HS-1875Mi - Amplificador de potência de alta fidelidade para monitor de referência (HS-1875Mi Home Studio Reference Monitor)

Com uma configuração clássica, um gabinete robusto, componentes selecionados e uma montagem minuciosa, o HS-1875Mi é o melhor projeto de amplificador de potência de alta fidelidade já desenvolvido pelo diyPowered para aplicação de Home Studio

Surpreendente. Esta é uma das palavras que definem este projeto. Desde o início, procurei passar por todas as etapas com calma e atenção, prevendo cada possível retrabalho para que o resultado final fosse impecável. Tanto que esse projeto se arrasta desde julho de 2015... Muitas situações colaboraram para a demora na conclusão do projeto, o que, de certa forma, também colaborou para que cada detalhe tivesse a atenção necessária. É um projeto que me desperta bastante orgulho, tanto pela forma como foi conduzido quanto pelo trato e pelo resultado final. 

O coração do projeto

Sempre fui fã dos integrados LM para áudio. E em particular, do LM1875, um potente e robusto amplificador de áudio com baixíssima distorção - 0,015% em 8 ohms com fonte de +/-25V. Já apliquei o mesmo integrado em outros projetos, mas num monitor de referência com tantos cuidados no desenvolvimento, é a primeira vez.  Abaixo, algumas características do super CI.

Os números do LM1875 são excelentes, sua larga faixa de tensões de operação permite que seja perfeitamente implantado em inúmeras aplicações e seus poucos componentes externos promovem uma montagem simplificada, compacta e confiável. Também existem características de segurança como a corrente fixa na saída e os sensores de temperatura que protegem o componente de forma segura e eficiente.

Alterei alguns valores do esquema original do datasheet e modifiquei alguns componentes também, para que se adequasse ao meu projeto bastante específico. Claro que para obter os resultados prometidos pelo datasheet do CI, a montagem de todo o conjunto do projeto é quem manda. Ou seja, não adianta possuir um excelente circuito integrado se a fonte, os componentes e a própria montagem do conjunto não estiverem em perfeitas condições.

A fonte de alimentação

Minha busca desenfreada por qualidade e eficiência sempre me leva a desenvolver fontes superdimensionadas. E nesse projeto tão especial, obviamente que isso não mudaria. A fonte possui 17600MF de reserva em dois bancos de 8800MF cada - descontados os desacoplamentos e cerâmicos - em uma fonte simétrica de 25V + 25V 20V +20V x 5A. Exagerado, eu? Não. Tendo em vista que esse CI possui alta corrente na saída e ampla faixa de resposta com graves acentuados, uma boa reserva de potência e uma fonte com corrente sobrando não pode ser considerado um exagero. Mas cada um com a sua opinião, pessoal.

Na entrada de força, instalei uma chave de seleção de tensão, porque pretendo utilizar todos os equipamentos do Home Studio numa rede elétrica isolada e protegida - módulo isolador, trafo, nobreak, etc. - e pode ser que não seja 220V. Na linha, foram instalados filtros AC para matar as principais frequências e os transientes mais comuns, um fusível de proteção e conector de força para permitir a total desmontagem dos cabos, ou seja, até o cabo de força pode ser removido para transporte. Esse novo 'padrão' de montagem utilizando conector de força é muito vantajoso porque permite a manutenção sem maiores problemas, já que o cabo utilizado é o mesmo da maior parte dos equipamentos de informática, facilmente encontrado e com valor razoável.

