Este é o amplificador de áudio mais montado das revistas dos anos 80 e 90: um único circuito integrado, o TDA2003, dez componentes em volta e uma fonte de 12 V, entregando cerca de 4 W em 4 Ω com 12 V, 6 W com 14,4 V e os famosos 10 W só com alto-falante de 2 Ω. Serve para caixa de som de bancada, rádio de oficina ou para amplificar a saída do celular. Nível: iniciante — não tem ajuste, não tem tensão perigosa e o CI se protege sozinho contra curto na saída, inversão de polaridade e aquecimento.
O circuito não é invenção nossa: é a Figura 16, “Typical application circuit”, página 6 do datasheet TDA2003 (DocID1449 Rev 3, setembro de 2013) da STMicroelectronics, com os valores da tabela “Application suggestions” da página 8 e os limites da tabela elétrica das páginas 3 e 4. Um aviso honesto: a ST marcou esse datasheet como Obsolete Product — ela não fabrica mais o chip. O que se compra hoje é estoque antigo da ST ou a versão de outros fabricantes (a UTC, por exemplo), com a mesma pinagem e a mesma função. Datas e números conferidos em 15 de outubro de 2026.
O que você vai precisar
| Ref. | Componente | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| U1 | TDA2003 | Pentawatt / TO-220 de 5 pinos (ST ou UTC) | 1 |
| C1 | Eletrolítico | 2,2 µF, 50 V (entrada) | 1 |
| C2 | Eletrolítico | 470 µF, 16 V (realimentação; veja “Variações”) | 1 |
| C3 | Cerâmico | 100 nF, 50 V (junto do pino 5) | 1 |
| C4 | Eletrolítico | 1000 µF, 25 V (acoplamento do alto-falante) | 1 |
| C5 | Cerâmico ou poliéster | 100 nF, 63 V (rede de Zobel) | 1 |
| C6 | Eletrolítico | 100 µF, 25 V (filtro da alimentação) | 1 |
| Cx | Poliéster | 39 nF (ou 47 nF), 63 V | 1 |
| R1 | Resistor | 220 Ω, 1/4 W, 5 % | 1 |
| R2 | Resistor | 2,2 Ω, 1/4 W, 5 % | 1 |
| R3 | Resistor | 1 Ω, 1/2 W, 5 % | 1 |
| Rx | Resistor | 39 Ω, 1/4 W, 5 % | 1 |
| J1, J2, J3 | Borne KRE | 2 vias, passo 5,08 mm (entrada, alto-falante, fonte) | 3 |
| — | Dissipador | 20 °C/W ou melhor (uns 40 × 40 mm com aletas), parafuso M3 | 1 |
| — | Alto-falante | 4 Ω (ou 8 Ω), 5 W ou mais | 1 |
| — | Fonte | 12 V, 1 A (ou bateria de carro, 14,4 V) | 1 |
Como funciona
O CI. O TDA2003 é um amplificador operacional de potência: entrada não inversora no pino 1, inversora no 2, saída no 4, alimentação no 5 e terra no 3 (ligado à aba). Ele polariza o pino 1 internamente em cerca de metade da alimentação, por isso a entrada passa por C1 e a saída sai por C4. A tabela da página 3 diz que o pino 4 em repouso fica em 6,9 V típicos com 14,4 V (faixa 6,1 a 7,7 V) e que o consumo sem sinal é de 44 mA (máximo 50).
O ganho. Como em todo operacional não inversor, R1 e R2 definem: Gv = 1 + R1/R2 = 1 + 220/2,2 = 101 vezes, ou 40,1 dB — o datasheet garante 39,3 a 40,3 dB com esses valores. O C2 em série com R2 derruba o ganho para 1 em corrente contínua, e é isso que mantém o pino 4 na metade da fonte sem ajuste nenhum.
O agudo e a estabilidade. O par Cx + Rx, em paralelo com R1, reduz o ganho nas frequências altas. A fórmula da página 8 é Cx = 1/(2π·B·R1): para B = 15 kHz dá 48 nF, e o datasheet usa 39 nF (18,5 kHz pela fórmula; na simulação, com o próprio CI na conta, a queda de 3 dB fica em 14,4 kHz). Rx = 20·R2 = 44 Ω, arredondado para 39 Ω. Já C5 + R3 (a rede de Zobel) mostram ao CI uma carga resistiva onde a bobina do alto-falante vira indutor — sem eles o amplificador pode oscilar e esquentar sem tocar nada.
