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  1. MOSFET: numa configuração habitual

    Os MOSFET são transístores de efeito de campo usados em muitas aplicações de eletrónica analógica e digital. Neste tutorial vamos realizar uma experiência muito prática de modo a perceber como funciona um MOSFET numa configuração particular muito utilizada, em particular, nas montagens de tutoriais anteriores. A montagem usada é chamada de fonte comum, porque a entrada e a saída partilham a fonte do MOSFET. Esta configuração permite construir um amplificador e obter uma amplificação em corrente e em tensão do sinal de entrada. É por isso uma configuração muito usada em aplicações de áudio. Em tutorais anteriores montamos um amplificador com uma lâmpada cuja configuração corresponde exatamente à de fonte comum. Claro que vamos precisar de alguns aparelhos especiais: um osciloscópio e um gerador de sinais. Como habitualmente publicamos uma lista de material e os sítios mais convenientes/baratos para a compra. Neste caso em particular não damos recomendações de compra porque já anteriormente demos e os Mosfets podem ser comprados facilmente em qualquer loja de electrónica. Para este tutorial são necessários uns Mosfets, resistências e um condensador, a saber: Mosfet IRF620, IRF610, … Algumas resistências de potência (100Ohm, 1Ohm,3.3Ohm, 0.47 Ohm,... de 3W basta, 1M 1/4W) 1uF, 25V condensador Fonte de alimentação (de um laptop). Aquela que vou usar a tensão de saída ronda os 19.6V breadboard (a montagem de um tutorial anterior) Na página seguinte conheceremos melhor a estrutura do MOSFET. O transístor de efeito de campo (Field effect transistor, FET) tem esta designação porque o estado de corte ou de condução é determinado pelo campo eléctrico no seu interior. A corrente é devida a um só tipo de portadores de carga: electrões ou lacunas. Há vários tipos de transístores de efeito de campo mas o mais utilizado é o transístor MOS (MOSFET). A designação MOS deriva das iniciais Metal-Óxido-Semicondutor e tem a ver com a estrutura do dispositivo. Não me vou deter sobre grandes detalhes técnicos sobre este tipo de transístor (ver referências no fim) mas há uma característica que vale a pena referir: apresentam uma resistência de entrada praticamente infinita, característica que partilham com os seus antepassados, as válvulas. O MOSFET possuem 3 terminais denominados dreno (D, drain), porta (G, gate), fonte (S, source). Para que a corrente passe no drain para a source é necessário que a tensão entre a gate o drain seja superior à tensão de limiar (threshold), este é o comportamento de um transístor MOS de canal N, ou NMOS. Existem também transístores de canal P, ou PMOS. Neste caso para que haja corrente da source para o drain é necessário que a tensão entre a source e a gate seja superior à tensão de limiar. Os transístores descritos são chamados de enhancement porque o controle de corrente se obtém controlando a quantidade de portadores de carga para o canal. Cada fabricante de transístores fornece uma datasheet onde se podem encontrar os valores típicos (por exemplo) da tensão de limiar para um dado MOSFET. Por exemplo, olhando para a datasheet do MOSFET IRF620 (http://www.vishay.com/docs/91027/sihf620.pdf) temos a tabela tem uma tensão de limiar entre 2V e 4V(Gate-Source- Thereshold Voltage). A precisão não é grande coisa, pois não? Então, a electrónica não é uma ciência exacta? Claro que a coisa é um bocado mais complicada, e claro não esquecer os valores dados na datasheet dependem da temperatura (ver gráficos mais para a frente). Um dos conceitos importantes que vamos explorar nesta experiência é o de ganho de tensão e distorção. O ganho em tensão é determinado pela razão entre a tensão de saída e a tensão de entrada. A saber: Av= Vout/Vin Corresponde a um factor multiplicativo, a tensão de saída Vout é (deverá ser idealmente) proporcional à tensão de entrada Vi, como queremos construir um amplificador este factor multiplicativo deverá ser maior do que um e aproximadamente constante numa banda de frequências adequada (20Hz-20kHz para áudio). O outro conceito importante é o de distorção (que pode ser boa ou má, depende das aplicações). Deixo aqui a formula que permite o cálculo da distorção (segunda harmónica), fica para mais tarde a discussão de mais detalhes e de onde vem essa fórmula, D = abs((.5*(Imax+Imin) - IQ) / (Imax - Imin)) onde: Imin é a corrente mínima no drain, Imax é a corrente máxima no drain e IQ corrente no drain sem sinal de