Gabinete e montagem

Pela primeira vez utilizei um gabinete completamente metálico e integrado, com peças extremamente rígidas e pesadas. Os dissipadores laterais foram retirados de duas placas de vídeo, o painel frontal é parte de um case para HD de desktop e o 'miolo' do gabinete era a caixa de uma fonte ATX C3Tech de 350W. Por 'sorte', todas as peças possuem dimensões que permitem a montagem naquela configuração sem maiores problemas. Os CI's se encontram afixados e devidamente isolados, um em cada lateral. A dissipação do LM1875 é bastante alta e, por esta razão, os dissipadores escolhidos possuem área suficiente para não somente manter a faixa de temperatura de trabalho dentro de padrões seguros, mas também fixar um ponto final de aquecimento muito desejável. Sou meio chato com dissipação e não permito que projeto algum apresente componente com aquecimento demasiado. Geralmente monto peças em dissipadores generosos, que vão manter a temperatura pelo menos 20% abaixo do limite do componente. Não gosto de aquecimento. A premissa também vale para resistores A montagem do gabinete é integrada com todo o restante do projeto, conforme se vê no painel traseiro, onde todas as  demais peças são fixadas e concentradas numa só peça - a carcaça da fonte ATX. E ainda sobre os dissipadores, faz tempo que os guardo e, há algumas semanas, havia anunciado esse par na Lojinha diyPowered no Mercado Livre. Infelizmente dei uma judiada neles por não ter acondicionado corretamente, e alguns riscos podem ser vistos na pintura. Mas como o projeto do gabinete é para que se pareça mesmo com algo tosco e ao mesmo tempo elegante, algumas marcas de uso caíram bem.

O LED frontal é branco - e deu trabalho a escolha da cor - e também é fixado na mesma peça dos demais componentes. Seu brilho é conduzido para o painel frontal por meio de uma peça de acrílico retirada do painel de um roteador wireless há algum tempo. Foram criadas diversas capelas para evitar o vazamento de luz do LED, mantendo o brilho somente na direção que interessa. O aspecto final é muito interessante e bonito.

O acionamento do HS-1875Mi faz com que o LED frontal se ilumine lentamente, num efeito fade in muito elegante. Ao desligar o aparelho, o LED se apaga também lentamente, num efeito de fade out. Muitas cores e combinações de cores foram testadas até que o LED branco fosse definido. Um LED laranja quase foi o escolhido, por ter promovido um contraste muito interessante com o conjunto, mas o LED branco ganhou disparado desde o começo.

Muitos cuidados foram tomados na montagem desse gabinete, e um dos maiores cuidados foi a conexão comum dos circuitos, também conhecido como 'terra', 'GND' ou 'massa'. Todo e qualquer componente metálico não polarizado foi devidamente conectado ao ponto comum, tornando ágil e descomplicado o processo de aterramento do conjunto.

Soft start

Os LM1875 possuem um acionamento razoavelmente suave, mas o clique seguido de um estalo nos falantes até que o circuito se estabilize é inevitável. Por isso, optei por instalar um soft start. Dessa forma, ao acionar o aparelho, a saída somente é liberada alguns segundos depois da alimentação chegar aos CI's, tornando o acionamento completamente silencioso. O mesmo efeito indesejado pode ocorrer ao desligar a alimentação, e por esta razão, o soft start corta as saídas segundos antes de a alimentação baixar ao ponto de um possível clique ou estalo, comumente observado na maioria dos amplificadores de potência.

Painel frontal

A ideia básica era um módulo com controles passivos. Ou seja, nenhum ajuste seria adicionado ao aparelho, tornando um mixer ou um pré-amplificador o controle principal de volume, balanço, ganho e equalização. O HS-1875Mi não altera o sinal que recebe e possui equalização flat, o que torna a sua atuação mais perfeita ainda quando se trata de produção musical. A adição de qualquer componente entre a fonte de sinal e o amplificador pode alterar as características mais marcantes de qualquer produção, o que pode influenciar diretamente nos resultados audíveis na produção e no export do áudio tratado, quando reproduzido por outros equipamentos. Por esta e por outras razões é que foi definido desde o início do projeto que o sinal seria entregue diretamente aos circuitos sem quaisquer alterações.

Conexões

No painel traseiro existem todas as conexões do aparelho. Foi utilizado o padrão RCA para entrada de sinal e bornes de pressão para conectar as caixas acústicas. Também foi adicionado um conector P10 estéreo para conexão aos fones de ouvido que funciona de forma simultânea com caixas acústicas. É uma configuração pouco usual, mas muito útil quando se precisa ouvir algum detalhe para ajustar o melhor parâmetro final. Um fusível de proteção AC foi adicionado na linha de força para maior segurança de operação. Sem mais delongas, as fotos do projeto.

