Handmades

Vejam a partir de 7m40, aparecerá um texto no video dizendo que Classe A toca mais alto que Classe AB. No fim do video também. Pura bobagem, correto?

Amplificador Classe A - Examinando formas de onda (https://youtu.be/acs4Z5-D4T0?t=7m40s)

Depende do que "mais alto" quer dizer e com referência ao que.

A princípio essa frase não diz nada, X + Y + Z, então não está certa nem errada.

No fim do video ele diz que a potência sonora de 10W RMS de um Classe A "soa" mais forte que 10W RMS de um Classe AB.

O que eu estou entendendo é que ele quer dizer que o mesmo som, por exemplo uma frequência de 440Hz, produzindo 10W RMS num Classe A e num Clasee AB, vai nos dar a impressão que do Classe A é um volume mais alto, mais potente.

Tá, aqui tem treta!

É verdade, mas não é bem assim. Um amplificador SINGLE-END, que será necessariamente classe A, vai "soar" mais alto que um push-pull de mesma potência. Mas é ilusão. O que acontece é o seguinte: amplificador single-end, de modo geral, distorce mais que o push-pull. Então, se for injetado um sinal senoidal de 445Hz em ambos, do PP vai sair uma coisa muito parecida com o sinal senoidal original, já do SE, vai sair a senoide e mais uma pá de harmônicos pares. Isso "enche" o som. Parece que tem mais áudio.

Mas quando se trata de 10W, a energia acústica entregue será a mesma, não importa qual a classe do amplificador.

Aliás, o gosto das pessoas pelos amplificadores single-end classe A é justamente pela quantidade exuberante de harmônicos pares que ele gera. Mas esses harmônicos são gerados pela topologia single-end, e não pela classe A.

Hoje há um conjunto de fabricantes lançando equipamentos "classe A" em topologia push-pull. É juntar a fome com a dor de dente! Amplificador classe A gasta força feito um ferro elétrico e a topologia push-pull só gera harmônico impar, que soa mal.

Então, mais uma vez, é preciso ter um mínimo de conhecimento para não engolir mitos sem entender o que está ocorrendo.

Resumindo:

1- Todo amplificador Single-End é Classe A, mas nem todo amplificador Classe A é Single-end

2- Amplificadores single-end geram harmônicos pares que são agradáveis e enchem o som

3- Amplificadores push-pull podem ser classe A, AB ou B.

4- Amplificadores push-pull não geram harmônicos pares. Só geram impares, que soam dissonantes.

5- Um amplificador de 10W single-end vai criar a ilusão de um som mais cheio que um amplificador 10W push-pull, mas isso é distorção

6- Em algumas situações, a distorção é algo desejável!

Abraços

Eduardo

Vem cá, um cara que usa cuspe pra ver se o transistor está quente, não dá nem pra começo ... (ele mal consegue ajustar o osciloscópio e diz que tem 100kHz quando o período da senoide tinha 6 quadradinhos - a menos que a varredura horizontal dele estivesse descalibrada).

Ainda se ele tivesse usado um decibelímetro pra comparar os sons de 10W em classe A com os 10W em classe AB (desde que usando o mesmo falante e o mesmo sinal de origem), mas só no ouvido não tem como perceber a diferença (nossa memória auditiva é curta e subjetiva). Mesmo se houver uma diferença de 1dBspl entre o classe A e o AB, não seria possível dizer com certeza a afirmação dele.

O cara é só um curioso, brincando e tentando tirar algumas conclusões dos equipamentos dele.

(http://s16.postimg.cc/hekxv5qd1/bobagem.jpg)

Quanta bobagem !

De fato, o que esse cara está afirmando é uma asneira sem tamanho. O que existe é a ilusão causada pelo efeito da segunda harmônica que eu mencionei, mas nem de longe se assemelha com tal sandice.

Eu vi essa parte... que nojo que me deu!  :'(
Aliás, todos os videos desse cara ele fala um monte de bobagem... Parece que ele vende uma fonte que "não gera ruido", para provar, botou no mesmo amplificador uma fonte qualquer mal filtrada e ligou no amplificador gerando o "hum"...


Eu li em algum lugar que essa questão de harmônicos pares eram geradas pelas válvulas e as ímpares pelos transístores. Então essa é mais uma lenda? Transístores podem gerar harmônicos pares? E válvulas em uma topologia Classe AB geram ímpares?

E obrigado pelo esclarecimento...

