Amplificador Classe AB explicado: prós, contras, eficiência e como escolher um

O que é um Amplificador Classe AB ?

Classe AB é uma topologia de amplificador linear push-pull na qual dois transistores de saída complementares conduzem por pouco mais da metade do ciclo do sinal. A sobreposição entre as metades positiva e negativa remove o entalhe de cruzamento que é a principal fraqueza da operação pura de Classe B, enquanto a corrente de polarização permanece baixa o suficiente para que a eficiência permaneça muito acima da Classe A. O resultado é um som analógico limpo com uma penalidade térmica muito prática.

Como funciona o ângulo de condução

Pense em um único ciclo de uma onda senoidal de áudio. Em um estágio Classe A, o transistor de saída conduz 360 graus inteiros. Num estágio Classe B, o dispositivo positivo conduz um meio ciclo e o dispositivo negativo conduz o outro, cerca de 180 graus cada, o que economiza energia de polarização, mas produz uma lacuna visível quando o sinal cruza zero. Um estágio Classe AB é polarizado para que cada dispositivo conduza entre aproximadamente 180 e 220 graus, dependendo da configuração da corrente quiescente. Como ambos os dispositivos permanecem ligeiramente ativos no cruzamento zero, um passa para o outro suavemente. De acordo com a visão geral da Wikipedia sobre classes de amplificadores de potência, Classe AB e Classe D dominam o mercado de áudio desde pelo menos 2010, com AB preferido sempre que a distorção e a linearidade importam mais do que a eficiência bruta.

Por que o ponto de polarização é importante

A corrente quiescente de um estágio Classe AB é definida pela rede de polarização, normalmente um multiplicador VBE ou um transistor de polarização dedicado montado no mesmo dissipador de calor que o par de saída. Defina-o muito baixo e o palco desvia para a Classe B, que fica mais fria, mas produz distorção de crossover audível. Defina-o muito alto e o palco se aproxima da Classe A, com um som bonito, mas com alta corrente inativa que aquece o dissipador de calor mesmo no silêncio. Um módulo bem projetado mantém a polarização estável em toda a temperatura, razão pela qual o design térmico do estágio de saída e do dissipador de calor é inseparável da classe do amplificador.

Classe AB vs Classe A, B e D: as compensações práticas

Aqui está a classificação que importa para uma decisão de compra: A Classe A é sonoramente limpa, mas ineficiente, a Classe B é eficiente, mas muito distorcida para áudio, a Classe D é eficiente e compacta, mas adiciona artefatos de comutação, e a Classe AB é o compromisso que funciona melhor na mais ampla gama de aplicações de alto-falantes. Se você estiver escolhendo uma classe de amplificador para um novo design ou atualização, a Classe AB raramente é a escolha errada abaixo de algumas centenas de watts por canal.

Considere um fabricante construindo um alto-falante PA ativo de 100 W. A rota Classe AB precisa de um transformador maior, mais dissipador de calor e um gabinete mais pesado. A Classe D oferece a mesma saída com uma fração do calor, mas a qualidade da filtragem de entrada, do aterramento e do filtro de saída agora decide o som. Para monitores de estúdio e amplificadores de instrumento, a escolha geralmente recai sobre AB porque seu comportamento no limite do recorte é mais indulgente e musical.

Lendo as vantagens e desvantagens do seu palestrante

Números de eficiência que você pode planejar

A eficiência controla diretamente o tamanho da fonte de alimentação e a massa do dissipador de calor. Para 100 W de saída contínua, um estágio Classe A com 25% de eficiência dissipa cerca de 300W de calor, um estágio Classe AB com 55% de eficiência dissipa cerca de 82W e um estágio Classe D com 88% de eficiência dissipa cerca de 14W. É por isso que os amplificadores Classe AB sempre parecem mais pesados: o metal está fazendo um trabalho real.

