu consigo um ganho bom sem distorção, mas aumentando mais o Pot ou a fonte de áudio além de ficar muito alto fica bem distorcido. Gostaria de uma ajuda para conseguir limitar o máximo do volume da fonte de áudio com o range máximo do Pot, como acontecia com a caixinha original. Seria uma questão de trocar o potenciômetro na entrada pra um de maior resistência?"

2 - No Datasheet do integrado, mostra um resistor de 10k dos pinos 6 e 7 (entradas) para GND, para limitar o nível de sinal.

"Também tem um ruído forte quando encosto no potenciômetro, não sei se isso é normal por eu estar testando na protoboard e se resolveria na PCB (eu sou iniciante, aluno do primeiro semestre do técnico).
"

3 - Se soldar um fio da carcaça metálica do potenciômetro para GND; quando não elimina, diminui bastante o ruído.

Dá uma olhada no tópico do amplificador que montei com este integrado: http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=5882.0

Abraços, Alfredo

[Squivo]

Coloque um resistor na entrada antes do potenciômetro. Isso vai atenuar o sinal sobre o potenciômetro e permitir que você deixe o volume no máximo sem distorcer.  O valor do resistor tem que ser determinado por experimento. Comece com 10k e vá trocando pra valor mais alto até achar um valor que lhe satisfaça.

O ruído ao tocar o potenciômetro é normal  pois você é uma antena captadora de ruídos.  Ainda mais numa montagem em protoboard.

Eu não vi a datasheet do TDA2822,  mas se 5V da USB são suficientes para alimentá-lo não vejo problemas.

Eu fui testando os resistores, deixei o volume do PC no máximo e os pots no mínimo e fui testando aumenta-los (estou usando 2 pots de 100K na falta de um estéreo), tive que fazer algumas associações porque os resistores que tenho aqui são limitados (tinha 2 de 1.5M e alguns de 490K, então fui associando), mas pro volume do PC no máximo, eu já tava com 3M e ainda só conseguia aumentar o volume nos potenciômetros até mais ou menos a metade. Seria o caso de trocar potenciômetro de 100K por algo maior? Os que estou usando são lineares, acha que trocar por logarítmico pode ajudar nesse ponto?

No datasheet não tem um ganho específico pra 5V mas tem 4.5 e 6, então a tensão é aceita.

1 - O volume da saída do próprio PC não está sendo suficiente para excitar os fones de ouvido?

É sim, mas as vezes alguns vídeos no youtube tem um som bem baixo eu fico com dificuldade pra ouvir direito quando tem muito barulho em casa. Outro motivo de querer um amp é evitar estender o fio do fone até a saída na traseira do PC, aí ao invés de só colocar um extensor, como eu preciso de um pouco mais de ganho as vezes, já quero montar um amp pra deixar na minha mesa. E também to fazendo pelo aprendizado.

2 - No Datasheet do integrado, mostra um resistor de 10k dos pinos 6 e 7 (entradas) para GND, para limitar o nível de sinal.

Sim, mas aí pra eu fazer o controle de volume eu colocaria esse resistor em paralelo com o potenciômetro?

3 - Se soldar um fio da carcaça metálica do potenciômetro para GND; quando não elimina, diminui bastante o ruído.

Dá uma olhada no tópico do amplificador que montei com este integrado: http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=5882.0

Abraços, Alfredo

Pretendo fazer isso quando passar pra PCB.

Valeu pelas respostas, estão ajudando. Aguardo as das novas dúvidas.
Abraços.

[xformer]

O certo para fazer controle de volume é usar o potenciômetro com curva logarítmica (do tipo A ou log) e não a linear (reta, do tipo B ou lin), porque a sensibilidade do ouvido é logarítmica e não linear.

Eu achei uma datasheet do TDA2822 (fabricante UTC) e tem essa tabela:

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Sobre a alimentação, está ok usar 5V da USB.  Mais duas informações importantes: o ganho de tensão típico dele é de 40dB e a resistência de entrada é 100k ohms.
Um ganho de 40dB significa um ganho de tensão de 100 vezes (o que é bastante para um amplificadorzinho desses).  O 40dB vem da fórmula: 20 x log (100) = 20 x 2 = 40.

Se o ganho é 100, precisamos saber qual a tensão máxima de saída para esse valor de 5V de alimentação.  Neste gráfico podemos ver que para 5V de alimentação conseguiremos 0,25W sobre 8 ohms :

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Para termos 0,25W com carga de 8 ohms a tensão de saída seria de raiz(0,25 x 8 ) = raiz 2 = 1,414Vrms.     P = V^2 x R   ou  V = raiz (P x R)

Então se o ganho é de 100, e pra conseguir 1,414Vrms na saída, precisamos ter na entrada, o valor máximo de  0,01414Vrms ou 14mVrms.  Um valor acima disso na entrada, vai causar mais distorção ainda.  Veja que é um valor relativamente baixo mesmo para uma saída de linha do PC, por isso a necessidade de atenuar o sinal que entra no amplificador.