Só pra ficar claro, amplificadores na configuração push-pull NUNCA vão gerar harmônicos pares, em nenhuma classe de operação?

 A questão da criação de harmônicos pares vem das próprias equações e modelamento dos componentes. MOSFET's, assim como válvulas em single end (ou mesmo um classe A com transistores em paralelo) podem gerar harmônicos pares.

 Vejamos algumas equações dos MOSFET's (fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/MOSFET)

 Região de triodo (linear):

 (http://upload.wikimedia.org/math/b/b/1/bb1937a56a619a1d815cb8e8afc3678e.png)

 Note que quando a tensão Vds é muito menor que Vgs, o termo quadrático pode ser desconsiderado, ou seja, é um amplificador de transcondutância típico (Gm = Iout/Vin).

 Região de saturação (saturado, ora pois):

 (http://upload.wikimedia.org/math/d/4/4/d444d1cf3371b01d99220ae788de2d9d.png)

 Vejamos que agora a coisa ficou bem diferente! Não se leva mais em conta o Vds, e o Vgs é o termo que será elevado ao quadrado!

 Agora vem o fato mais interessante... Alguém lembra do fundamental, quando elevamos uma função seno(x) ao quadrado?

 (http://www.purplemath.com/modules/trig/idents06.gif)

 É só ver a ultima equação, o resultado fornece a diferença e a soma da frequência de entrada. Praticamente, teremos um nível DC e o dobro da frequência inicial.
 
 Como o MOSFET em amplificação fica variando entre a zona linear e a saturada, então teremos a frequência de entrada mais uma porcentagem da harmônica par na saída. Modelando a função matemática com o google de um amplificador inversor saturado (o sinal original, o sinal "dobrado", invertendo e adicionando o nível DC):

https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=-(0.5*sin(x)%5E2%2Bsin(x))%2B1.5 (https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=-(0.5*sin(x)%5E2%2Bsin(x))%2B1.5)

 Quem já mediu as formas de onda no osciloscópio de um circuito destes, perceberá que a forma de onda de saída é muito próxima.

 Claro, a transição entre uma região e outra de operação não é brusca, ela vai variando aos poucos, ou seja, existirão outras harmônicas superiores e ímpares também no sinal de saída.

 Com as válvulas, o negócio é próximo também, porém com maior complexidade devido a efeitos secundários e não linearidades nas funções, etc, etc...

 Um abraço!

 Eduardo

 

Gostei bastante da explicação, até pesquisei um pouco a respeito dos tipo A, B e AB... porém os exemplos são praticamente 100% para amplificadores transistorizados. Poderia postar alguns exemplos de amplificador Classe A, B e AB, Single End e Push Pull valvulados?

Eu havia lido que os amplificadores valvulados geravam harmonicos pares e isto para o ouvido é agradavel, por isso estou montando um amp valvulado, agora com esta explanação de que apenas os single end é que geram estas harmonicas pares me deixa um pouco tímido a continuar... No caso é um AC-30 VOX, até onde sei é push-pull...classe AB... está certo isso? as etapas de pre-amplificação geram os harmônicos pares?

Em primeiro lugar como eu faço pra agradecer mais de uma vez? Sua explicação foi ótima, Eduardo!! Mas ela me deixou com uma dúvida, na verdade uma passagem que eu não consegui entender bem, como você chegou a conclusão que o sinal vai ser da forma "função original + função com o dobro da frequência + nível DC". Não consegui sacar a matemática por trás disso, tem que somar as duas equações de I_D?

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Quem geram os harmônicos são a etapa de potência, não a etapa de pré. Quando falamos que um amplificador é classe A, B ou AB, single ended ou push-pull, nos referimos a etapa de potência dele.

Mas um pré amplificador não é um amplificador no fim das contas?

Sim com certeza, mas como a excursão de sinal dos powers é muito grande, é de se esperar que eles distorçam mais que os prés!

é muito comum pensar que a distorção vem apenas da saturação do sinal, quando na verdade este é apenas umas das situações onde distorção acontece!

Temos outras fontes: cross-over, defasagem de fase, etc

Legal  :)

E os prés podem ser projetados em outras topologias mesmo que não faça muito sentido determinada topologia para um pré? Push-pull por exemplo?
Aliás, prés podem ser divididos em classe também?

Muitos operacionais são "classe B", observe

(http://www.learningaboutelectronics.com/images/Lm741-internal-schematic-diagram.png)

O do desenho é classe AB!!


