Amplificadores Classe A tocam mais alto que Classe AB

[dexamico]

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.

[...]
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.

[...]

Obrigado pela correção Eduardo!

[Ledod]

 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!!  )

 Um abração

 Eduardo

[betoknigth]

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.

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.

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?

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

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?

[EddieTavares]

Grosseiramente falando, sim!

[Ledod]

 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

 

[EddieTavares]

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.

[juloliveira]

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.

E os BJT´s?

[Ledod]

 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

[xformer]

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.

[juloliveira]

... saindo de classe A...

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. 

[xformer]

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.

[juloliveira]

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!  

[xformer]

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.

[juloliveira]

Audiófilos dizem conseguir perceber 0,5% de THD (não creio nisso).

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  

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)?

Uma vez eu criei um tópico que discutia se nossos ouvidos conseguiam perceber a diferença entre defasagem de harmônicos.

Vou procurar o tópico, parece interessante.

Percepção visual x Sensação auditiva

[Patines]

Os audiófilos que utilizam amplificadores HIFI querem o mínimo de distorção...Afinal, não importa a topologia, sempre haverá distorção, por mínima que seja, correto? ... sistema ultra linear, haverá distorção também

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

Audiófilos dizem conseguir perceber 0,5% de THD (não creio nisso).

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  

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

Abraços, Saúde e amor!