O grave — e uma pegadinha do próprio datasheet. C4 com a carga forma um passa-altas: fL = 1/(2π·RL·C4) = 1/(2π·4·1000 µF) = 40 Hz. Mas C2 e R2 formam outro, e esse corta mais alto: fL = 1/(2π·R2·C2) = 1/(2π·2,2·470 µF) = 154 Hz. A tabela diz “resposta de 40 a 15.000 Hz” com esses mesmos valores; a conta e a simulação (159 Hz) discordam dela. Não é defeito, é o som de rádio de carro para o qual ele nasceu: menos grave, mais tolerante ao alto-falante pequeno. Quem quer grave troca o C2 — está em “Variações”.
A potência. Com 14,4 V e 4 Ω a tabela dá 6 W (mínimo 5,5) a 10 % de distorção, já ceifando; 10 W só com 2 Ω. Com 12 V a Figura 3 mostra uns 4 W em 4 Ω, e a simulação dá 4,1 W a 10 % de distorção e 3,2 W a 1 %. Numa fonte de 12 V, espere 3 a 4 W limpos — alto para uma bancada.
A placa de circuito impresso
A placa foi desenhada no KiCad a partir do mesmo esquema, com os encapsulamentos reais da lista, em face única (66 × 44 mm), trilhas de 0,8 mm e folga de 0,4 mm, medidas que aguentam a transferência térmica caseira. As ligações foram conferidas pino a pino contra o datasheet e o roteamento fechou com 71 trilhas, nenhuma via, nenhum jumper e nenhuma ligação pendente. O CI fica no alto, com a aba para a borda, para o dissipador ficar em pé e fora da placa. A furação do CI é a de pinos em linha (passo 1,7 mm), a da versão UTC; se o seu for o Pentawatt V da ST, com os pinos 2 e 4 deslocados para trás, dobre-os de leve para alinhar ou troque o encapsulamento no projeto KiCad.
Arquivos da placa:
- PDF do cobre em escala 1:1 — imprima a 100%, sem “ajustar à página”.
- Gerber + furação (ZIP) — para mandar fabricar.
- Projeto KiCad — para mudar tamanho ou roteamento.
Montagem
- Resistores primeiro (R1, R2, R3, Rx), depois C3, C5 e Cx. Confira R2 (2,2 Ω: vermelho-vermelho-dourado) — com 22 Ω no lugar o ganho cai para 11 e o som some.
- Eletrolíticos com polaridade: o “+” de C1 vai para o pino 1 (que fica em uns 6 V; a entrada fica em 0 V); o “+” de C2 para o pino 2; o “+” de C4 para o pino 4; o “+” de C6 para o +Vs.
- O CI por último, já parafusado no dissipador. Solde rápido — o datasheet limita a 260 °C por 12 segundos.
- Bornes: J1 (entrada) à esquerda, J3 (fonte) e J2 (alto-falante) à direita. O terra da entrada e o do alto-falante só se encontram na placa, nunca por fio externo — é o que evita o zumbido de laço de terra.
- Primeiro teste sem sinal e sem alto-falante: ligue os 12 V com um amperímetro em série; deve marcar uns 44 mA. Meça o pino 4: metade da fonte. Só então ligue o alto-falante e o sinal.
Calor. Na simulação a 12 V o CI dissipa no máximo 2,4 W (com uns 2 W na carga — o pior caso não é o volume máximo); a 14,4 V, 3,4 W. Com os 3 °C/W junção-cápsula da página 2 e um dissipador de 20 °C/W, a junção fica abaixo de 110 °C. Sem dissipador o CI entra em proteção térmica e o volume cai sozinho. Na protoboard o CI não entra na matriz (passo de 1,7 mm): solde cinco fios nele.