Agora sim!!  Legal Eduardo!  Não sou eduardo, mas só olhando a expressão matemática dá pra ver que um seno elevado ao quadrado é um sinal do dobro da frequência mais uma DC, pra que está fazendo engenharia eletrônica.  Mas pra outras pessoas é só pesquisar no google e ver o que aparece:

https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1ASUC_enBR623BR623&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=(sin+x+)+%5E+2 (https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1ASUC_enBR623BR623&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=(sin+x+)+%5E+2)

Saúde e amor!

Eu prefiro pensar que os pré são mais voltados a processar o sinal do que amplificar, por isso não faz muito sentido se preocupar com isso. Até porque a maior parte do consumo de um amplificador vai ser no estágio de potência, e parte da definição de classe tem relação com a eficiência. Mas volto a repetir, esse é a minha opinião.

Partilho esta opinião!  Sendo que a maioria dos amplificadores discretos que existem nos pedais são classe A...  fora estes com amplificadores operacionais que são classe AB, que saturam tão forte e tem ganho tão alto que geram em maioria harmônicos impares.

Entendi o que você quis dizer.
É que o betoknigth havia perguntado se prés geravam harmônicos pares e sua resposta me deixou confuso  ;D
Mas agora entendi... prés geram harmônicos, mas como um processamento no sinal, gera harmônicos pois é o que desejamos que aconteça (num pedal de distorção, por exemplo). Amplificadores de potência geram por ser uma característica de topologia, por exemplo os classe B que geram distorção por cross-over (geram ímpares, né?)

That's right my friend!  :tup

E como seria um Classe A em Push-Pull? Acho que nunca vi um circuito desses... Os dois componentes do Push-Pull trabalham durante todo o ciclo do sinal de entrada? Então os dois transistores ficam polarizados na região ativa? Existe alguma vantagem nesse arranjo?

Primeiro é preciso que tu descreva exatamente o circuito a que tu te refere, pois "Push-Pull"  pode se referir a várias configurações, veja lá:
http://en.wikipedia.org/wiki/Push%E2%80%93pull_output#Push.E2.80.93pull_transistor_output_stages (http://en.wikipedia.org/wiki/Push%E2%80%93pull_output#Push.E2.80.93pull_transistor_output_stages)

Um imediatamente que me ocorre é o totem pole, que é considerado um push-pull, mas que pode trabalhar em classe A... por exemplo:
(http://www.tubecad.com/2012/04/28/MOSFET%20SRCFPP.png)

outro:
(http://www.tubecad.com/2009/08/10/sliding-bias%20se%20output%20stage.png)

Abraços, Saúde e amor.

 O patines já explicou bem, o sinal de saída de uma multiplicação de senos/cossenos de mesma frequência, será sempre o dobro desta frequência mais um DC (que na verdade é um cos(x-x) = cos(0) = 1).

 O que acontece é que a região que é multiplicativa não é em totalidade, é apenas na saturação. No resto da curva, prevalece a região linear e uma região transitória entre a linear e a saturada.

 Ou seja, as duas equações estão acopladas pelas mesmas variáveis, cada uma fornecendo uma parcela no sinal de saída!

 Em relação à distorção, agora em valvulados, ainda existe um outro tipo que é bastante comum quando a excursão do sinal de entrada é mais positiva que a tensão de polarização. Nesse caso com a grade positiva, ocorre um ceifamento do sinal devido a corrente da grade (de resistência negativa).  Geralmente essa distorção é bastante feia (cheia de harmônicos ímpares).

 Por isso existem topologias de inúmeros estágios de pré com baixo ganho gerando distorção ao invés de apenas 1 ou 2 com alto ganho que soam "melhores". Cada estágio vai "achatando" o sinal de maneira controlada, ao invés de entrar em regiões de grade positiva...

 Enfim, esse assunto é demasiado extenso!

 Um abraço!

 Eduardo

O que passa é que nunca poderemos ter esta situação pura, para conseguir o dobro da frequência sem componente de mesma frequência e DC...   é que entraria na região de corte do MOSFET.   Além disso, o sinal não poderia variar em amplitude, coisa que não ocorre no mundo real, pois sempre existe um decaimento da amplitude num sinal de instrumento musical analógico.

Na prática teremos sempre uma senoide + uma DC na entrada, e forçosamente teremos distorção com uma componente harmônica par presente.  não excluindo as impares na saturação.

