Uma discussão sobre Amplificadores.

Essa semana eu estava lendo alguns tópicos em fóruns a respeito de Classes de Operação de Amplificadores de áudio, ou seja, A, B, AB, C, D e sucessivamente. Um Rapaz citou a respeito das classes de amplificação como se fossem 'as classes sociais', ou seja, o melhor amplificador é o Classe A, e o pior seria então o Classe D. Um absurdo. O que pode-se dizer é que cada um possui uma característica de tratamento dos sinais e, principalmente, no ponto de operação do componente ativo do circuito, o que significa em que ponto de operação está a o Transistor ou a Válvula.

Amplificador Classe A.

Nesta classo, o ponto Quiescente do transistor está na sua região ativa, praticamente no centro da reta de carga. Isso significa que, para uma certa amplitude do sinal, o transistor poderá operar de maneira que o sinal não será distorcido na saída.

Veja isso na figura:

Perceba que o sinal não sobre cortes nas regiões de pico.

A desvantagem deste tipo de aplicação é uma certa limitação à amplitude de amplificação e mesmo até do sinal de entrada.

Amplificador Classe B

Aqui, a região de operação do Transistor é próxima da região de corte. Isso faz com que o sinal de entrada e também de saída possam ter amplitudes maiores. Porém, apenas um semi-ciclo do sinal seja amplificado, já que o outro será cortado devivo a posição do ponto de trabalho. Veja na figura:

Esse modo de operação não é adequado para amplificadores de áudio, pois o sinal na saída seria terrível. Assim, devemos utilizar uma configuração chamada Push-Pull. Ela utilizará 2 transistores complementares, um NPN para um semi-ciclo e um PNP para o outro semi-ciclo. Na figura mostrada, temos, além dos transistores, há um transformador na saída. Este serve para acoplamento e casamento de impedâncias(*).

O grande porém da utilização da configuração Push-Pull é a chamada Distorção Crossover. Ela ocorre na junção do semi-ciclo positivo com o negativo. Ela é uma área em que a amplitude se mantém em 0V até que o sinal de entrada chegue a um valor superior à 0,7V, que é a tensão de condução da junção PN dos dois transistores. Quando temos sinais elevados, a distorção pode até passar despercebida, porém, para sinais de entrada muito fracos, os sinais podem nem mesmo chegar à 0,7V para iniciar a condução dos transistores e nem serem amplificados. E na saída, um ruído que não corresponde ao sinal pode surgir. Para resolver esse problema, surge a classe seguinte:

Amplificadores AB

Os amplificadores Classe AB trabalham com os pontos quiescentes dos transistores um pouco mais acima da região de corte, ou seja, numa região intermediária do centro da reta de carga(Classe A) ao ponto de corte (Classe B). Ele, então, amplifica um pouco mais do que meio semi-ciclo. O deslocamento no ponto de trabalho nos dá margem a uma outra polarização: a criação de um divisor de tensão entre as bases dos transistores da configuração Push-Pull. Essa polarização pode ser feita com Resistores ou, melhor ainda, com diodos. Essa nova configuração consegue 'Unir' perfeitamente os dois semi-ciclos do sinal aplicado à entrada e por fim, amplificado.

A Classe C de Amplificadores tem sua maior aplicação em sistemas de Radiofrequência e de transmissores RF de potência. Não pode ser utilizado como amplificador de áudio.

E por fim, o Amplificador Classe D.

Esse utiliza um outro processo para a amplificação. Utiliza-se um sinal triangular como referência, e aplica-se esse sinal de referência junto com o sinal de entrada em um Comparador (Amplificador Operacional). Por sua vez, é gerado um sinal muito parecido com um sinal PWM, que é convertido através de um filtro que pode ser RLC.

Esse Amplificador pode ser utilizado para desenvolver amplificadores de alta potência e de Alto Rendimento. Chegam em torno de 90%, ou seja, quase tudo o que é consumido é convertido em potência sonora. Uma eficiência muito maior do que os já vistos.

Conclusão:

Assim, podemos verificar que cada classe possui uma determinada aplicação, e que não existe uma melhor que a outra, principalmente quando tratamos de instrumentos musicais, como a guitarra. Imagine o preço para se construir um amplificador Classe D para guitarra elétrica, que seja de 30W(o que já é maid que suficiente para a maioria das aplicações)?!?!?

Qualquer Dúvida, estou à disposição!

Veja Também:

Artigo: casamento de impedâncias

Prof.º Ricardo da Costa.