Cada amplificador tem sua peculiaridade e é importante saber quais são os tipos disponíveis, bem como interpretar as especificações técnicas.
Para agregar informações científicas a noções subjetivas e demonstrar a importância de conceitos da eletrônica/mecânica envolvidos em cada equipamento, vamos falar sobre a EFICIÊNCIA ENTRE CLASSES DE OPERAÇÃO abordando algumas noções básicas:
- Composição do sistema de áudio.
- Definição do amplificador
- Configurações do Estágio de Saída
- Classes de Operação
- Composição do sistema de áudio.
Um sistema de áudio é formado por uma fonte sonora, pré-amplificador, amplificador e caixas acústicas, assim vale a dica:
Para alimentar as caixas acústicas com a potência máxima do amplificador, este deve ter sua entrada excitada por um sinal com amplitude mínima especificada pelo fabricante (normalmente de 1 a 2 volts). O pré-amplificador tem então a função de adequar o nível de saída da fonte sonora (CD player, doca de Ipod, pré-amplificador de toca disco…) com a entrada do amplificador. Como as fontes têm saída padrão de 2 volts, em alguns casos é possível extrair a potência máxima do amplificador usando um “pré-amplificador passivo”: equipamento composto apenas por atenuador de volume, seletor de fonte sonora e raramente Buffer (circuito que baixa a impedância do sinal).
Amplificadores integrados vêm se popularizando. Neste tipo de equipamento o amplificador e o pré-amplificador são abrigados num único gabinete.
- Definição do amplificador
Integrado ou não o amplificador é composto pela fonte de alimentação e pelo circuito de amplificação: a fonte envia potência à caixa acústica através do circuito de amplificação, que tem a função de aumentar o sinal de áudio sem distorcê-lo.
O circuito de amplificação é constituído basicamente por dois estágios: o inicial, que eleva a amplitude do sinal, e o de saída, que eleva a potência e compatibiliza o equipamento com a caixa acústica.
Os transistores do estágio de saída dissipam parte da potência fornecida pela fonte em forma de calor. Quanto maior o calor dissipado, menos potência é aproveitada e, conseqüentemente, menor é a eficiência do amplificador.
Alta eficiência é a característica mais desejável comercialmente. Ela está diretamente relacionada com a configuração do Estágio de Saída e a Classe de Operação do amplificador.
- Configurações do estágio de saída
Existem basicamente duas configurações:
Single-Ended: formado por apenas um transistor (ou mais, em paralelo) que amplifica todo o ciclo do sinal.
Push-Pull: composto por dois transistores (ou mais, em paralelo), cada um é responsável pela amplificação de um semiciclo do sinal.
- Classes de operação
Quase todos os amplificadores comerciais são Push-Pull e podem operar em Classe-A, B ou AB, enquanto que os Single-Ended, somente em Classe-A.
EFICIÊNCIA
- Single-Ended (Classe-A)
A configuração é praticamente exclusiva dos valvulados, principalmente dos que utilizam válvulas Triodo de Aquecimento Direto (300B, 211, 845… ) no estágio de saída.
Figura 1. Estágio de saída Single-Ended.
Em um amplificador Single-Ended, o sinal inserido no transistor devidamente polarizado (Figura 1) é amplificado com eficiência teórica de 25%.
Muito dinheiro é gasto e pouca potência é aproveitada. Fica fácil perceber porque 99% dos amplificadores comerciais são Push-Pull (abrangendo Classes A, B e AB); além de mais eficientes, têm Distorção Harmônica Total bem menor que os Single-Ended.
- Push-Pull (Classe-B)
Figura 2. Estágio de saída Push-Pull polarizado em Classe-B.
Este tipo de circuito (Figura 2) polarizado em Classe-B tem eficiência teórica de 78,5%. Cada transistor amplifica um semiciclo do sinal composto na saída. Quando um transistor deixa de operar e o outro entra em ação, acontece uma descontinuidade no sinal (Figura 3) conhecida como Distorção de Transição.
Figura 3. Ciclo completo de um sinal senoidal afetado pela Distorção de Transição.
- Push-Pull (Classe-AB)
Figura 4. Estágio de saída Push-Pull polarizado em Classe-AB.
A Distorção de Transição é eliminada com a polarização em Classe-AB (Figura 4). Nela, cada transistor opera durante pouco mais de um semiciclo, que resulta numa pequena diminuição de eficiência, extremamente válida, visto o resultado final.
- Push-Pull (Classe-A)
Figura 5. Estágio de saída Push-Pull polarizado em Classe-A.
Se a polarização for elevada até que cada transistor opere durante todo o ciclo do sinal (Figura 5), o amplificador funcionará em Classe-A pura com eficiência teórica de 50%, que na prática não costuma passar dos 40%.
Para cada watt enviado à caixa acústica, no mínimo outro é desperdiçado em forma de calor. Grandes dissipadores de calor ou refrigeração forçada são obrigatórios neste tipo de equipamento.
EFICIÊNCIA E CONSUMO
Amplificadores Classe-B e AB são bem mais eficientes que os Classe-A. O consumo de energia (Classe-B e AB) varia proporcionalmente com o aumento do volume.
Já o consumo dos Classe-A independe do volume, e é praticamente o mesmo estando ele no máximo ou no mínimo. Em meio a essas desvantagens há um motivo que mantém os Push-Pull Classe-A no mercado: Sua distorção é mínima.
AMPLIFICANDO O MERCADO
Amplificadores Single-Ended (Classe-A) são incomuns. Existem poucos transistorizados: Pass Labs, Pathos, EAR e Blue Circle.
Algumas referências entre amplificadores Single-Ended valvulados são os fabricantes: Kondo, Audio Note, Cary, Unison Research, Air Tight, Lamm e Audiopax. Muito apreciados por europeus e asiáticos, eles soam extremamente “naturais” e envolventes, mas características como dinâmica e resposta de transientes não são tão boas como nos transistorizados. A associação de pré-amplificadores valvulados com amplificadores transistorizados costuma resultar em excelente sonoridade.
Existem pouquíssimos equipamentos Push-Pull que operam em Classe-A pura. O Classe-A pura não costuma ter potência acima de 100 watts por canal e, supondo que tenha 100 watts, dificilmente pesará menos de 50 kg. Accuphase A-60 (60 watts por canal – 45 kg), Musical Fidelity AMS50 (50 watts p/c – 60 kg) e Pathos Inpol2 (45 watts p/c – 37 kg) são exemplos de amplificadores estéreo Classe-A pura.
Muitos dos supostos Classe-A são na verdade Classe-AB altamente polarizados que operam em Classe-A durante passagens musicais de baixa intensidade passando para Classe-B à medida que a demanda de potência aumenta: Luxman, Electrocompaniet, Plinius, Krell…
Amplificadores Push-Pull operando em Classe-AB e B dominam praticamente todo o mercado: Krell, Naim, Jeff Rowland, Gamut, Sphinx, Plinius, Electrocompaniet, Luxman, Accuphase, Mark Levinson, MBL, Classé, Bryston, ASR, Burmester, Ayre, Dartzeel, Moon, Cambridge Audio, Primare, Audio Analog, Rega, Audiolab, Arcam, Creek…
Guilherme Petrochi.
Artigo publicado na revista Áudio&Vídeo n°149 (setembro de 2009)