Tensões esperadas
Multímetro, sem sinal, 12 V de alimentação e alto-falante de 4 Ω ligado. Valores medidos em simulação; na bancada aceite ±10 %.
| Ponto | 12 V | 14,4 V | O que indica |
|---|---|---|---|
| Pino 5 (+Vs) | 12,0 V | 14,4 V | a fonte chegou ao CI |
| Pino 4 (antes do C4) | 5,7 V | 6,9 V | metade da fonte: CI polarizado (datasheet: 6,1 a 7,7 V com 14,4 V) |
| Pinos 1 e 2 | 5,7 V | 6,9 V | iguais ao pino 4: realimentação fechada |
| Ponto B (depois do C4) | 0 V | 0 V | nada de contínua no alto-falante; se houver, C4 está em curto |
| Consumo em repouso | 44 mA | 44 mA | datasheet: 44 típ., 50 máx. |
| Consumo com 1 W na carga (senoide) | 0,29 A | 0,29 A | a corrente sobe com o volume |
| Consumo no limite (10 % de distorção) | 0,52 A (4,1 W) | 0,61 A (6,1 W) | fonte de 1 A sobra |
| Ganho a 1 kHz | 100 × (39,9 dB) | 100 × | 20 mV de pico na entrada dão 2 V de pico no pino 4 |
Sobre a simulação: a ST não publica modelo SPICE do TDA2003, então usamos um subcircuito comportamental com os parâmetros das páginas 3 e 4. Ganho (39,94 dB, dentro dos 39,3 a 40,3 garantidos), corte agudo e consumo são checagens de verdade; a potência a 10 % de distorção (6,1 W em 4 Ω e 10,5 W em 2 Ω com 14,4 V) reproduz a tabela porque o estágio de saída foi ajustado para isso.
Onde costuma dar errado
- Eletrolítico invertido. C1 ao contrário tira o pino 4 da metade da fonte; C4 ao contrário esquenta e estoura. Confira os quatro “+” antes de ligar.
- Oscilação (apito, CI quente sem som). C5 + R3 longe da saída, C3 longe do pino 5 ou Rx/Cx faltando — a página 8 lista exatamente esses três como “danger of oscillation”. Com fio longo até a caixa, a rede de Zobel fica na placa.
- Aquecimento e volume que cai sozinho. Falta de dissipador, ou 2 Ω em 14,4 V. É a proteção térmica atuando: melhore o dissipador.
- Zumbido de 60/120 Hz. Fonte mal filtrada (o CI rejeita 36 dB de ondulação, não tudo) ou terra da entrada passando pelo terra do alto-falante. Fonte com pelo menos 2200 µF e terras encontrando-se só na placa.
- Nada acontece e o consumo é zero. Fonte invertida — o CI aguenta (página 7: suporta inversão por mais tempo do que um fusível de 1 A leva para abrir), mas não funciona. Acima de 18 V ele também desliga: é o limite de operação da página 1.
Variações
- Mais grave: C2 = 2200 µF. O corte desce de 154 Hz para 1/(2π·2,2·2200 µF) = 33 Hz; na simulação, 56 Hz com o C4 na conta. É a mudança que mais se ouve neste circuito.
- Menos ganho para celular ou computador: R1 = 100 Ω. Ganho 1 + 100/2,2 = 46 vezes (33 dB na simulação) e a entrada aceita o dobro de sinal antes de ceifar. Como o agudo depende de R1·Cx, o corte sobe para 29 kHz; para mantê-lo, Cx = 82 nF.
- Alto-falante de 8 Ω. Funciona sem mudar nada, mas a potência cai pela metade: 2,2 W a 12 V na simulação (o datasheet nem lista 8 Ω).
Circuito do fabricante, conferido em simulação; se você montar, mande a foto para a Saber.
Veja também
- Estágio de potência: classes A, AB e D e o dissipador — por que o TDA2003 esquenta mais no meio do volume do que no máximo.
- Amplificador operacional: como funciona a realimentação — a conta do ganho 1 + R1/R2 explicada do zero.
- Pré-amplificador de microfone com TL071 — o estágio que vai na frente deste.
Se você quiser achar esse mesmo pino 4 em “metade da fonte” dentro do rádio ou da TV que chegou morta na sua bancada — e saber o que significa quando ele não está lá —, é disso que trata o Mapa da Placa.