entrada, i.e. corrente em repouso (quiescente). Para se obter o valor da distorção em percentagem basta multiplicar por 100. A experiência que proponho é baseada no livro Design of VMOS – Circuits with Experiments adaptada para os componentes que tinha aqui em casa e que são possíveis de obter-se em qualquer loja de electrónica. Vamos então à experiência, um passo de cada vez. Passo 1 Montar o circuito de acordo com o esquema. É necessário montar o MOSFET num dissipador conveniente, a regra geral para se confirmar que a escolha do dissipador foi a correta é colocar e manter a mão sobre o dissipador durante uns 30s, a temperatura deve rondar 60 graus Celsius, a temperatura ideal do café para ser bebido (ver figura inicial). O transístor está polarizado, é o nome que se dá à configuração que permite a condução, de uma forma chamada de selfbias, i.e. usa-se uma resistência para acoplar o drain ao gate permitindo ter sempre as duas à mesma tensão (a elevada impedância de entrada do MOSFET garante que VD=VG). Passo 2 Deixar o gerador de sinais desligado e ligar a alimentação. Com o osciloscópio ligado ao drain do transístor medir a tensão, deve rondar os 15.2V (mais ou menos 1V). Se isso não acontecer desligar a fonte de alimentação e confirmar as ligações. Medir a tensão entre a gate e a source (perto de 4.5V). Passo 3 Depois de estar tudo a funcionar podemos ligar o gerador de sinais com um sinal com frequência de 1kHz e uma onda sinusoidal à entrada do amplificador. Ajustar a amplitude do sinal à entrada de modo que se obtenha os valores à saída dados pela tabela seguinte, calcular o valor do ganho em tensão. Vin(mV) Vout(V) Av 23.0 0.5 22 45.0 1.0 22 66.0 1.5 23 90.0 2.0 22 112.0 2.5 22 134 3.0 22 O circuito tem um ganho de 22. A impedância de entrada ronda os 100*22 || 1M=2.2kOhm e a impedância de saída 100Ohm. Passo 4 Agora desligar o gerador de sinais da entrada do amplificador. Medir a corrente em repouso e guardar o resultado. IQ = (19.6-4.4)/100 = 152mA O amplificador consome 152mA*19.6V=3W mesmo sem sinal à entrada. Passo 5 Voltar a ligar o gerador de sinais à entrada do amplificador e ajustar o valor da amplitude à saída de modo a obter-se 2V pp (peak-to-peak) com 1kHz. Medir a corrente no drain, ou a corrente de saída, que corresponde ao valor de Imax, registar esse valor. Imax = (19.6-4.4+1)/100=162mA Passo 6 Voltar a ligar a alimentação e o gerador de sinais e medir a corrente de saída nas mesma condições do Passo 5. Registar o valor pp da corrente(estou a usar duas resistências de 3.3Ohm em paralelo). Ipp = 80/1.65 = 48mA Passo 7 Para determinar Imin basta subtrair o valor determinado no Passo 7 pelo valor determinado no Passo 5: Imin = Imax - Ipp = 162-48= 114mA Passo 8 Usando a fórmula para a distorção calcular a percentagem de distorção deste amplificador e common-source (fonte-comum) a 1kHz. distorção = abs(((114+162)*.5-152)/48) = .29 Obtive uma distorção na ordem de 29%! Este tutorial baseou-se no estudo de uma das mais úteis configurações de funcionamento de transístor, uma configuração em fonte-comum. Este tipo de topologia é muito usada na construção de amplificadores de tensão e de corrente, é um building block que devemos reconhecer rapidamente quando estudamos circuitos mais complexos. Muitas alterações se podem fazer,repetindo todos os passos anteriores e de uma maneira exaustiva perceber como é que a polarização do transístor condiciona a distorção final do sinal amplificado (fixed bias, ou ainda colocando um resistência da gate ao ground). Outra aplicação deste circuito simples é como booster para um qualquer amplificador de guitarra (claro que precisa de um buffer, mas isso é o tema para o próximo tutorial). Boas construções! P.S. - Nenhum transístor ficou magoado durante a redação deste texto. Para quem quiser conhecer estes assuntos com mais profundidade, recomendo dois livros que serviram de fonte também para este artigo: Manuel de Medeiros Silva, Circuitos com Transístores Bipolares e MOS, Fundação Calouste Gulbenkian, 4ª ed. (2010) Robert T. Stone, Howard M. Berlin, Design of VMOS, Circuits with experiments, HowardW. Sams, Co., Inc., 1ª ed.(1980)
  2. Tutorial - MOSFET: numa configuração habitual Resumo: Neste tutorial vamos realizar uma experiência muito prática de modo a perceber como funciona um MOSFET numa configuração particular muito utilizada, em particular, nas montagens de tutoriais anteriores. ... Ver tutorial completo
  3. Vais ter resposta a essa pergunta no próximo tutorial
  4. ISP Stealth Ultra-Lite