Com o potenciômetro de 100k no máximo e a resistência de entrada de 100k do ci, a resistência equivalente seria de 50k ohms.  Digamos que o sinal de saída do PC tenha 1Vrms, pra chegar nos 14mVrms, precisa atenuar aproximadamente 70 vezes (ou seja colocar um resistor de 69x50k = 3450000 ohms antes do potenciômetro).

Como o Alfredo sugeriu, ao colocar o resistor de 10k em paralelo com a entrada, você reduz a resistência equivalente para 8333 ohms.  Assim, o resistor para atenuação precisaria ser de 69 x 8333 = 575k ohms.
Tente colocar um de 470k ohms ou 560k ohms  se também usar os resistores de 10k nas entradas para o terra.  

[Squivo]

O certo para fazer controle de volume é usar o potenciômetro com curva logarítmica (do tipo A ou log) e não a linear (reta, do tipo B ou lin), porque a sensibilidade do ouvido é logarítmica e não linear.

Eu achei uma datasheet do TDA2822 (fabricante UTC) e tem essa tabela:

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Sobre a alimentação, está ok usar 5V da USB.  Mais duas informações importantes: o ganho de tensão típico dele é de 40dB e a resistência de entrada é 100k ohms.
Um ganho de 40dB significa um ganho de tensão de 100 vezes (o que é bastante para um amplificadorzinho desses).  O 40dB vem da fórmula: 20 x log (100) = 20 x 2 = 40.

Se o ganho é 100, precisamos saber qual a tensão máxima de saída para esse valor de 5V de alimentação.  Neste gráfico podemos ver que para 5V de alimentação conseguiremos 0,25W sobre 8 ohms :

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Para termos 0,25W com carga de 8 ohms a tensão de saída seria de raiz(0,25 x 8 ) = raiz 2 = 1,414Vrms.     P = V^2 x R   ou  V = raiz (P x R)

Então se o ganho é de 100, e pra conseguir 1,414Vrms na saída, precisamos ter na entrada, o valor máximo de  0,01414Vrms ou 14mVrms.  Um valor acima disso na entrada, vai causar mais distorção ainda.  Veja que é um valor relativamente baixo mesmo para uma saída de linha do PC, por isso a necessidade de atenuar o sinal que entra no amplificador.

Com o potenciômetro de 100k no máximo e a resistência de entrada de 100k do ci, a resistência equivalente seria de 50k ohms.  Digamos que o sinal de saída do PC tenha 1Vrms, pra chegar nos 14mVrms, precisa atenuar aproximadamente 70 vezes (ou seja colocar um resistor de 69x50k = 3450000 ohms antes do potenciômetro).

Como o Alfredo sugeriu, ao colocar o resistor de 10k em paralelo com a entrada, você reduz a resistência equivalente para 8333 ohms.  Assim, o resistor para atenuação precisaria ser de 69 x 8333 = 575k ohms.
Tente colocar um de 470k ohms ou 560k ohms  se também usar os resistores de 10k nas entradas para o terra.  

Valeu pela explicação, bem esclarecedora.

Sobre o Pot, quando eu for comprar o definitivo que vai na PCB vou comprar log.

Testei com os resistores que tenho aqui, usei um 460k e funcionou como o esperado, porém o ganho me pareceu quase que 1:1 pra saída do PC com tudo no máximo, como eu quero um pouco mais de ganho que a saída do PC reduzi pra um de 390k, melhorou um pouco mas o resultado com um de 200k ficou mais com o que eu preciso, tem um pouco de distorção (algo mais como uma compressão do que ruído em si, quando deixo os volumes no máximo) mas é aceitável pra ter um volume um pouco mais alto pra alguns vídeos que já vi por aí que tinham um áudio baixo. (Considerando o heaphone que uso no PC, tem um outro intra auricular que é bem mais sensível que precisaria do resistor de 460k, mas não pretendo usar com ele).

E também montado na protoboard tem um ruído bem alto que eu espero conseguir eliminar quando estiver numa PCB e com a carcaça do pot soldada no gnd, o que deve ajudar.

Sobre a explicação, inicialmente eu tinha achado que aquele resistor de 10k no datasheet era a representação do potenciômetro, erro meu.
No caso da queda de tensão para 14mVrms, eu entendi a conta, mas não sei se entendi o conceito.
O Req de 8k é por conta da associação em paralelo com o resistor de 10k (e o Req de 50k do pot + resistência de entrada do CI). Nesse calculo da atenuação do Vrms (é o V eficaz, certo? Lembro disso da aula de Ripple) você leva em conta a corrente nesse trecho do circuito? Estou tentando identificar onde exatamente houve essa queda de tensão.

No mais, ajudou muito, eu passei um tempão tentando arrumar esse circuito por não saber ler direito o datasheet.
Abraços.