Eu estudei bastante esta questão, pois queria fazer um dobrador de frequência fazendo um sinal senoide ser elevado ao quadrado passando por um multiplicador com amplificador de transcondutância.  Fundiu tanto a minha cuca que parei no meio,  me pareceu mais fácil retificar o sinal(diodos), como sempre.  Mas fica a idéia pra alguém usar no futuro.

Abraços, T+

 Patines, mudando um pouco o foco, conhece o integrado MC1496? Ele é um modulador/demodulador AM, multiplicador, multiplexador, etc. Eu estou utilizando ele atualmente numa aplicação de demodulação de um sinal doppler.

 Talvez seja interessante estudar a topologia e aplicar o mesmo conceito...

 Um abraço!

 Eduardo

  No que se refere à distorção do power no que se refere a classes e harmônicos de 1ª e 2ª ordem esta afirmação esta correta, mas a maior parte da distorção é gerada no pré, que em se tratando de amps valvulados para guitarra ainda não vi um modelo comercial que não seja classe A no pré.

  Um outro fator a se levar em consideração é que a maioria dos amps valvulados classe A são de 2 a 7 watts, além disso Amps classe A privilegiam médios e agudos, ou seja, ele tem um timbre característico e até específico, outros fatores já foram apontados acima como a baixa eficiência e consumo de energia elevado, imagine o consumo de um amp classe A de 100 watts?

  Não desista do seu AC30, é um ótimo amp e também é muito mais versátil que um AC-4 ou um Fender Champ.

Patines perspicaz como sempre! Certo classe AB! Falha minha ao tentar responder rápido! Mas dependendo dos valores de R7 e R8... ele poderia ser classe B!  :)

Não conhecia não.  Valeu a dica.
Mas só dando uma olhada percebi que temos que trabalhar com sinais de bem baixa amplitude, idealmente não mais que 600mV, e lá pelos 100mV para melhor linearidade...  Lá vem ruído.

Algum dia eu tento, se alguém não tentar antes.

Abraços, Saúde e amor.

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Bem, não perdendo a chance de dar uma brincada,  eu respondo que se eu jogasse na loto, e se eu acertasse todos os números, eu poderia hoje ser rico e nunca mais ter que ter um chefe!  infelizmente não aconteceu nada disso.     [beer]

Abraços, Saúde e amor!!

Aqui é melhor deixar outro ponto claro. Em amplificadores HiFi, a principal fonte de distorção é o estagio de potência. Os estágios de pré-amplificação costumam ser muito lineares e projetados com grande esmero. É daqui que vem a preferência dos audiófilos por amplificadores single-end. Embora distorçam, o fazem em harmônicos pares.

No caso dos amplificadores de guitarra, a grande fonte de distorção é o pré-amplificador, projetado para operar na região não-linear das válvulas. E esses pré-amplificadores são todos single-end! Quem já ouviu falar em 12AX7 casada?!?! Existem circuitos de pré em push-pull, mas não é o caso em 99,99999% dos equipamentos.

Então, a distorção que os amplificadores de guitarra geram é predominante em harmônicos pares produzidos no pré-amplificador que é SE. O estágio de potência pode ser push-pull sem problemas e não é para leva-lo a saturação, caso contrário haverá uma distorção desagradável.


Aqui existe uma mistura de dois conceitos. A classe do amplificador é dada pelo ponto quiescente do elemento amplificador, seja válvula ou transistor. Single-end e Push-pull são topologias. Uma analogia seria que a classe do amplificador é a marcha e single-end e push-pull são estradas. Single-end é pista simples e push-pull é pista dupla. Classe A é um caminhão sempre engatado, AB desengata de vez em quando e B fica metade do tempo engatado e metade na banguela.

Se você está numa pista simples, não pode correr muito e é bom ficar sempre engatado. Nada te impede de desengatar para correr mais, mas o risco de acidente (distorção) é muito grande. Numa pista dupla, você pode desengatar o caminhão na descida, economizando combustível e correndo mais. Está correndo um risco de acidente, mas é bem menor que na pista simples, só que quando ele ocorre, será fatal (harmônicos impares). Você ainda pode ser mais audacioso e ficar metade do tempo desengatado. Vai correr muito, vai gastar pouco, mas vai bater em toda viajem (classe B).

Agora, qual o problema de andar na pista dupla com o caminhão sempre engatado? Você pode fazer isso! Nada te impede!

