Amplificadores Classe A tocam mais alto que Classe AB

[Patines]

Muitos operacionais são "classe B", observe..

(desenho)

O do desenho é classe AB!!

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?

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

Saúde e amor!

[dexamico]

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

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

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.

[Patines]

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

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

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.

[juloliveira]

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.

Entendi o que você quis dizer.
É que o betoknigth havia perguntado se prés geravam harmônicos pares e sua resposta me deixou confuso  
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?)

[dexamico]

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.

Entendi o que você quis dizer.
É que o betoknigth havia perguntado se prés geravam harmônicos pares e sua resposta me deixou confuso  
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! 

[juloliveira]

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?

[Patines]

E como seria um Classe A em Push-Pull?

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

Um imediatamente que me ocorre é o totem pole, que é considerado um push-pull, mas que pode trabalhar em classe A... por exemplo:


outro:


Abraços, Saúde e amor.

[Ledod]

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?

 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

[Patines]

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.

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+

[Ledod]

 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

[EddieTavares]

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?

  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.

[hgamal]

O do desenho é classe AB!!

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! 

[Patines]

Patines, mudando um pouco o foco, conhece o integrado MC1496?

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.
-----

O do desenho é classe AB!!

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!  

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.    

Abraços, Saúde e amor!!

[Eduardo]

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

[juloliveira]

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

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....