    Ou este DIY Tiny Giant amp: http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=89687.0
  5. ISP Stealth Ultra-Lite

    @xtechExperimenta ouvir um fuzz ou distorção usando um amplificador hi-fi mesmo com um speaker de guitarra, um ninho de abelhas. @pgranadas Pode correr bem se for bem projectado. A pior coisa é a descrição incluir "60 volts peak to peak output signal swing from a 19 volt DC power supply by use of stored energy", isso nem sequer faz sentido. "stored energy"!?
  6. ISP Stealth Ultra-Lite

    Com estas specs? Input Sensitivity/Max Output: -10dBu / .25vrms Maximum Input Signal: +17dBu Voltage Gain: 42dB Noise Floor: -80dBu Dynamic Range: 104db A WTD Distortion: @10dBu output=.02% Full Output=.1% Frequency Response: 20Hz – 20KHz = +0 / -.5dB Input Power: 80mA @idle 3A full power @4Ω Dimensions: 4.9” W x 1.75” H x 4” D Weight: .95 LBS Protection: Auto shutdown / Output shorts or low load impedance. Protected for open loads. Um amp de guitarra não tem essa resposta em frequência 20Hz – 20KHz = +0 / -.5dB se adicionarmos mais isto da descrição 60 volts peak to peak output signal swing from a 19 volt DC power supply by use of stored energy. !?!?!?! Cheira a esturro, muito a esturro.
  7. Tens de ser mais específico, o que queres dizer com as ligações na prática?
  8. O link para o TINA-TI tem um parêntesis a mais, o link correcto é este: http://www.ti.com/tool/tina-ti
  9. Tutorial - Potpourri de Amplificadores de Guitarra Resumo: Neste tutorial vamos construir um power amp e discutir algumas tipologias de amplificadores para guitarra. Aventura-te e fica a conhecer melhor o mundo dos amplificadores de guitarra! ... Ver tutorial completo
  10. Potpourri de Amplificadores de Guitarra

