Dicionário de termos tecnicos em amplificadores

[Romulo Almeida]

Boa tarde!

Olhando as inúmeras postagens do nosso fórum, sempre me deparo com alguns termos que sempre me deixam na dúvida sobre o que significam, alguém poderia fazer uma espécie de dicionário para isso? Ajudaria muito para principiantes como eu. Ex.: Amplificadores classe A, AB, B, C e D, tipo SS (acho que é solid state, que seria transistorizado), SE, o que é BIAS entre outros.

E agradeço a boa vontade que os membros do Handmades sempre tem em nos ajudar!

Não sei se esse é o lugar certo pra postar isso, caso não seja, peço aos moderadores que encaminhem ao lugar correto.

[Diego Bueno]

Cara, não quero parecer "rude" ou qualquer coisa do tipo, mas falando de iniciante para iniciante, acredito que o que você está pedindo seria um pouco difícil de ser implementado. Citando como um exemplo super básico (não me leve a mal), esse tópico não se trata de um "lançamento de novos projetos", um pouco de leitura e atenção bastaria para que fosse postado na área adequada. Novamente, não me leve a mal, estou apenas citando isso como exemplo, ok?

Não é tão "fácil" falar sobre as Classes de Amplificação sem explicá-las, ficaria muito vago apenas dizer que "Os amplificadores foram classificadas por meio de alguns parâmetros básicos e agrupados em classes". Quais são os parâmetros básicos? O que classifica um amplificador como Classe A ou AB?

Eu, particularmente, quando tive tais duvidas, ou mesmo quando solicitava ajuda no fórum e não entendia algum termo, pesquisava rapidamente no Google e encontrava muito material, é possível encontrar explicações sobre termos técnicos, saber como funciona o código de cores dos resistores e etc. Embora eu já tenha uma pequena base por ter estudado Eletrotécnica por 6 meses em um colégio técnico (há muito tempo atrás), sei apenas o suficiente para identificar componentes e respectivas polaridades, para realizar a montagem de um pedal ou amplificador (por exemplo) sem sustos.

Enfim, seria MUITA coisa para se reunir em um único tópico, e para tornar isso um "dicionário simplificado" poderia ficar muito vago. De início eu sugiro que utilize o Google a seu favor, por experiencia própria, afirmo que é possível utilizar o fórum e recorrer ao Google ao mesmo tempo, não é nada complicado, e isso só irá ajudar, um "complementa" o outro.

[Matec]

O tópico foi movido para a seção "amplificadores" por ser assunto geral para esses circuitos.

 Romulo Almeida

É uma dúvida de quem está lidando com amplificadores em geral.

No entanto basta utilizar a busca do próprio fórum que já virão vários tópicos com assunto relacionado:

http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=7904.msg160276#msg160276

http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=6171.0


Creio que só com as respostas do xformer, você já vai ter muito o que pensar.

 

[Diego Bueno]

Creio que só com as respostas do xformer, você já vai ter muito o que pensar.

Eu que o diga, ele já é praticamente figurinha carimbada nos meus tópicos, me ajuda muito  

[xformer]

Eu fui ver minhas postagens citadas acima e restaurei algumas imagens que haviam sumido pelo Imageshack e coloquei no Postimg.



Acrescentei a figura acima pra resumir o entendimento sobre as classes de amplificação. Inicialmente no começo da eletrônica (que iniciou com a invenção das válvulas eletrônicas, os primeiros dispositivos que podiam amplificar um sinal elétrico), a classificação dos amplificadores podia ser feita com base no critério de quanto do ciclo do sinal (ângulo) era amplificado pelo dispositivo de amplificação. Assim, se o elemento amplificador atuasse sobre o ciclo completo (360°) era um classe A. Se ele só atuasse em metade do ciclo (180°) era classe B. Se atuasse em menos de 180° seria classe C. Se atuasse em mais de 180° mas menos do que 360° era classe AB. Todos esses amplificadores funcionavam de modo linear, isto é, um sinal que entrava era multiplicado por um fator de amplificação (o que chamamos de ganho) e deveria sair com a mesma forma de onda, porém com maior valor (amplitude), ou seja era uma cópia ampliada do sinal de entrada.
A amplificação classe A pode ser feita com apenas um dispositivo amplificador (transistor, válvula) amplificando todo o ciclo do sinal. Nesse caso chamamos a configuração de "single ended" ou SE. Nos amplificadores classe B ou AB precisamos de pelo menos dois elementos amplificadores, cada um atuando numa metade (ou um pouco mais) do ciclo do sinal, pra que as duas partes sejam somadas depois e reconstruam o sinal amplificado. Nesse caso a configuração é chamada de "push pull" ou PP.  Mesmo um PP pode funcionar em classe A também, ambos amplificando todo o ciclo do sinal.
Com a evolução da eletrônica, surgiram outras classes que não foram determinadas no critério do ângulo de condução: classe D que usa modulação por largura de pulso e as demais letras representam algumas inovações técnicas e truques em circuitos pra melhorar o desempenho.

