Amplificador Classe A vs Classe AB: compensações de polarização, calor e alto-falante amplificado

Para quase todos os projetos de alto-falantes amplificados, um estágio Classe AB bem projetado é a escolha comercial e de engenharia mais segura. A Classe A só ganha quando a linearidade medida em níveis de audição muito baixos é mais importante do que o custo de calor, peso e eletricidade. Essa única frase explica por que os módulos Classe AB ainda ficam dentro da maioria dos alto-falantes de produção, embora a Classe A tenha a melhor reputação no papel.

As duas classes não são tecnologias diferentes. Eles são o mesmo estágio de saída de transistor complementar, polarizado em diferentes pontos de operação. Todo o resto, desde o tamanho do dissipador de calor até o peso de envio, segue essa corrente de polarização.

O ponto de polarização decide todo o resto

Em um estágio de saída Classe A, os dispositivos conduzem durante os 360 graus completos do ciclo do sinal. A corrente quiescente é definida para um valor mais alto do que a corrente de pico que o amplificador fornecerá à sua carga, de modo que os transistores nunca sejam desligados. Não há região de cruzamento, nem transferência entre dispositivos, e a curva de transferência permanece linear de alguns milivolts para cima.

A Classe AB fica entre a Classe B e a Classe A. Uma pequena polarização permanente mantém ambos os dispositivos conduzindo por aproximadamente 200 graus do ciclo, apenas o suficiente para se sobrepor no cruzamento zero e remover a distorção de entalhe que assola a Classe B pura. Fora dessa janela de sobreposição, cada dispositivo funciona apenas metade do tempo, que é de onde vem o ganho de eficiência.

A consequência prática é fácil de observar numa bancada. Um canal Classe A consome aproximadamente a mesma energia da fonte, esteja ele silencioso ou funcionando com saída total. Um canal Classe AB consome pouco em modo inativo e progressivamente mais à medida que a produção aumenta. É por isso que um chassi Classe A fica quente dez segundos após ser ligado, enquanto um chassi AB permanece frio até que o material do programa chegue.

Eficiência e calor: o custo de nunca desligar

O teto teórico para um estágio Classe A é de 50% com uma carga acoplada ao transformador e próximo de 25% para o arranjo mais comum de terminação única. Os designs reais ficam na faixa de 15-30%. A classe AB atinge cerca de 78,5% em teoria e entrega 50-70% na prática, e é exatamente por isso que se tornou o padrão para áudio analógico de alta potência.

Traduza isso em uma decisão de compra. Um módulo Classe AB de 200W pode consumir 300-350W da rede elétrica com saída total e 20-30W em modo inativo. Um projeto Classe A equivalente precisa de uma fonte e um dissipador de calor dimensionados para várias centenas de watts de dissipação contínua, o que geralmente significa três a quatro vezes o volume de metal, transformador e gabinete por watt fornecido.

Distorção: uma boa classe AB geralmente supera uma classe A barata

A reputação da Classe A baseia-se em duas vantagens reais: nenhuma distorção de crossover e um perfil harmônico dominado por um segundo harmônico benigno de baixa ordem. Ambos são genuínos. Mas a comparação que importa num produto raramente é ideal contra ideal.

A distorção de crossover na Classe AB aparece como harmônicos de alta ordem em níveis de saída baixos, precisamente onde o ouvido é mais sensível. Ele é controlado por três coisas: corrente de polarização suficiente, rastreamento térmico rígido da rede de polarização para que a configuração não desvie conforme o dissipador de calor aquece e ganho de loop adequado. Executados corretamente, os módulos Classe AB mantêm distorção harmônica total na faixa de 0,01-0,05% na potência nominal, o que é inaudível em qualquer contexto de reprodução normal.

Onde a Classe A realmente avança é nos níveis de miliwatts em drivers de alta sensibilidade. Se o seu produto for um monitor de campo próximo para audição crítica, vale a pena pagar por essa margem. Se for uma caixa de PA portátil, um alto-falante de coluna ou um subwoofer, a diferença desaparece sob o ruído ambiente e o material do programa.