No amplificador classe A, o elemento amplificador (válvula ou transistor) conduz 100% do tempo. Se a topologia escolhida for SE, é melhor que a classe seja A, ou o som será um ruido. No push-pull, por haver dois elementos amplificadores, um deles pode ficar desligado enquanto o outro assume a totalidade do trabalho. Assim, na classe AB, um dos elementos entra em corte numa parte do ciclo, mas no ponto quiescente, ambos conduzem. Já na classe B os dois elementos ficam na eminencia de corte no ponto quiescente. Quando um conduz, o outro pára.

Usar um estágio PP em classe A, como eu disse antes, é juntar a fome com a dor de dente! Classe A é ineficiente, jogando 50% da energia no lixo, e push-pull vai criar harmônicos impares. Você acaba tendo um aquecedor de sala que produz um som desagradável!

Espero ter deixado claro que classe é uma coisa e topologia é outra.

Abraços

Eduardo

Sim, claríssimo. Eu havia percebido que eu dei essas escorregadas e misturei classe e topologia.

Mas ainda estou pensando como é o processo de amplificação do sinal de um amplificador Classe A em uma topologia Push-Pull, mesmo com os esquemas que o Patines mostrou. Nesse caso, os dois elementos de amplificação ficam ligados o tempo todo? sempre engatado em pista dupla  ;)

Acho que entendi....

Obrigado pela correção Eduardo!

 Para fechar, um ultimo comentário (ou não... rs)...

 Esse problema de distorção harmônica em estágios de pré e saída, podem muito bem ser contornados com uma simples realimentação negativa! Como bem lembrou o Haroldo, operacionais são classe B na saída e geram baixa distorção... O que acontece é que o ganho altíssimo associado a uma enorme realimentação negativa resolve a maioria dos problemas desse tipo! Não é a toa que hoje em dia, estágios com operacionais são mais comuns até que a transistor...

 No caso da válvula, se aplicar um pouquinho de realimentação, o negócio já melhora nesses termos.

 Agora, projetar um amplificador de n estágios valvulado, sem realimentação, visando baixíssima distorção acho bastante complicado...

 Mas como o Eduardo mencionou, as vezes desejamos distorção (e muita!!  (guitar_player)

 Um abração

 Eduardo

Praticamente um alívio, outro detalhe, os simuladores de pre-amplificadores que utilizam Jfet no lugar da valvula, por ser single end, então geram harmonicos pares?

Grosseiramente falando, sim!

 Assim como os MOSFET's, os J-FET's na saturação, possuem um termo quadrático na tensão Vgs, ou seja, vão possuir harmônicos pares na saída.

 http://en.wikipedia.org/wiki/JFET

 Um abraço!

 Eduardo

 

Entretanto, complementando, o modo como a onda é ceifada é bem diferente do que acontece em uma válvula, e mesmo sendo harmônicos pares não soam exatamente como válvula e nem sempre soam bem, aliás, nem sempre hamônicos ímpares soam mal.

E os BJT´s?

 Haha, assim fica complicado...

 Lembrando da curva de um diodo, que segue uma relação estritamente exponencial, na saturação ocorrerá o mesmo tipo de "ceifamento". É muito abrupto, mas muitos efeitos adjacentes acontecem ao mesmo tempo em um estágio de amplificação, com variáveis acopladas entre si e não será igual a um diodo. É um sistema bastante complexo de modelar matematicamente sem um simulador...

 Eu não saberia dizer o que aconteceria quando em uma condição desta, vão existir todos os tipos de harmônicas e nem faço a idéia das amplitudes de cada uma.

 No caso de um FET e MOSFET, nas equações são bem visíveis os termo quadráticos e portanto as harmônicas pares terão maior amplitude. PORÉM vão existir todos os tipos de harmônicos na saída além dos pares! A coisa real é bem diferente de uma simples equação matemática, mas serve para ilustrar que esse negócio de harmônicas pares em single end é de fato verídica.

 Um abraço

 Eduardo

Só por curiosidade, eu simulei uma etapa de amplificador com JFET e com bias variável. O sinal de entrada é de 100mV e as saídas amplificadas estão nos oscilogramas. No primeiro caso, fazendo a análise de fourier com a análise espectral, obtive harmônicos de 2.a ordem.
Alterando um pouco o bias no trimpot de 2k, saindo de classe A, e portanto havendo um clipping num dos semiciclos, começam a aparecer harmônicos impares também, inclusive de 3.a ordem.

