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Q
Qual é a diferença entre Classe A, Classe B e Classe D?
A
Qual é a diferença entre Classe A, Classe B e Classe D?
Se você seguir a tecnologia do amplificador de potência por um período de tempo, notará a menção de "classe", como Classe A, Classe AB etc. etc. Estes termos não se referem à qualidade, mas ao parâmetro operacional da saída. seção. A maioria dos estágios de saída do amplificador de potência opera em uma configuração push-pull, em que a energia é fornecida por duas fontes de alimentação em ambos os lados do solo ou em zero volts. (Existem alguns que não o fazem, mas são relativamente não lineares e não precisam ser considerados aqui).
Classe B
Operando em push-pull, os transistores de saída compartilham a carga e, teoricamente, são obrigados a fazer o trabalho apenas quando o sinal se afasta do solo, na direção positiva ou negativa. Se os transistores são completamente desligados na saída zero e só começam a conduzir quando o sinal está presente, isso é definido como operação de Classe B. Essa é uma maneira eficiente de operar a saída e o amplificador fica frio sem sinal, mas há uma desvantagem; Os dispositivos de saída sempre têm algum tempo de latência em operação e, portanto, aparece uma zona morta pequena, mas potencialmente irritante, chamada "distorção cruzada", no ponto zero. Embora essa não-linearidade cruzada não adicione necessariamente grandes quantidades aos números de distorção (0,05% é provavelmente típico), é fácil ouvir isso.
Classe AB
Felizmente, a distorção de cruzamento pode ser reduzida a proporções desprezíveis pelo simples expediente de executar os transistores de saída "inclinados" levemente "para" em "ocioso", para que eles comecem a conduzir antes que a saída passe pelo ponto zero. Quando um amplificador executa esse mecanismo de saída polarizado, ele é chamado de "Classe AB". Quantidades moderadas de viés são tudo o que é necessário e, como produz apenas um pouco de calor, esse tipo de amplificador ainda é razoavelmente eficiente. A distorção de crossover tem várias maneiras de exibir sua cabecinha feia; no entanto, mesmo se houver uma quantidade razoável de viés presente, a engenharia desse tipo de amplificador deve ser muito exata e precisa para fornecer a menor distorção em todas as frequências . Se feito corretamente, no entanto, não há um tipo de amplificador mais preciso ou com menor distorção disponível; 0,01% é típico e 0,001% é atingível.
Classe A
Alguns engenheiros preferem não ter que lidar com a possibilidade de distorção de crossover em seus projetos e escolhem outro sistema de polarização, chamado "Classe A", em que os transistores de saída são influenciados tanto que conduzem continuamente mais do que a corrente de carga total. , mesmo em modo inativo. Assim, eles nunca ativam ou desativam, evitando teoricamente a distorção cruzada.
Infelizmente, este sistema operacional tem algumas desvantagens óbvias (e outras não tão óbvias). O funcionamento dessa quantidade de corrente gera uma tremenda quantidade de calor; portanto, o amplificador não é apenas ineficiente, é grande e caro, devido aos enormes mecanismos de dissipação de calor necessários. Isso consequentemente aquece toda a sala como um efeito colateral. (Bom no inverno, mas lembre-se de que o calor elétrico é o tipo mais caro que existe).

Uma desvantagem não tão óbvia nos projetos de classe A é que essa alta corrente de inatividade tem consequências para os níveis de distorção muito além da eliminação teórica de artefatos de cruzamento (que é discutível em si mesmo). Os transistores possuem vários tipos de mecanismos de distorção, entre os quais desvios da linearidade em condições de alta tensão e alta corrente simultâneas. Esses são, é claro, os parâmetros exatos necessários para a operação da classe A, e um amplificador típico da classe A executa níveis de distorção pelo menos 10 vezes, e geralmente mais de 100 vezes, tão alto quanto um amplificador da classe AB de potência semelhante, ou cerca de 0,1% . Uma inspeção cuidadosa do espectro de distorção também revela que todos os harmônicos são aumentados, incluindo aqueles representados pela distorção cruzada à qual a operação de classe A foi direcionada!
Classe D
Indo na outra direção, a Classe D oferece alta eficiência por meio de uma abordagem muito diferente da operação de saída. A classe D, freqüentemente considerada erroneamente como "amplificação digital", é na verdade um sistema analógico que varia a largura do ciclo de trabalho de cima para baixo de uma frequência portadora de onda quadrada. O amplificador ainda passa de voltagens negativas para positivas e vice-versa, mas o faz continuamente, a uma alta frequência de talvez 500 kHz. O tempo gasto em um extremo ou no outro é proporcional ao locus, ou relação exata tensão-tempo, do sinal desejado naquele momento.

Como os dispositivos de saída gastam quase todo o seu tempo na ativação ou desativação total (áreas de dissipação mínima absoluta), a eficiência é muito alta, de 80 a 90%. Portanto, esses amplificadores produzem muito pouco calor e não precisam ser tão pesados ou tão grandes quanto os amplificadores típicos da classe AB (para não falar dos monstros da classe A)! Existem naturalmente desvantagens também. A classe D, por definição, usa sinais de RF muito grandes e deve ser blindada e bem filtrada para evitar interferências e saídas prejudiciais aos alto-falantes. Isso, por sua vez, prejudica a linearidade geral, além de aumentar o custo, portanto, essa não é uma tecnologia barata. A distorção geral é geralmente igual à amplificação da classe A; bom, mas não ótimo, em torno de 0,1% ou mais. Se a eficiência é sua exigência, este é o caminho a percorrer.

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