Painel frontal liso com somente o LED Power

Lateral 1 (dissipador meio judiado)

Lateral 2 (dissipador meio judiado) com LED apagado

Visão geral (LED apagado)

Detalhe do fundo: a furação do cooler da fonte ficou para baixo (o projeto
é fanless e essa furação é original da carcaça da fonte ATX)

Painel traseiro completo (dois furos em cada dissipador é coisa de
uma tentativa de uso anterior que deixou essa 'avaria')

Também editei um pequeno vídeo para demonstração da atuação do LED Power, que possui efeitos fade in/out que conferem um visual bastante sofisticado e elegante ao conjunto. Posto a seguir.

** 27/06/2016

Caixas acústicas recebidas e testadas. A audição é surreal, sonoridade pura e enfática, grande presença em uma gama de frequências e um áudio final extremamente agradável. Seguem as fotos das caixas montadas durante a audição.

Log do projeto

Monitor de referência
SCH/PCB  __________ 100%   |   HARDWARE  __________ 100%   |   TESTE  __________ 100%

01/07/2015 - Esquema elétrico definido

04/07/2015 - Design das placas e do gabinete iniciado

13/07/2015 - Gabinete definido e iniciado processo de furação

14/07/2015 - Cotação de componentes e ajuste fino do esquema elétrico

18/07/2015 - Planos alterados para o gabinete...

22/07/2015 - Definições para o novo gabinete envolvendo parte do projeto

06/08/2015 - Aquisição de duas caixas acústicas

22/10/2015 - Projeto ficará estacionado durante algum tempo por falta de tempo para conclusão mas será retomado em breve

04/03/2016 - Projeto retomado!

04/03/2016 - Gabinete totalmente novo em montagem final, totalmente metálico com grandes dissipadores laterais e um visual muito autêntico; o esquema elétrico segue o mesmo com algumas diferenças quanto ao setor da fonte; iniciando definições do painel frontal
05/06/2016 - Furação do gabinete para fixação dos dissipadores; furação do painel frontal; gabinete concluído para iniciar montagem dos componentes; soft start montado e testado
06/06/2016 - Conexões elétricas finalizadas e fixação do trafo; iniciada a montagem da fonte; componentes da potência adquiridos (em trânsito) e projeto praticamente em fase final
07/06/2016 - Fonte montada, afixada e testada; soft start e bornes das caixas acústicas afixados no gabinete; 17600MF totais de reserva de potência - 8800MF x 2, fonte simétrica - foram disponibilizados para grandiosos graves e linha contínua com grande poder e limpeza; aguardando a chegada dos demais componentes para finalização do projeto e início dos testes
08/06/2016 - Peças recebidas; montagem das potências e fixação dos conjuntos nos dissipadores; cabeamento interno para alimentação e saída da potência; conexões internas
09/06/2016 - Primeiro teste com carga para ajustes e testes de estabilidade; utilização de conectores para conexões internas em vez de soldagens para facilitar o acesso em futuras manutenções; pequenos ajustes de sinal
10/06/2016 - Fixação de outros componentes internos; ajustes finos no esquema original para mais pureza do som; definida conexão P10 para entrada de sinal
11/06/2016 - Tratamento e finalização do painel frontal com montagem teste de todo o gabinete; fixação e organização do cabeamento interno; alteração do projeto: conexão P10 estéreo não será entrada de sinal e sim saída para fones de ouvido; entradas de sinal utilizando par de RCA padrão; testes de audição com falantes provisórios muito surpreendentes após afinação do circuito e adição de novos 'no-pop/click' e desacoplamentos inteligentes; soft start atuando com perfeição; projeto segue para finalização, onde maiores testes serão efetuados
12/06/2016 - Teste de aquecimento e verificação de pontos de conexão; verificação das tensões; capela montada para evitar vazamento de luz por trás do LED, pelas laterais e pelo campo do acrílico, tornando a condução de luz eficiente e perfeitamente centralizada no centro do acrílico do painel frontal; fixação dos pés de apoio; montagem final com perfeito encaixe de todas as peças, aguardando chegada das caixas acústicas para testes finais
20/06/2016 - Antecipando a postagem de registro do projeto: http://diypowered.llucastoledo.com.br/2016/06/hs-1875mi-amplificador-de-potencia-de.html e ainda aguardando a chegada das caixas acústicas
27/06/2016 - Caixas recebidas, conectadas e ouvidas. O resultado é fantástico!