    Neste tutorial vamos discutir uma alguns amplificadores de guitarra de uma forma informal, discutir tipologias e ideias para experimentar na breadboard. A totalidade dos esquemas deste texto foram experimentados e funcionam. No fim vamos construir mais um power amp. A técnica de montagem será ponto a ponto e o amplificador final utilizará mosfets numa configuração em classe A pushpull. A sugestão que dou para complementar a leitura deste este texto é procurar as tipologias e referencias que vou dando ao longo do texto. As coisas aqui descritas não são rocket science mas há muitos detalhes a considerar. A explicação completa dava quase para escrever um livro sobre o assunto. Não há muita coisa escrita sobre amplificadores de guitarra solid state mas o livro de Teemu Kyttälä, “Solid -State Guitar Amplifiers” é uma excelente referência para ler no mês de férias que se aproxima (o link para download do livro completo está mais à frente no texto). Boas leituras e construções. Quando comecei a estudar amplificadores de guitarra testei na breadboard uma grande quantidade de tipologias. A ideia era perceber de uma forma práctica como soavam diferentes arranjos e que tipo de distorções se conseguiriam obter. Usando o simulador de circuitos (por exemplo o TINA-TI: http://www.ti.com/tool/tina-ti ) e uma breadboard é possível num par de meses simular e testar uma grande quantidade de circuitos. Esta maneira de estudar dá-nos muitos frutos e uma experiência hands-on que é muito difícil de se obter de outra forma, mesmo em ensino especializado. O procedimento é simples: simular o circuito, monta-lo numa breadboard e ouvir. Repetir as vezes necessárias. Claro que vou restringir este texto a amplificadores solid-state. Deixo aqui uma referência de leitura recomendada: Teemu Kyttälä, “Solid -State Guitar Amplifiers”: http://www.thatraymond.com/downloads/solidstate_guitar_amplifiers_teemu_kyttala_v1.0.pdf Uma excelente leitura técnica mas contém capítulos não técnicos que podem ser lidos sem grandes conhecimentos de eletrotécnica, em particular a secção que discute amplificadores solid state vs válvulas está muito bem escrita. Comecemos então. O primeiro da série foi inspirado no Muff Fuzz um pedal da Electro Harmonix. A ideia é a mesma do circuito original mas serve de booster para o andar de amplificação de potência que usa os dois TIP: o TIP 31 (NPN) e o TIP32 (PNP) numa configuração de emissor comum (este estágio tem apenas ganho em corrente, o ganho em tensão vem do Muff Fuzz). Ou usando um amplificador operacional usando dois transístores (o par 2N4401 e o 2N4403). O R4 controla o ganho da configuração. O ganho é controlado por feedback negativo à saída do opamp na base do TIP31. Claro que é importante o uso de um simulador de circuitos que permite simular não só o pickup da guitarra assim como o altifalante. Neste último exemplo a rede de feedback cobre não só T2 mas vai até ao estágio de saída. Uma outra configuração interessante é usar as flutuações de corrente de um opamp para controlar os transístores de saída. Só trabalham quando o opamp “puxa” mais corrente. Este exemplo curiosamente não funciona no simulador mas funciona na breadboard! O que se passa é que o simulador emula o opamp de uma forma ideal e não contabiliza as flutuações de corrente do integrado. Mas são essas flutuações que controlam o funcionamento dos transístores de saída. É um exemplo muito relevante que mostra bem alguns dos limites de aplicabilidade na utilização deste tipo de softwares para estudo de circuitos eléctricos. Há duas coisas que distinguem este último circuito dos exemplos anteriores: os transístores de potência estão numa configuração de colector comum (ganho de corrente e de tensão) e a rede de feedback controla a impedância de saída do amplificador. Os exemplos de power-amps anteriores têm uma configuração chamada de classe B. Cada um dos transístores de saída (ver a imagem anterior, TIP31 e TIP32) apenas conduzem numa das partes do sinal de entrada estando desligado (ou quase) na outra parte. Este tipo de configuração deve funcionar bem com o amplificador integrado LM386 (procurar a referência Ruby amp). O exemplo seguinte mostra um amplificador em class A, onde o transístor de saída está sempre em condução. Este