(http://s11.postimg.cc/6trksaqdv/circui1.jpg)

Ele saiu de classe A quando através do trimpot você polarizou de forma que ele entra em corte em certas partes do sinal de entrada (clipando), certo?
Simulação simples e extremamente didática.  ;)

Sim, como o Eduardo havia comentado, a classe depende do ponto de polarização (bias). Ao ajustar esse ponto, eu posso fazer a amplificação de 360° do sinal (classe A) mas ainda assim com distorção harmônica (de 2.a ordem), ou mudar o bias para menos de 360° (classes AB, A ou C), fazendo com que ocorra perda de amplificação e ceifamento, de forma a aparecer outros harmônicos.

O Eduardo havia comentado também o motivo de os audiófilos preferirem os Classe A single-end.

Mas agora me vem a dúvida?! Os audiófilos que utilizam amplificadores HIFI querem o mínimo de distorção harmônica, portanto, posso pensar da forma "se é pra distorcer, que seja com harmônicos pares"? Afinal, não importa a topologia, sempre haverá distorção, por mínima que seja, correto? E amplificadores Classe AB, com topologia push-pull e sistema ultra linear, haverá distorção também... e de harmônicos ímpares? Ou essa distorção será tão baixa que se torna desprezível?

Estava lendo os posts anteriores e li um comentário do Haroldo: "distorção por defasagem de fase". Esse tipo de distorção gera harmônicos? Um medidor de THD "conta" esse tipo de distorção?

Quantas dúvidas!   ???

Num amplificador Hi-FI, deseja-se a menor distorção harmônica possível (seja de ordem par ou ímpar, não importa, não se quer nenhuma). O objetivo é apenas reproduzir o mais fielmente (daí o nome high fidelity = alta fidelidade) o sinal da fonte. O critério é que a THD seja menor do que 1%.  Audiófilos dizem conseguir perceber 0,5% de THD (não creio nisso).
Já nos amplificadores de instrumentos, como eles "fazem parte" do instrumento e a distorção gerada colore o som, o tipo da distorção faz diferença.
Os medidos de THD não distinguem a fase das harmônicas (não que eu saiba), mesmo porque o processo é de filtragem da fundamental e medindo-se o resíduo.  Mesmo fazendo a medição por FFT, ela não discrimina a fase das componentes espectrais, apenas a amplitude. Uma vez eu criei um tópico que discutia se nossos ouvidos conseguiam perceber a diferença entre defasagem de harmônicos.

Eu acredito sim, se o cara tem uma um bom espectro auditivo e ouvidos bem treinados imagino que consiga sim. O que eu acredito na verdade é que 80% dos que dizem conseguir isso são malucos que imaginam coisas  :D

Mas então, se o que deseja é o mínimo de distorção, qual o motivo da preferência dos Classe A, como o Eduardo comentou?
Para conseguir essa distorção mínima não é mais adequado um Classe AB push-pull ultra linear (no caso de valvulados)?


Vou procurar o tópico, parece interessante. :)

Percepção visual x Sensação auditiva (http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=6418.0)

A realimentação diminui muito a distorção.   Sistema ultra linear é realimentado.

Eu acredito que 86,51% das pessoas consegue escutar um início de ceifamento num amplificador realimentado.  ;)

Abraços, Saúde e amor!

Você já tinha matado a charada antes. Audiófilos preferem SE (que vai ser classe A) por que "já que vai distorcer, que seja por segunda harmônica".

Está na hora de deixar claro essa coisa do push-pull distorcer em harmônicos impares. Das equações que o Eduardo Ledod colocou, podemos resumir a primeira como sendo:

Id=k1*Vds - k2*(Vds)^2

Sendo K1 e K2 o resultado de todos os demais termos quando estes são constantes.

Então, se entrarmos com um sinal senoidal teremos:

Id=k1*sen(a) - k2*(sen(a))^2

A topologia push-pull é um caso do que se chama "amplificador diferencial". O que aparece na saída é a diferença do que se injeta nas duas entradas.

I=Id1-Id2

Mas o que queremos é a soma, então, nos amplificadores valvulados, usamos um inversor para trocar o sinal de uma parcela, e nos amplificadores transistorizados, usamos transistores complementares, de modo que as correntes que passam pelos dois elementos amplificadores sejam somadas.