Nos amplificadores lineares, o que determina o quanto do sinal seria amplificado é o ponto de polarização (BIAS em inglês) ou de trabalho ou também chamado quiescente (repouso) dos dispositivos que fazem a amplificação. O sinal de entrada é somado a esse ponto de polarização (um nível de tensão positivo ou negativo) e em seguida é amplificado pelo dispositivo (válvula, transístor). Se o ponto de polarização estiver no nível zero (corte ou não condução do elemento amplificador), metade do sinal de entrada que estiver abaixo ou acima de zero volts não será  amplificada e somente a outra metade é que será amplificada.
Se o ponto de polarização estiver num nível de tensão diferente de zero (mais alto ou mais baixo), quando somarmos o sinal de entrada, mais do sinal poderá ser amplificado também, aumentando a porção do ciclo a ser amplificado. Transistores bipolares NPN precisam de polarização positiva, válvulas precisam de polarização negativa, JFETs canal N precisam de polarização negativa, ou seja dependendo do dispositivo usado o nível de polarização (BIAS) é diferente e de polaridade determinada.
Ocorre que em alguns dispositivos de amplificação (ex. transistor bipolar) ele só começa a conduzir e amplificar se o sinal de entrada estiver acima de uns 0,6V.  Assim mesmo que ele seja um classe B, ele precisa ser polarizado pra começar a conduzir não de 0 volts, mas de um nível um pouco maior. Caso isso não seja feito teremos uma distorção chamada de CROSSOVER que ocorre na transição da atuação de um dispositivo para o outro (um corta e outro começa a conduzir).

Sobre SS, significa estado sólido (solid state), ou seja eletrônica baseada no controle da corrente elétrica transitando em materiais semicondutores (elementos silício e germânio dopados para se tornarem semicondutores). Os dispositivos semicondutores usados em amplificadores são os transistores de junção bipolares (com dois tipos: NPN e PNP), transistores efeito de campo de junção (JFETs, de tipos canal N e canal P) e transistores de efeito de campo de óxido metálico (MOSFETs, de tipo depleção canal N, enhancement canal P e canal N).

A tecnologia anterior de amplificação era constituída pela eletrônica de válvulas termoiônicas, em que a corrente elétrica transitava pelo vácuo (hollow state), controlada por campos elétricos criados dentro da válvula. As válvulas mais usadas em amplificação são os triodos, os tetrodos e os pentodos.  

[Romulo Almeida]

Obrigado, foi de grande ajuda 

A tecnologia anterior de amplificação era constituída pela eletrônica de válvulas termoiônicas, em que a corrente elétrica transitava pelo vácuo (hollow state), controlada por campos elétricos criados dentro da válvula. As válvulas mais usadas em amplificação são os triodos, os tetrodos e os pentodos.  

Se bem me lembro das aulas de elétrica, quando a corrente elétrica circula pelo vácuo, gera raios X, então as válvulas emitem radiação???

[A.Sim]

Os raios X são produzidos pelo impacto de elétrons em um metal. A simples circulação de elétrons no vácuo não gera raios X ( mas gera "raios catódicos..." ). É necessário uma certa energia mínima para ativar a produção de raios X, que corresponde a uma tensão mínima de cerca de 15000 V. Assim, válvulas comuns são seguras; o problema aparece com tubos de raios catódicos ( especialmente os coloridos ) e as antigas válvulas retificadoras de MAT...dos televisores coloridos.

[Finck]

Confesso que nunca me senti tentado a entender detalhes sobre esse tipo de assunto. Mas como vocês colocaram de forma tão didática, fiquei curioso ( faço perguntas bem básicas, justamente pela falta de interesse anterior...):

XFormer, com base na sua explicação e no gráfico, porque as classes mais "baixas" se tornam menos eficientes? E porque os amplificadores "classe A" são considerados "mais agradáveis" para uso em instrumentos?

A. Sim, entendo que dentro de uma válvula comum ocorre impacto de elétrons contra metais. A não geração/propagação de Raios X seria devida à baixa energia/velocidade dessas colisões, ou minha primeira colocação está equivocada?

[xformer]

XFormer, com base na sua explicação e no gráfico, porque as classes mais "baixas" se tornam menos eficientes? E porque os amplificadores "classe A" são considerados "mais agradáveis" para uso em instrumentos?

Tem uma explicação matemática que aprendi na disciplina de Eletrônica aplicada, mas é meio longa, onde se determina qual o rendimento máximo teórico das classes de amplificação (começa com os classe A). Mas uma explicação mais simples é perfeitamente fácil de se entender: num classe A, o elemento amplificador (transistor, válvula) fica o tempo todo conduzindo, e como tem um nível DC na saída (geralmente no meio da amplitude do sinal de saída = meio do segmento útil da reta de carga), ele esquenta bastante pois sempre haverá potência sendo dissipada. Isso é perda transformada em calor. Enquanto que no classe B, metade do tempo da amplificação, o dispositivo fica sem conduzir (enquanto que o outro dispositivo complementar amplifica), portanto sem dissipar potência e gerar calor. No classe AB, fica intermediário.
Existe uma relação matemática entre o ângulo de condução e o rendimento máximo teórico. Veja esta tabela:

Observe que quanto menor o ângulo de condução, maior é o rendimento do amplificador. Esse cálculo vale para configuração push-pull e não single end, onde um classe A só pode ter uma eficiência máxima teórica de 25% (caso tenha o transformador de acoplamento de saída, aumenta de novo para 50%). Outra coisa importante é que a eficiência máxima ocorre quando a potência de saída é máxima. Se o sinal de entrada não for suficiente pra conseguir a máxima potência na saída, o rendimento cai bastante quanto menor for o sinal útil na saída. Mesmo o valor máximo de rendimento teórico não é exequível, pois tem como premissa que o sinal de saída vai aos limites de saturação e corte, onde os níveis de distorção são altos, o que não é aceitável em algumas aplicações.

Sobre a preferência sobre a musicalidade dos classe A, tem muita subjetividade e depende do tipo de distorção que se obtém ao se atingir os extremos da amplificação do sinal. Dizem que um estágio classe A valvulado em sobre excitação gera harmônicos pares que são mais agradáveis aos ouvidos pelos timbres obtidos. Para quem curte hi-fi, o melhor é não ter distorção alguma, então tanto faz a classe, desde que a distorção seja mínima.