HS-1875B Special Edition - 10th Anniversary: nova PCB monoblock para o amplificador de potência com LM1875T

Tem projeto que a gente monta, testa, publica e segue em frente. E tem projeto que fica: o HS-1875Mi é atemporal mesmo. Fabricado em julho de 2016, um simples amplificador de potência de alta fidelidade para usar como monitor de referência do meu home studio, ele carregou desde o início uma proposta simples na teoria e trabalhosa na prática: usar o LM1875 - um circuito integrado de áudio robusto, de baixíssima distorção - dentro de uma montagem sem atalhos, com fonte superdimensionada, gabinete metálico integrado e um cuidado quase obsessivo com aterramento, dissipação e acabamento.

Dez anos depois, esse projeto ganha nova vida: uma edição comemorativa que conta com uma PCB monoblock compacta, desenhada do zero, para herdar tudo o que fez o LM1875 funcionar tão bem naquele amplificador original, só que num layout mais moderno, mais limpo e mais fácil de replicar na bancada.

Por que o LM1875 continua relevante?

O LM1875 nunca precisou de holofote para provar seu valor. É um amplificador de áudio em CI com invólucro TO220 de 5 pinos com ampla faixa de tensão de operação, exige poucos componentes externos e possui uma combinação de simplicidade de montagem com resultado sonoro consistente. No projeto original de 2015, trabalhei com uma distorção muito próxima dos 0,015% em 8 ohms com alimentação de ±25V - números que, mesmo hoje, seguem competitivos para quem busca um amplificador de potência acessível e com fidelidade real.

Além da distorção baixa, o LM1875 possui proteções nativas de corrente e de temperatura, o que facilita muito a vida de quem está desenvolvendo. É esse equilíbrio entre desempenho e previsibilidade que fez esse componente virar praticamente uma assinatura dentro dos projetos diyPowered ao longo dos anos.

O que muda na edição comemorativa de 10 anos

A essência do HS-1875Mi permanece fiel ao que já tinha se provado eficiente: no seu sucessor HS-1875B, o mesmo racional de fonte robusta, desacoplamento cuidadoso e atenção total ao aterramento que marcou o projeto original. O que muda de forma significativa é facilidade na montagem e na possibilidade de fabricação do amplificador.

A nova PCB é monoblock, ou seja, cada placa possuia um canal completo dedicado para amplificação de forma independente. Isso facilita tanto a montagem de um par estéreo quanto a expansão para configurações multicanal, sem o compromisso de dividir trilhas de canais diferentes numa única placa maior - até mesmo uma montagem em bridge se torna mais simples e segura. Para quem está construindo um monitor ativo, um amplificador para home studio ou simplesmente quer substituir módulos antigos por algo mais compacto e moderno, o formato monoblock reduz drasticamente a necessidade de mais espaço dentro do gabinete.

Qualidade de layout: o que realmente mudou na placa

Não é só reduzir o tamanho da PCB e pronto. O trabalho nessa edição comemorativa foi concentrado em elevar a qualidade do layout como um todo: 

• Trilhas de potência dimensionadas para a corrente de saída do LM1875, reduzindo queda de tensão e aquecimento desnecessário no cobre
• Posicionamento pensado para dissipação, com a área do CI e do dissipador organizada para não comprometer o fluxo térmico dentro do gabinete

◦         Adicionadas frestas estratégicas em alguns pontos da PCB para facilitar a circulação de ar e aprimorar a dissipação térmica em montagens com a placa sobre o dissipador

• Desacoplamento muito próximo ao CI e mantido o circuito ‘no-pop/no click’ inteligente, que já tinha sido utilizado no HS-1875Mi e em outros amplificadores diyPowered (speaker soft start, um clássico protetor antipop/thumps)
• Referência de terra única e bem definida, evitando os loops de aterramento que costumam ser a origem de ruídos em qualquer amplificador de potência
• Silkscreen completo com identificação clara de cada componente e orientações que tornam a montagem facilitada para estudantes ou iniciantes em DIY

Esse tipo de cuidado no roteamento é exatamente o que diferencia um projeto ‘que funciona’ de um projeto que entrega consistentemente o desempenho prometido pelo datasheet. Como já foi dito no artigo original do HS-1875Mi, ‘não adianta ter um excelente circuito integrado se a montagem do conjunto não estiver em perfeitas condições’. Essa premissa segue valendo e a nova PCB foi desenhada justamente para materializar esse conceito num formato mais compacto e mais acessível de replicar.

