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Os Amplificadores de Áudio (analógicos) (ART1808)

Um dos equipamentos mais atraentes para os montadores eletrônicos é o amplificador de áudio ou amplificadores de potência de áudio. Muitos watts para a maioria significa o melhor som, e o amplificador deve ser o maior possível" havendo os que não se contentam com menos de 200 watts mesmo que nunca usem essa potência. Veja neste artigo o que é realmente um amplificador e como fazer a escolha na hora da montagem. Nele mostramos um pouco dos amplificadores de áudio lineares ou analógicos.

 

O que é um amplificador de áudio?

Mesmo os praticantes veteranos de eletrônica param um pouco para responder a esta pergunta.

Na verdade, sabemos que precisamos de um amplificador, se quisermos reproduzir qualquer tipo de som num alto-falante, mas a maioria das pessoas não sabem realmente como o amplificador faz isso e de que modo devem ser interpretadas suas características.

Nossa finalidade neste artigo é mostrar ao leitor que a escolha de um amplificador para comprar ou montar não se baseia apenas na sua potência, mas também em outras características igualmente como a sua resposta, sua sensibilidade e o tipo de serviço que ele deve prestar.

Este artigo também vai ser útil para orientar o leitor na escolha do amplificador que deve montar para um determinado projeto.

 

O que é um amplificador

Os sinais de microfone, da saída de um CD-player, de um captador para guitarra ou violão ou mesmo de um sintonizador de FM são muito fracos para excitar um alto-falante, pois eles não fornecem mais do que alguns miliwatts (milésimos de watt) e nenhum som seria ouvido.

Precisamos então de um amplificador de áudio para desempenhar esta tarefa de aumentar a potência do sinal e excitar o alto-falante.

O amplificador de áudio ou amplificador de potência de áudio é intercalado entre o aparelho que fornece o sinal e o alto-falante, conforme mostra a figura 1.

 

   Figura 1- Utilização do amplificador
Figura 1- Utilização do amplificador

 

Os amplificadores têm como primeira especificação o número de canais.

Se a fonte é monofônica, isto é, temos apenas um canal como no caso do microfone ou ainda de um captador de guitarra, precisamos de um circuito amplificador para aumentar a intensidade do sinal e aplicá-lo ao alto-falante.

Se a fonte é estereofônica, ou seja, temos dois canais ou programas diferentes, ao mesmo tempo, precisamos de um amplificador com dois canais, ou seja, dois circuitos in dependentes de amplificação, conforme a figura 2.

 

   Figura 2 – O amplificador estereofônico ou estéreo
Figura 2 – O amplificador estereofônico ou estéreo

 

 

O que diferencia o amplificador estéreo do amplificador monofônico é que o primeiro tem duas entradas e duas saídas (pelo menos) independentes.

Um amplificador monofônico pode ter duas saídas para duas caixas separadas, mas ele não dará o efeito estereofônico (separação de canais) porque as duas caixas estão ligadas na saída do mesmo circuito.

Na figura 3 temos um exemplo de amplificador com dois alto-falantes que não é estéreo.

 


 

 

 

Um amplificador estéreo e duplo, pois temos dois circuitos amplificadores independentes.

Dependendo do grau de sofisticação do amplificador, ele pode oferecer recursos internos adicionais como, por exemplo, o controle de tom.

Este controle pode ser simplesmente um potenciômetro que atenua os agudos, ligado em paralelo com a entrada, conforme a figura 4.

 

 

   Figura 4 – Controle simples de tom
Figura 4 – Controle simples de tom

 

 

Mas, também pode ser um circuito de equalização mais elaborado como o Baxandall, com dois potenciômetros separados, um para graves e outro para agudos, conforme mostra a figura 5.

 

 

Figura 5 – Controle de tom Baxandall
Figura 5 – Controle de tom Baxandall

 

 

Se os amplificadores vão trabalhar com sinais muito fracos como, por exemplo, de cápsulas de toca-discos, com microfones sensíveis ou ainda como captadores de violão e de guitarra, mesmo o seu sinal não é suficiente para excitar o amplificador e não temos boa potência na saída.

Com um sinal insuficiente na entrada, o amplificador não consegue dar a máxima potência de saída e o som sai com intensidade reduzida, mesmo abrindo todo o volume.