Classe A vs Classe AB num relance

A tabela abaixo condensa a comparação nos parâmetros que realmente orientam uma lista de materiais e um projeto térmico.

O que isso significa para o design do módulo de alto-falante amplificado

Alto-falantes profissionais, line arrays e subwoofers são construídos em torno da Classe AB, e cada vez mais em torno da Classe D e Classe H, por um motivo: um produto funcional tem que sobreviver a longos ciclos de trabalho dentro de um rack quente. A aritmética térmica acima simplesmente exclui a Classe A nos níveis de potência que esses sistemas exigem.

Dentro de um design AB típico, o módulo amplificador de potência lida com o ganho de tensão e o fornecimento de corrente, enquanto o controle de tom, entrada de microfone e limitação ao vivo em módulos funcionais separados colocados na frente dele. Essa divisão mantém a cadeia de sinal analógico curta e permite que uma plataforma de amplificador seja reutilizada em vários modelos de gabinete.

Módulo Front-End Analógico Horizontal PL35 para Amplificadores Classe AB Entradas balanceadas de microfone e linha, além de um equalizador gráfico de cinco bandas, tornam este módulo horizontal um front-end compacto para plataformas de amplificadores Classe AB. Ver Produto →

Módulo Funcional Vertical PL21 / PL21E com Proteção Limite Uma opção de front-end vertical para gabinetes estreitos, combinando entradas balanceadas de microfone e linha, um equalizador de cinco bandas e proteção de limite; PL21E adiciona controle de eco do microfone. Ver Produto →

Os dois módulos frontais acima seguem esse padrão: entradas balanceadas de microfone e linha com equalizador gráfico de cinco bandas em formato horizontal, ou o mesmo equalizador com proteção de limite em formato vertical quando o gabinete é estreito. Ambos são projetados para plataformas de amplificadores Classe AB, de modo que o comportamento de polarização do estágio de saída permanece a variável dominante.

Se o orçamento térmico de um design AB parar de aumentar, geralmente acima de algumas centenas de watts por canal dentro de um gabinete compacto, o próximo passo no áudio profissional não será voltar à Classe A, mas avançar para a Classe H, que alterna o trilho de alimentação em sincronia com o sinal. Um módulo como o AMP400H mantém uma alimentação de transformador linear e um dissipador de calor de alumínio em forma de U, mantendo o estágio de saída analógica enquanto reduz a dissipação em níveis baixos e médios.

Módulo amplificador de potência AMP400H 7294 Classe H Um módulo Classe H com saídas médias/baixas de 400 W e alta frequência de 100 W, uma fonte de transformador linear e dissipador de calor em forma de U, além de vários circuitos de proteção. Ver Produto →

Para equipes que mapeiam toda a família antes de se comprometerem, nosso guia para classes de amplificador A, AB, D e H para design de módulo de alto-falante amplificado percorre as mesmas compensações para cada topologia. Você também pode navegar pelo atual Módulos amplificadores de alto-falantes classe AB para comparar os níveis de produção e as opções de fornecimento.

Escolhendo entre eles para um novo produto

Quatro perguntas geralmente resolvem a decisão mais rapidamente do que qualquer teste de audição:

1. Qual é o ciclo de trabalho? Um alto-falante que funciona oito horas com saída alta não pode permitir um estágio que dissipe toda a sua potência de polarização o tempo todo.
2. Para onde vai o calor? Em um invólucro plástico selado, um projeto AB já precisa de um caminho térmico até a placa; A classe A precisaria de uma muito maior.
3. Em que nível a distorção é realmente audível? Meça nos níveis em que o produto realmente funcionará, e não em 1 W em uma carga fictícia.
4. Quanto pesa a unidade acabada? A massa do transformador e do dissipador de calor é um custo recorrente de frete e instalação, e não único.

Responda honestamente e o ponto de parcialidade, junto com a plataforma do módulo, tende a se escolher.

Perguntas frequentes