** 08/11/2016

O trafo morreu. O projeto original usa um trafo de 16V + 16V x 5A. Na montagem, usei um trafo de 15V + 15V x 3A e depois de alguns meses, após um pico de sinal, morreu junto com um dos canais. Tive que trocar o CI do canal esquerdo, o trafo e o driver do soft start. Aproveitei para alterar a ponte da fonte, fixando a original de 6A. Ficou muito bom, tudo funcionando redondamente e com mais carga disponível. Tive que praticamente refazer o soft start, mas deu tudo muito certo. O trafo, assim que eu me lembrar do fabricante, posto sobre minha experiência com um grande produto nacional. Sim, acho que você deveria pesquisar e estudar mais sobre as produções nacionais antes de colocar na estante os produtos importados e se fechar para qualquer outra proposta.

Projeto Labrador - Mini Hi-End Mixer

Utilizando componentes discretos, acessíveis e fáceis de encontrar no mercado, o Mini Hi-End Mixer Labrador proporciona respostas de larga escala com toda qualidade que se é possível conseguir a partir de uma configuração prática e robusta

Para ilustrar melhor a finalidade deste projeto, retornemos alguns meses atrás na postagem onde falei sobre a configuração de um desktop que seria para produção musical. Bom, a máquina ficou um espetáculo mas como me mudei recentemente de uma casa (pequena) para um apartamento (menor ainda) optei por não trazer mais volumes e fiz uma troca com um amigo - aquele Jair, fornecedor de lixo eletrônico, lembra?! - numa câmera digital Fujifilm muito boa. Logo, a empreitada de montar o home studio foi naturalmente adiada e, somente agora, o fôlego começa a ser retomado. 

Mas voltando ao tópico e alguns anos no tempo para ilustrar melhor ainda a finalidade do projeto... 

Em meados de 2010, ainda morando em Itaguaí-RJ, comecei a gravar de forma grosseira e casual algumas músicas que já vinha compondo desde sempre. O resultado era razoável para quem pudesse saber como tudo aquilo estava sendo gravado. Daí entra o Léo na história - que na época era apenas um conhecido comum entre amigos - que ouviu aquele monte de hum, achou foda e quis saber mais. Nos encontramos duas ou três vezes na casa dele e enquanto eu prestava meus serviços técnicos em seu desktop - eu era técnico freelancer, depois técnico empresário; ele já gravava suas coisas também mas ainda não tinham dado a ele o mesmo valor que eu dei - a gente trocava ideias sobre música até que eu peguei o violão dele e toquei 'Fato Consumado'. Ele me pareceu espantado por isso e até hoje não sei o porquê. As semanas correram até que começamos a brincar lá em casa, voz e violão e baixo. Ele é o baixista mais criativo que já ouvi e para encurtar essa prosa que durou quase três anos entre dois discos gravados, muita história, equipamentos adquiridos em parceria, muitos DIY, uma banda formada e alguns shows importantes - como na minha despedida, que tocamos no Teatro Municipal da cidade; e alguns dias depois eu já estava morando aqui no Sul - isso sem falar nos fortes laços de amizade que criamos, eu - ou a música? - decidi que passava da hora de voltar a gravar. Depois que me mudei pro Sul compus algumas coisas muito interessantes mas não tive ainda meio$ para gravar. Criaram essa crise aí e tudo ficou mais difícil. Também tem o fato de que meus horários no trabalho novo são mais complicados para dedicar tempo para projetos paralelos. Depois de pesquisar o que seria mais barato e razoavelmente viável entre comprar uma mesa de som decente - em torno de R$ 450 - ou mandar vir pelos Correios uma mesa de som dos anos 90 que utilizamos bastante na banda - em torno de R$ 80 - optei por uma saída diferente: decidi criar a minha mesa de som. Opção louca que me encheu de ideias para conseguir um timbre que nenhuma mesa de R$ 450 me proporcionaria, e menos ainda a nossa mesa dos anos 90. Com essa premissa, nascia o Projeto Labrador.