Visão geral dos componentes

COMPONENTE	VALOR	REFERÊNCIA
CAPACITOR POLIÉSTER	220nF	C1, C2, C3, C4
CAPACITOR ELETROLÍTICO	6600uF	C5, C6, C9, C10
CAPACITOR POLIÉSTER	220nF	C7, C8, C11, C12, C19
CAPACITOR POLIÉSTER	2,2uF	C13
CAPACITOR ELETROLÍTICO	22uF	C14
CAPACITOR ELETROLÍTICO	100uF	C15, C18
CAPACITOR CERÂMICO	100nF	C16, C17
CAPACITOR ELETROLÍTICO	470uF	C20
CAPACITOR ELETROLÍTICO	220uF	C21
DIODO 3A	1N5404	D1, D2, D3, D4
DIODO 1A	1N4004	D5, D6
FUSÍVEIS	3A	F1, F2
PINO OU FIO SOLDADO	ac	J1, J2
PINO OU FIO SOLDADO	tap	J3
PINO OU FIO SOLDADO	in	J4
PINO OU FIO SOLDADO	gnd	J5, J7
PINO OU FIO SOLDADO	out	J6
PINO OU FIO SOLDADO	cha	J8
PINO OU FIO SOLDADO	hsk	J9
PINO OU FIO SOLDADO	ext	J10
PINO OPCIONAL	tp2	J11
PINO OPCIONAL	tp1	J12
LED 3mm VERDE/AMARELO	power	led1
TRANSISTOR NPN	BC337	Q1
RESISTOR	3,3R 3W	R1, R2
RESISTOR	15k	R3
RESISTOR	1M	R4
RESISTOR	22k	R5, R10
RESISTOR	1k	R6
RESISTOR	10k	R7, R8, R11
RESISTOR	1R 1W	R9
RESISTOR	8,2R 3W	R12
RESISTOR	10R 1W	R13
RELÉ 5 PINOS 24V 10A	24VDC 10A	RELAY1
CI AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA	LM1875	U1

O conceito e a identidade diyPowered

O diyPowered nasceu da ideia de que equipamento eletrônico bem projetado não precisa ser descartável. A proposta do site sempre foi registrar e compartilhar projetos desenvolvidos com atenção real a cada etapa - do esquema elétrico ao acabamento - contrapondo a lógica da produção em série que prioriza custo e obsolescência acima de durabilidade e qualidade. Essa filosofia está descrita na própria apresentação do diyPowered e pode ser resumida pela busca por equipamentos que envelheçam bem, com componentes selecionados, dissipação generosa e um processo de montagem que preveja cada possível retrabalho antes que ele aconteça. Talvez seja a explicação mais simples para que um receiver da década de 1970 ainda funcione perfeitamente mesmo após décadas da sua fabricação e produtos fabricados recentemente durem tão pouco tempo.

A nova PCB monoblock acompanha essa premissa e se traduz em um layout mais inteligente, pensado para entregar o mesmo padrão de qualidade sonora e térmica que o projeto original exigiu em uma placa única, com total separação estéreo.

Fabricação: por que a qualidade da placa importa tanto quanto o projeto

Um projeto de amplificador de potência deve ser tão bom quanto a placa em que ele é montado. Trilhas mal gravadas, furos fora de posição ou uma máscara de solda de baixa qualidade podem comprometer até o melhor dos layouts. Por isso, a fabricação dessa nova PCB monoblock do HS-1875B segue o mesmo padrão já utilizado em outros projetos diyPowered: placas produzidas pela PCBWay, com acabamento profissional, furação precisa e um controle de qualidade que garante que o layout desenvolvido chegue exatamente como projetado até a bancada.

Essa consistência entre projeto e fabricação é o que permite que o resultado final realmente reflita o cuidado colocado no desenvolvimento do circuito, evitando surpresas desagradáveis que acabam custando tempo e retrabalho.