não o testei mas o amplificador com a lâmpada de carro num tutorial anterior é também um amplificador em classe A. Outro exemplo que não poderia deixar de testar era o famoso amplificador Zen do Nelson Pass ( https://www.passdiy.com/project/amplifiers/the-zen-amplifier ) Neste caso a minha ideia foi construir uma versão pequenina, para ver, ou antes ouvir, como soava. As minhas simplificações levaram-me, depois de muitas iteradas e escutas e ao fim de 4 meses à versão que já divulguei num tutorial passado. Esta versão usa um IRFP240 (favorito do Pass) e que debita mais ou menos 3W clean (standard de guitarra). Já me esquecia que também experimentei uma versão pequena do JLH (John Linsley-Hood) mas usando transístores (não mosfet). Claro que a ideia surgiu também da versão do amplificador do Pass (https://www.passdiy.com/project/amplifiers/the-plh-amplifier). Esta sim uma topologia fantástica que valerá a pena voltar a fazer mais umas experiências com ela... em particular em overdrive. Outro amplificador que soa muitíssimo bem é o amplificador “Dead of Zen” (nome que dava para uma banda de heavymetal) do Rod Elliott ( http://sound.whsites.net/project36.htm ). Vejamos então mais esta ideia para um power amp. Precisamos do material seguinte: Mosfet N IRF620 Mosfet P IRFP9620 100nF x2 condensador (25V) 1mF condensador (25V) 120kOhm x4 resistências 1/4W Jacks de audio Ficha de alimentação para painel dissipador Caixa Hammond 1590BB (ou semelhante) isoladores para os transístores dissipador Fonte de alimentação de portátil (18V 6A) O poweramp com uma lâmpada divulgado num tutorial anterior partilha com este que usa dois mosfets a mesma simplicidade. O circuito é este: Usa dois mosfets, um tipo N e outro tipo P e funciona em classe A, i.e. os dois transístores estão simultaneamente a funcionar durante a parte positiva e a parte negativa do sinal de entrada para sinais de baixa amplitude. Tem um ganho de 2.5. Para sinais com maior amplitude temos distorção de crossover e achatamento dos topo da onda! A resposta em frequência é: A montagem foi feita numa Hammond 1590BB. Os mosfets foram literalmente aparafusados à caixa usando os isoladores e massa térmica. Como se pode ver a montagem não é nada do outro mundo, basta paciência. Uma das coisas importantes em circuitos de amplificação é usar uma configuração em estrela e apenas um ponto de massa (ligado à caixa metálica). O link seguinte tem a discussão deste tipo de configuração para amplificadores a válvulas mas vale também para transístores: http://www.geofex.com/Article_Folders/stargnd/stargnd.htm Outras das questões importantes que temos de ter em atenção com os amplificadores em geral em qualquer configuração e em particular com os amplificadores em classe A é a dissipação de calor. A rule of thumb é: se conseguires deixar a mão sobre o dissipador mais do que 60s então está tudo ok. Equivale a 60 graus Celsius, a temperatura ideal do café para ser bebido. Este tutorial tinha como objetivo mostrar a importância da utilização de um simulador de circuitos elétricos e a prototipagem rápida para estudo de circuitos. Tem referências e detalhes para nos manter ocupados durante este tempo de férias. E no fim a construção de outro amplificador classe A com dois mosfets tipo N e tipo P. Como soa? Melhor mesmo é montar um! Boas construções. Tiago Charters de Azevedo Lisboa, 2017
  11. Orientação Humbucker

    Genial,uma pérola! Ainda não parei de rir
  12. Os barretes e relíquias do OLX

    @deadpoet Percebo-te mas aquela cabeça (3005 Lead 12 Micro Stack) soa muitíssimo bem.
  13. Os barretes e relíquias do OLX

    Digam-me lá se isto está caro ou barato? https://www.olx.pt/anuncio/marshall-head-lead-12-marshall-vs112-IDAG38d.html?requestFromAd=1&track[message_sent]=1&id_at=872508864 E a cabeça: 3005 Lead 12 Micro Stack, 12W head? Quanto vale? 50€? 100€? Fica aqui a ref do ebay: http://www.ebay.com/itm/Marshall-3005-Lead-12-RED-Mini-Stack-Vintage-1980s-LOCAL-PICK-UP-ONLY-/282391858126 Abs.
  14. Re-amp

    Tens aqui http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=100917.0 se quiseres montar uma Ou esta: http://www.recordingmag.com/resources/resourceDetail/314.html
  15. Giro: https://en.wikipedia.org/wiki/Schaffer-Vega_Diversity_System Qual era o Ampeg?