Porque Labrador? 

Labradores são criaturas fantásticas: inteligentes, robustos, companheiros, naturalmente prestativos... basicamente por estas razões. E eu tenho um labrador caramelo de pouco mais de um ano chamado Cícero, para quem puder interessar. A ideia por trás do Projeto Labrador é fornecer o máximo de qualidade no áudio com recursos extras como saída para monitor, saída para fones de ouvido, três indicadores 'peak level', equalizador de três bandas no canal 1, canais 2 e 3 com equalização flat e um timbre exclusivo. Tentei encaixar no projeto o recurso de efeito externo (SEND/RETURN) mas o espaço interno e do painel foram fatores mais que determinantes para que eu desistisse da ideia. Simplesmente não haveria espaço para mais três potenciômetros e mais dois jacks P10. Em todo caso, saídas para fones e monitor são mais efetivas do que o efeito externo.

Características principais

• Um canal dedicado com equalizador de três bandas, peak level e controle de ganho
• Dois canais flat com ganho fixo
• Saída dedicada para monitor com peak level
• Saída dedicada para fones de ouvido
• Saídas independentes com controles de nível L + R e peak level
• Attenuator dedicado por canal com LEDs indicadores
• Utiliza qualquer fonte (de qualidade) que forneça pelo menos 350mA e tensões entre 9V e 12V (efetivamente, funcionaria entre 5V e 15V mas por questões de dissipação interna e da corrente dos LEDs, foi fixado um limite mais razoável)
• Baixíssimo nível de ruído, som presente e com profundidade
• Gabinete sólido e completamente blindado
• Conexões internas com cabos blindados e otimização total dos GND
• Potenciômetros lin e log de qualidade
• Esquema enxuto utilizando componentes baratos, discretos e eficientes
• Consumo extremamente baixo (poderia ser utilizado com pilhas e baterias)
• Tamanho reduzido tornando o projeto facilmente adaptável aos menores espaços

Fonte interna automática e eliminação de ruídos

Para minimizar os ruídos - irradiados ou não - algumas medidas preventivas foram adotadas. Em todas as tomadas +Vcc dos módulos pré-amplificadores e da própria entrada via jack P4 há desacoplamento com filtragem extra, nenhum cabo de energia se sobrepõe aos cabos de áudio e vice-versa; há total isolamento* entre os circuitos com barreiras físicas e lógicas, a fonte de energia é externa para reduzir quaisquer chances de ruídos; interconexão em massa de todos os pontos GND sem exceções, filtros contra cliques, chiados e ruídos em todos os jacks de entrada; filtragem coerente e utilização de circuitos clássicos de associação de resistores e capacitores para eliminar interferências e ruídos.

* fonte própria traz chave de isolamento de massas (terras, GND) entre a fonte e o mixer proporcionando total controle do acople e desacople quando em condições desfavoráveis de uso - essa fonte faz parte do esquema do projeto que não foi finalizado ao mesmo tempo que o mixer, mas nada impede que seja finalizada daqui algumas semanas...

O desenvolvimento do Projeto Labrador incluiu meios de reaproveitar fontes de sucata ou de aparelhos que são descartados rotineiramente como modem, roteador, switch e periféricos em geral. Todo o esquema funciona perfeitamente com tensões entre 9V e 12V com correntes mínimas de 350mA - tensões e correntes facilmente encontradas nessas fontes.

Ajustes e finalizações do projeto ocorreram em dois dias cansativos para conseguir um áudio final limpo, pesado, presente e maduro - algumas características dos melhores equipamentos já produzidos até hoje e que possuem mais de 30 anos de idade. A mesa de som dos anos 90 que falei anteriormente possui algumas dessas características e sem sombra de dúvidas pretendo restaurá-la um dia. Nem que seja somente restaurar por restaurar, terapeuticamente falando.