Baixe aqui os arquivos em PDF do esquema elétrico e da placa de circuito impresso:

SCH - Amplificador de potência com LM1875.pdf

Comprar placas, GERBER ou arquivos originais KiCad

https://diypowered.llucastoledo.com.br/p/onde-comprar-amplificador-de-potencia.html 

Pintura dos gabinetes modulares do set de áudio

E o grande dia chegou! De forma meio experimental e em cima da hora, decidi comprar material para finalmente pintar os gabinetes metálicos e crus dos modulares do meu set de áudio personalizado. Como você já sabe - e se não sabe, toma aqui - meu set foi totalmente construído do zero, ou seja, com exceção das caixas acústicas e da mesa de som, todos são projetos e produção próprias, com recursos próprios e sem jabá nenhum para ajudar.

Após anos de uso, decidi aposentar algumas unidades por limitações que não posso transpor, para finalidades de melhorias. Ficaram somente os modulares que consigo ainda fazer melhorias de forma eficiente e sem gambiarra. Os excluídos poderão vir a ter novas versões no futuro, de acordo com a minha necessidade. Melhor ter poucos e bons aparelhos no set a ter muitos sem real benefício. Falo isso porque na época de criação dos modulares, todos atendiam perfeitamente aos propósitos. Alguns deles deixaram de ser tão eficientes e, como mencionei anteriormente, estão limitados para possíveis melhorias. Para fazer meia boca ou gambiarra, prefiro abandonar e criar tudo de novo, do zero, com tudo o que tem direito e com brecha para melhorias futuras.

Sem mais delongas, as fotos (poucas e rápidas) do set.

Tenho algumas ideias e novos projetos a iniciar, mas preciso urgentemente finalizar a jukebox portátil, que, por diversas razões, está atrasada. Mas enquanto não finalizar, não quero me envolver em outro projeto.

Projeto Labrador - PKL2v1 - Monitor visual de ajuste de linha

Ter controle total do sinal de entrada e do sinal de saída de um sistema hi-fi e ainda possuir meios de monitorar a largura desses sinais é primordial para audiófilos e produtores musicais e é com essa premissa que sai da bancada o PKL2v1, um aliado no controle fino e no ajuste da injeção de sinal 

Desde o lançamento do HS-1875Mi, meu amplificador monitor de referência hi-fi, fiquei mais querendo do que precisando produzir um projeto que já existe faz tempo mas que nunca tinha saído nem do papel e menos ainda para testes. E então, mês passado, decidi que já era hora de voltar a produzir meus equipamentos para o home studio, que já conta com uma Behringer Q502USB em substituição ao Mini Hi-End Mixer, que teve seu espaço garantido até que uma interface USB se fez necessária. E como essa necessidade/desejo estava me torturando há meses, lá fui revisar o esquema do PKL2v1 e levar para bancada para ouvir o timbre do bicho. E o trem soa bem que dá gosto.

A ideia básica era controlar o sinal de entrada - vindo de qualquer equipamento - em seu ganho inicial, monitorar esse sinal de entrada para evitar clip; esse sinal, monitorado, afinado manualmente e protegido contra cliques e outros demônios que afligem quem gosta de qualidade, seria aplicado num pré-amplificador/bypass totalmente transparente/flat e seria enviado para um segundo bloco de controle, que contaria com um segundo monitor para evitar um clip secundário - que poderia ser enviado para o fim do processo por algum ajuste de ganho maior na entrada, que ultrapassaria a capacidade de banda do ajuste do pré-amplificador transparente - e que também permitiria o mesmo ajuste manual e proteções do primeiro bloco. Basicamente, um ajuste fino de passagem de sinal entre a fonte e a audição. Ou um super controle fino do que 'chega' e do que 'sai' de forma que o sinal permaneça contínuo e perfeitamente transparente entre a entrada e a saída, sem alterações ou efeitos. Como meu fiel escudeiro atual é o HS-1875Mi, resolvi o esquema do projeto me baseando nas configurações do carinha para casar perfeitamente o set. E lembrando que meu set já conta com o ViAS e com o H2PV1, grandes recursos desenvolvidos por aqui. Até pouco tempo, meu set também contava com as proteções avançadas do SLF2PRO, que, por alguma razão, teve seus varistores fritos ao proteger o conjunto há alguns meses - esqueci de atualizar a postagem do projeto - e eu ainda não peguei para reparar...