Vou falar dos valvulados, mas a conclusão vale para os transistorizados também.

Nas duas válvulas da saída push-pull, vamos aplicar sinais correspondentes a sen(a) e -sen(a), então a corrente I total será:

I=Id1-Id2= k1*sen(a) - k2*(sen(a))^2 - (k1*(-sen(a)) - k2*(-sen(a))^2)

Fazendo as distribuições dos termos, chega-se a:

I= 2*K1*sen(a) - k2*(sen(a))^2 + k2*(-sen(a))^2

Mas (sen(a))^2 = (-sen(a))^2 !!!!

Portanto

I=2*k1*sen(a) - k2*sen(a)^2 + k2*sen(a)^2 = 2*K1*sen(a)

Dá para ver que o termo quadrático, que produz a segunda harmônica, cancela.

As ressalvas a serem feitas é que usei a equação de FET, que não é a equação de válvula, mas a analogia é a mesma.

Também é possível mostrar que no amplificador diferencial (leia-se push-pull) todas as harmônicas pares cancelam, não apenas a segunda, e também o ripple da fonte é anulado, mas fica mais trabalhoso e não vem ao caso agora.

Notem que o cancelamento da distorção refere-se APENAS àquela gerada pelas válvulas do estágio de potência. Toda distorção que você conseguiu (com ou sem intenção) no estágio de pré vai estar lá preservada para a posteridade.

O cancelamento das harmônicas pares só será perfeito se o amplificador for perfeitamente simétrico, ou seja, usando válvulas casadas, um excelente transformador de saída e um ótimo inversor de fase. Como tudo isso só existe nos sonhos dos audiófilos, os amplificadores PP do nosso planeta apresentam distorção por harmônicas pares, mas eles são proporcionais a assimetria do conjunto. Quanto mais simétrico, menos harmônicas pares. Mas mesmo sendo porcamente simétrico, a predominância será de harmônicas impares.

A distorção de fase não é tão danosa assim, mas muda o timbre do som. Em amplificadores HiFi, a distorção de fase deve ser evitada, e com realimentação negativa ela se cancela muito rapidamente. É bem mais complicado corrigir, e muito mais fácil notar, a distorção harmônica que a de fase. Nos amplificadores de guitarra, a distorção de fase é muito bem vinda! É ela que vai criar a diferença entre um IALL, um HB-1 e um Baby Wonder.

Abraços

Eduardo

Eduardo

A distorção de fase é a mesma coisa que distorção de crossover?

Obrigado pela aula, Eduardo, mas, eu pergunto: porque será que os amplificadores valvulados SE (ao contrário do que acontece com os push-pull) deixam a desejar em termos de som quando pedais de overdrive ou distorção são ligados no input?

Perguntas curtas geram respostas longas! :D

Não são a mesma coisa.

A distorção de fase é gerada pela "velocidade" com que o amplificador responde a um sinal aplicado e esta velocidade de resposta é influenciada por dois fatores principais. Tomemos por base este circuito:

(http://www.altanatubes.com.br/downloads/t[size=1pt] [/size]b [color=red][b](moderador, peço que me suspenda do fórum)[/b][/color]/EsquemaTrido.gif)

O primeiro efeito é devido aos capacitores presentes no circuito. O capacitor funciona acumulando e liberando carga elétrica. Mas esta carga e descarga leva um tempo para ocorrer. Por isso usamos capacitores na fonte de força. Eles acumulam uma carga de forma rápida quando o diodo conduz e a liberam lentamente quando não há condução. É claro que não é sempre assim. Há circuitos em que o tempo de carga e descarga são iguais ou o de carga é maior que o de descarga. Mas o importante é saber que o processo leva um tempo para ocorrer.

Por conta disso, quando um sinal alternado atravessa um filtro formado por um resistor e um capacitor, dois efeitos vão ocorrer: primeiro a amplitude do sinal muda; segundo, a fase muda. Tanto a variação de fase quando de amplitude dependem da frequência. Sinais com frequências diferentes serão atenuados e defasados em proporções diferentes.

Apesar da variação da amplitude provocada pelo circuito resistor-capacitor (RC) muitas vezes ser intencional, como no caso de um tone-stack, não deixa de ser uma distorção. Mas em geral é algo desejado ou de importância secundária. É essa distorção que irá limitar a banda passante do amplificador. Entretanto, como o circuito RC leva um tempo para responder a um sinal aplicado, este aparecerá do outro lado atrasado. E o atraso varia com a frequência, mudando o timbre do sinal. Por isso tone-stacks diferentes produzem sons diferentes. Se fosse apenas pela variação de amplitude, todos soariam iguais.