Attenuator

Três chaves com seus respectivos LEDs indicadores de ativação controlam a atenuação dos sinais nas entradas dos canais. Isso servirá, basicamente, quando se alterna a conexão entre fontes ativas e passivas, tornando a tomada de sinal coerente quando o controle de ganho não for suficientemente eficaz. Dessa forma, os sinais se manterão íntegros e sem deformações, o que é mais que desejável - e obviamente obrigatório - para produção musical.

Lixo eletrônico?

Sem dúvidas. Os mais atentos notarão que se trata de uma carcaça de CD-ROM. Para blindar a parte da frente do gabinete, que é naturalmente aberto para saída e entrada da bandeja, soldei uma tampa metálica que retirei da baia de um gabinete ATX. Fiz a mesma coisa na parte de trás, deixando espaço apenas para a conexão da fonte. A montagem é sólida, baseada em minúcias técnicas para eliminação de ruídos e para conferir boa resistência física. Com exceção dos potenciômetros, knobs e jacks P10, tudo é sucata - nova ou usada. O painel nem seria impresso, na verdade. Pretendia deixar 'no ferro' mesmo, para aparentar mais ainda com algo manual foi impresso e afixado mas não me convenceu, mesmo que tenha ficado bem legal. Logo, não hesitei em arrancar tudo e deixar 'no ferro', com cara de mau, focado em qualidade sonora e não em aparência. Assim como foi com o Vintage Pro II, o Projeto Labrador se destaca dos demais pelas características técnicas apuradas, foco na qualidade dos componentes e do projeto em si sem se preocupar tanto com a aparência física externa. Aqui entra a mesma pessoinha que me ajudou com este projeto e com este também: ela quem fez todo o painel do mixer de forma livre, conferindo todo um charme DIY pro aparelho. Então, sem mais delongas, algumas fotos do projeto.

Dia da furação do painel (com verba, ficaria
muito bom)

Painel montado (detalhe do canal 1 com eq)

Detalhe do attenuator (detalhe dos volumes do
monitor com peak e dos fones)

Painel traseiro com a chapa soldada, entrada para
fonte de alimentação e título do projeto

Conexão da fonte

Attenuator ativado nos três canais (LEDs indicadores)

Testes finais do projeto (sensacional!)

Como ficou a lateral? Assim.

Resultados excepcionais para custo baixíssimo

Log do projeto

02/11/2015 - Esquema elétrico definido
03/11/2015 - Iniciado planejamento do painel, características de timbre e auxiliares; em estudo indicadores visuais, suporte para monitor, fones de ouvido, efeito externo e balanceamento
15/11/2015 - Características definidas, aquisição de componentes críticos que estavam em falta e marcação do gabinete para furação e início da montagem
15/11/2015 - Gabinete furado e todas as funções foram definidas; silk do painel sendo gerado e montagem dos circuitos será iniciada
17/11/2015 - Esquema elétrico atualizado; fonte com design robusto e confiável com filtros AC/DC concluída; será iniciada a regulagem e distribuição das tensões para os circuitos dos pré-amplificadores
20/11/2015 - Iniciada a montagem dos pré-amplificadores, seleção dos LEDs indicadores, disposição dos componentes internamente e criação da arte do painel; ainda não definido o aspecto final do gabinete, mas provavelmente terá uma cara vintage =]
21/11/2015 - Boa parte do dia dedicada ao projeto rendeu toda a parte de pré-amplificação, equalizador, botões e indicadores LED; próximas etapas é conferir tudo, ligar os pontos +Vcc e fazer as primeiras audições e testes finais
22/11/2015 - Primeiros testes efetuados com rendimento muito próximo ao esperado; alguns ajustes já foram feitos para obter o melhor sinal possível (testes com violão elétrico e microfones) com a maior qualidade que conseguir tirar do circuito; painel afixado, LEDs definidos e já montados; falta finalizar a alimentação, fixar o botão POWER e ajustar alguns detalhes do painel para concluir o projeto
25/11/2015 - Finalização do projeto com fechamento do gabinete, medições finais de ruído aparente/cortes/consumo e outras coisas importantes para mim; esquema elétrico atualizado para arquivo pessoal;
26/11/2015 - Projeto Labrador publicado!