[xformer]

Testei com os resistores que tenho aqui, usei um 460k e funcionou como o esperado, porém o ganho me pareceu quase que 1:1 pra saída do PC com tudo no máximo, como eu quero um pouco mais de ganho que a saída do PC reduzi pra um de 390k, melhorou um pouco mas o resultado com um de 200k ficou mais com o que eu preciso, tem um pouco de distorção (algo mais como uma compressão do que ruído em si, quando deixo os volumes no máximo) mas é aceitável pra ter um volume um pouco mais alto pra alguns vídeos que já vi por aí que tinham um áudio baixo. (Considerando o heaphone que uso no PC, tem um outro intra auricular que é bem mais sensível que precisaria do resistor de 460k, mas não pretendo usar com ele).

Eu não sei (e acho que você também não sabe) qual o nível de saída do áudio do seu PC quando está  no máximo.  Por isso eu fiz uma suposição do valor para exemplificar e poder fazer um cálculo. Provavelmente o valor real não é o que eu usei, então tem de experimentar o valor mais adequado de resistor. Foi o que você fez, achou um valor que foi satisfatório.  O importante era entender o conceito e como a coisa funciona.

Sobre a explicação, inicialmente eu tinha achado que aquele resistor de 10k no datasheet era a representação do potenciômetro, erro meu.
No caso da queda de tensão para 14mVrms, eu entendi a conta, mas não sei se entendi o conceito.
O Req de 8k é por conta da associação em paralelo com o resistor de 10k (e o Req de 50k do pot + resistência de entrada do CI). Nesse calculo da atenuação do Vrms (é o V eficaz, certo? Lembro disso da aula de Ripple) você leva em conta a corrente nesse trecho do circuito? Estou tentando identificar onde exatamente houve essa queda de tensão.

Vrms = Veficaz

Req inicialmente era o potenciômetro de 100k (considerado no máximo) em paralelo com a resistência de entrada de 100k do amplificador. Isso é que dá 50k.

Depois, com mais o resistor de 10k ligado na entrada, serão 3 resistências em paralelo: 100k do potenciômetro, o resistor de 10k e a resistência de 100k da  entrada do amplificador, o que dá 8333 ohms.

O valor de Req forma com o Rx um divisor de tensão, atenuando o Vin (tensão de entrada no amplificador) para 14,14mVrms.  Abaixo tem um desenho explicando e a fórmula de atenuação para Vin (teria que considerar também a resistência de saída do PC, mas ela deve ser pequena e irrelevante).  



Se fizer citação desta mensagem, retire a imagem acima da citação.

[Squivo]

Testei com os resistores que tenho aqui, usei um 460k e funcionou como o esperado, porém o ganho me pareceu quase que 1:1 pra saída do PC com tudo no máximo, como eu quero um pouco mais de ganho que a saída do PC reduzi pra um de 390k, melhorou um pouco mas o resultado com um de 200k ficou mais com o que eu preciso, tem um pouco de distorção (algo mais como uma compressão do que ruído em si, quando deixo os volumes no máximo) mas é aceitável pra ter um volume um pouco mais alto pra alguns vídeos que já vi por aí que tinham um áudio baixo. (Considerando o heaphone que uso no PC, tem um outro intra auricular que é bem mais sensível que precisaria do resistor de 460k, mas não pretendo usar com ele).

Eu não sei (e acho que você também não sabe) qual o nível de saída do áudio do seu PC quando está  no máximo.  Por isso eu fiz uma suposição do valor para exemplificar e poder fazer um cálculo. Provavelmente o valor real não é o que eu usei, então tem de experimentar o valor mais adequado de resistor. Foi o que você fez, achou um valor que foi satisfatório.  O importante era entender o conceito e como a coisa funciona.

Sobre a explicação, inicialmente eu tinha achado que aquele resistor de 10k no datasheet era a representação do potenciômetro, erro meu.
No caso da queda de tensão para 14mVrms, eu entendi a conta, mas não sei se entendi o conceito.
O Req de 8k é por conta da associação em paralelo com o resistor de 10k (e o Req de 50k do pot + resistência de entrada do CI). Nesse calculo da atenuação do Vrms (é o V eficaz, certo? Lembro disso da aula de Ripple) você leva em conta a corrente nesse trecho do circuito? Estou tentando identificar onde exatamente houve essa queda de tensão.

Vrms = Veficaz

Req inicialmente era o potenciômetro de 100k (considerado no máximo) em paralelo com a resistência de entrada de 100k do amplificador. Isso é que dá 50k.

Depois, com mais o resistor de 10k ligado na entrada, serão 3 resistências em paralelo: 100k do potenciômetro, o resistor de 10k e a resistência de 100k da  entrada do amplificador, o que dá 8333 ohms.

O valor de Req forma com o Rx um divisor de tensão, atenuando o Vin (tensão de entrada no amplificador) para 14,14mVrms.  Abaixo tem um desenho explicando e a fórmula de atenuação para Vin (teria que considerar também a resistência de saída do PC, mas ela deve ser pequena e irrelevante).  

Se fizer citação desta mensagem, retire a imagem acima da citação.

Muito obrigado, deu pra elucidar bem o assunto.