O segundo fator depende da velocidade de resposta do elemento amplificador utilizado. Quando um sinal é aplicado na grade da válvula, altera sua carga elétrica. Com isso elétrons são atraídos ou repelidos fazendo modular o fluxo eletrônico entre o catodo e a placa. No entanto, a grade forma um capacitor com a placa e o catodo. Esse capacitor precisa ser carregado para que a válvula opere. Novamente haverá um atraso no sinal amplificado.

No caso de transistores, seja BJT ou FET, existe o mesmo efeito. No BJT é preciso que os portadores de carga sejam mobilizados, e isso leva um tempo. Os transistores FET são bem parecidos com os triodos. O gate é um capacitor e precisa ser carregado e descarregado para que o transistor funcione.

Importante dizer que transistores são bem mais rápidos que válvulas, embora existam válvulas muito rápidas, justamente por causa do tamanho pequeno. Quanto menor a capacitância, menor o tempo de carga e a defasagem.

Então, no circuito acima, haverá um atraso na fase inicialmente pelo tempo de carga da grade da válvula, depois pelo capacitor Ck e, por último, pelo Ca.

Já a distorção por cross-over, que soa como um som metálico, é algo que pode ocorrer nos amplificadores push-pull classe B e AB, mas principalmente no B. Como já foi explicado, no amplificador classe B o elemento ativo é polarizado muito perto do corte. Então, um elemento X conduz no semi-ciclo positivo e é cortado no negativo, enquanto o elemento Y opera inversamente. Para que o amplificador classe B opere direito, é preciso que o elemento X passe a conduzir no exato instante em que Y é cortado e vice-versa. Como numa corrida de revesamento, o corredor da frente deve pegar o bastão no exato instante em que o que vem atrás o solta. Se o atleta de trás demorar a soltar o bastão, por um tempo ambos estarão segurando-o e o da frente será retardado na corrida por ter que arrastar o colega. A equipe perde uns décimos de segundo, mas poucos vão notar. Agora, se o atleta de trás largar o bastão antes do colega te-lo pego, este cai ao chão, precisa ser pego, a equipe perde vários segundos, a torcida vaia, todo mundo posta o vídeo do fiasco no Facebook e fica bem feio pro time.

Distorção por cross-over é isso. Por uma falha no bias do amplificador, ou retardo na operação, um elemento deixa de conduzir antes que o outro tenha começado. Daí existe um hiato no sinal e faz um ruído desagradável. É tão feio quanto o problema dos nossos atletas. É claro que existem níveis de distorção de cross-over. Na analogia dos corredores, o de trás pode largar o bastão um pouco antes do da frente te-lo pego, mas ainda assim este consegue segura-lo em pleno ar e a corrida continua. Quando o bastão vai a chão, entramos nos amplificadores classe C. Aliás, o limite entre a classe B e a classe C é muito estreito, sendo a classe B na verdade a faixa de transição da classe AB para a C.

Na classe AB o cross-over é bem raro, justamente por não haver passagem de bastão, mas se houver um descasamento forte entre os elementos amplificadores (válvulas ou transistores) a sobreposição das senoides não será tão perfeita e um ruído desagradável irá aparecer. Entretanto a distorção por segunda harmônica que esta situação gera é muito mais pronunciado que a de cross-over, embora notável pelo som metálico característico.


Amplificadores SE são, em sua esmagadora maioria, de baixa potência. Raramente passam dos 10W. Por isso, não adianta empurrar com pedais. Ele não vai muito longe.

Imagine uma carroça puxada por um cavalo. Se você chicotear o cavalo, a carroça anda mais depressa. Mas se você colocar mais dois caras na carroça, cada um com dois chicotes, será que o cavalo vai correr 4 vezes mais?

Amplificador SE é como a carroça com cavalo. Até dá para usar um pedalzinho, mas não espere muito mais dele.

Abraços

Eduardo

Obrigado pela excelente resposta! Até hoje não havia entendido o conceito, mas ficou fácil agora, e ainda fui pesquisar e achei essas imagens que ajudaram bastante.

Crossover
(http://www.dqsolutions.co.uk/images/amplifier/crossover_distortion.jpg)

Fase
(http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp36.gif)