Vantagens e desvantagens: o que você realmente obtém

Para a maioria dos alto-falantes amplificados, amplificadores de instrumentos e designs de alta fidelidade, A Classe AB continua sendo a maneira mais fácil de obter um som natural sem pagar a conta de engenharia da Classe D. Os dois custos reais são calor e peso.

Onde a Classe AB vence

• Baixa distorção de crossover sem circuitos de correção complexos
• Comportamento estável em cargas reativas de alto-falantes, sem necessidade de filtro de saída
• Recorte indulgente que soa menos áspero quando acelerado
• Topologia simples e reparável que a maioria dos técnicos de serviço conhece bem
• Piso de baixo ruído quando combinado com uma fonte de transformador linear

Onde a Classe AB custa para você

• Eficiência de 45–65% significa que 35–55% da energia de entrada se transforma em calor em níveis moderados
• Dissipadores de calor maiores, transformadores mais pesados e gabinetes maiores
• A saída contínua de alto nível requer gerenciamento e proteção térmica deliberados

Onde os amplificadores Classe AB ainda são a primeira escolha

Você ainda encontra Classe AB em monitores de estúdio profissionais, gabinetes superiores de PA de tamanho médio, amplificadores de guitarra de última geração e muitos amplificadores integrados domésticos. Seu fator de amortecimento em drivers de graves é geralmente mais alto do que um design médio de Classe D, o que proporciona um comportamento de baixa frequência rígido e controlado. Como o som se degrada gradualmente quando sobrecarregado, a Classe AB é frequentemente descrita como mais musical em situações reais de execução e canto.

Para os projetistas, trabalhar com um estágio de potência conhecido torna o resto do sistema previsível. Esta é uma razão módulos amplificadores de áudio melhoram a qualidade do som em sistemas de alto-falantes principalmente através de linearidade consistente e amortecimento estável, em vez de especificações chamativas. Uma questão separada, mas igualmente prática, é como os módulos amplificadores respondem a diferentes impedâncias de alto-falante ; Os projetos de classe AB normalmente permanecem estáveis ​​em 4 ou 8 ohms se a fonte de alimentação e a proteção estiverem classificadas corretamente. Antes de selecionar qualquer placa, também ajuda revisar o que um módulo de áudio em um alto-falante amplificado realmente contém , portanto, o estágio de potência, o estágio de pré-amplificador e as funções DSP são escolhidos como um sistema coerente.

Construindo um alto-falante amplificado em torno da classe AB: combinando com o módulo front-end

Um estágio de saída é apenas metade do amplificador. O módulo front-end controla ganho, equalização, mixagem e proteção, as funções que os usuários realmente tocam. Quando um estágio Classe AB faz parte de um alto-falante amplificado, um módulo funcional analógico costuma ser o caminho mais direto, porque não adiciona latência, custa pouco e pode ser ajustado com potenciômetros simples.

Para um projeto bidirecional ou de faixa completa com um estágio de saída Classe AB, o Módulo de controle EQ de agudos e graves pl1 para amplificadores Classe AB oferece modelagem de tom simples, além de uma saída de mixagem. Se o alto-falante também incluir uma entrada de microfone, comum em PA portátil e alto-falantes de instalação, o Módulo de entrada de linha e microfone balanceado pl35 com equalizador gráfico de 5 bandas adiciona condicionamento de canal e um equalizador musical de 5 bandas. Para um mixer amplificado simples ou alto-falante de coluna, o pl3 equalizador gráfico de 5 bandas com módulo de efeito de microfone combina EQ e eco em uma placa compacta.

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Esses módulos são projetados para sistemas amplificadores Classe AB porque assumem um estágio de entrada linear e limpo com impedância previsível. O estágio de potência, o transformador e o dissipador de calor ainda precisam ser selecionados para o nível de saída desejado e o tamanho do gabinete. Para produtos de maior potência, muitos fabricantes migram para estágios de potência Classe H com fontes lineares quando desejam preservar o caráter analógico com maior saída, ou para módulos Classe D com fontes ressonantes LLC quando o peso e o calor são os fatores limitantes.

Perguntas frequentes