Funcionamento do conjunto

Sinal de entrada >> Ajuste manual de ganho fase 1 + peak level >> pré-amplificador transparente/bypass >> Ajuste manual de ganho fase 2 + peak level >> sinal de saída. Este é o caminho do sinal desde a entrada, passando pelos ajustes manuais e automáticos até ser entregue ao final do estágio. Esse processo permite que o sinal original não sofra deformações ou sature a entrada dos demais elementos do conjunto de saída de sinal. Além de ser um grande aliado dos outros equipamentos do set, também protege ouvidos.

Uso e finalidade

Em gravações e mixagens, principalmente, o fator ganho é questão primária para um resultado final decente e agradável. Mas, em diversos equipamentos, não possuímos ajustes finos ou alertas que nos indiquem distorção/clip/overload. É nessas horas que sempre levo em consideração painéis completos e funcionais, por mais que me custe tempo de bancada e alguns dinheiros a mais; quando a gente precisa de um visual de fácil identificação é que a gente começa a considerar as escolhas...

Neste projeto tão especial e simples, consigo ajustar o sinal de entrada de forma individual com LEDs monitores de clip, e também posso compensar o PAN, se for preciso. Com o sinal já 'dentro' do PKL2v1, é aplicado o pré-amplificador transparente para compensar quaisquer perdas. Passado o pré, o sinal chega finalmente aos controles de saída, que possuem também os mesmos LEDs monitores de clip da entrada, mas aplicáveis ao sinal gerado pelo pré-amplificador transparente já atuado pelo potenciômetro. Complicou? Imagine que esse sinal possui três compensações, duas manuais e uma automática, de forma que o sinal de entrada é devidamente ajustado para que você ouça dentro de um nível adequado, sem distorções e com uma constante monitoria em duas fases: entrada e saída. O que 'sai' do PKL2v1 é um sinal constante, ajustável e controlado.

Mais uma vez foi adotado o gabinete de DVD-ROM, que possui um excelente espaço útil e perfil baixo, permitindo que todos os projetos sejam modulares e que possam formar um conjunto visualmente interessante. E também tem o fator blindagem, por ser completamente metálico e também muito bem construído.

Ah. E aquela ideiazinha de pintar os gabinetes do Projeto Labrador (esses montados em gabinete de DVD-ROM são todos catalogados assim) segue mais forte do que nunca. É muito provável que eu o faça dentro de algumas semanas...

Como não poderia deixar de existir, as fotos do projeto.

Painel frontal (azuis: saída / vermelhos: entrada) e os LEDs da
esquerda para direita: output peak level, power e input peak level

Outra coisa que pretendo adotar em breve são painéis impressos com as informações de uso. Até hoje, poucos foram os projetos que ganharam um painel informativo, sendo a maioria como o PKL2v1, sem qualquer informação para quem o vê. Por isso, sempre segui uma lógica visual ao montar os painéis, como nesse caso, da esquerda para a direita:

LED1 = Output Peak Level L | LED2 = Output Peak Level R | LEVEL A1 = Output L | LEVEL B1 = Output R 

Power LED 

LEVEL A2 = Input L | LEVEL B2 = Input R | LED1 = Input Peak Level L | LED2 = Input Peak Level R

Conector de força (220V) e os P10 IN/OUT

Os clássicos pezinhos comerciais da linha Labrador

De baixo para cima: HS-1875Mi, PKL2v1, ViAS e Home2Pro

Home studio (destaque: Behringer Q502USB)

Super LED verde do PKL2v1

Visão geral do PKL2v1

Fico devendo aquele vídeo demonstrativo de sempre. Até a próxima!

Log do projeto

27/11/2016 - Esquema elétrico definido, iniciando montagem do painel

10/12/2016 - Montagem e teste da fonte, acionamento dos LEDs frontais e dos circuitos monitores de sinal; fixação dos conectores traseiros e fiação blindada adicionada
11/12/2016 - Montagem do pré/bypass, ajustes de ganho e primeiros testes de audição; circuito afinado e compensado, filtros e linha configurados; equipamento segue para montagem em gabinete para testes finais
12/12/2016 - Montagem em gabinete, testes de audição e finalização de projeto; publicação em breve!


** 16/12/2016

E como promessa é dívida, aqui vai o vídeo demonstrativo bem na hora dos testes de aferição dos blocos.