Nos casos em que isso ocorre, significa que precisamos de um amplificador adicional para excitar o amplificador final.

Este amplificador consiste num circuito especial denominado "pré-amplificador" que na verdade aumenta a tensão no sinal de entrada e não propriamente sua potência, conforme sugere a figura 6.

 

   Figura 6 - pré-amplificador
Figura 6 - pré-amplificador

 

 

Para cada tipo de aplicação existe um pré-amplificador apropriado.

Suas características dependerão do tipo de sinal que o dispositivo que vamos usar fornece e do tipo de sinal.

Assim se o primeiro amplificador fornece 10 watts e o segundo 100, o primeiro só entregará, digamos, 0,1 Watt para o segundo ser excitado,.

Um problema que frequentemente é trazido pelos leitores refere-se a ligação de diversos amplificadores de potência "em série", conforme mostra a figura 7.

 

   Figura 7 – Ligação de amplificadores em série
Figura 7 – Ligação de amplificadores em série

 

 

Não se faz este tipo de ligação, pois na saída do primeiro obtemos muito mais potência do que precisamos para excitar o segundo.

Para usar dois amplificadores o melhor procedimento é a ligação em para elo com um distribuidor de sinais, conforme mostra a figura 8.

 

   Figura 8 – Usando um amplificador distribuidor
Figura 8 – Usando um amplificador distribuidor

 

 

Neste caso, cada amplificador recebe o sinal de melhor maneira que precisa ser excitado convenientemente e fornece sua potência total a uma caixa ou alto-falante separado.

Este é o procedimento usado quando se deseja grande potência de som, na sonorização de grandes ambientes como estádios, shows, etc.

Temos então um conjunto de amplificadores potentes (unidades de 100 a 1000 watts) que são alimentados por um distribuidor de sinais, conforme mostra a figura 9.

 

   Figura 9 – Usando diversos amplificadores
Figura 9 – Usando diversos amplificadores

 

 

Estas unidades alimentam por sua vez, caixas ou alto-falantes separados.

 

CARACTERÍSTICAS DOS AMPLIFICADORES

A potência de um amplificador indica quanto de energia ele pode converter em som, num alto-falante.

Em termos práticos a potência medida em watts indica a intensidade do som que podemos obter.

A potência real é um valor dado em watts RMS (root mean square ou valor médio quadrático) e corresponde à potência média com que um sinal é reproduzido.

No entanto, para especificar a potência em termos de música que possui picos de intensidades mais elevadas cuja forma de onda não é senoidal, é comum a especificação watts IHF (potência musical).

O valor IHF para um mesmo amplificador é maior do que o valor RMS, o que pode causar algum tipo de confusão, mas é importante lembrar que a potência real é um valor menor que o IHF conforme sugere a figura 10.

 

Fig. 10 - Duas especificações de potência para o mesmo amplificador.
Fig. 10 - Duas especificações de potência para o mesmo amplificador.

 

 

Outra informação importante para a instalação dos alto-falantes é a impedância e saída.

Normalmente os valores encontrados estão entre 2 e 16 ohms.

O que significa isso?

Analisando o folheto de características de um amplificador o leitor perceberá que a potência que ele entrega a um alto-falante depende da impedância e que para os valores maiores desta impedância a potência é menor.

Assim, um amplificador com saída de 4 ohms entregará menos potência a um sistema de a alto-falantes de 8 ohms, conforme mostra a figura 11.

 

   Figura 11 – A potência também depende da impedância dos alto-falantes
Figura 11 – A potência também depende da impedância dos alto-falantes

 

 

Estas informações nos permitem então escolher o modo e o tipo de ligação aos alto-falantes.

O importante neste valor é que o conjunto de alto-falantes nunca tenha impedância menor do que a saída do amplificador.

Se ligarmos dois alto-falantes de 4 ohms em paralelo, isso significa 2 ohms, e na saída de um amplificador de 4 ohms, teremos uma sobrecarga do circuito que pode causar a queima de componentes (figura 12).

 

   Figura 12 – Sobrecarregando a saída de um amplificador
Figura 12 – Sobrecarregando a saída de um amplificador

 

 

Os amplificadores possuem ainda a especificação de sua impedância de entrada e sensibilidade de entrada.

Um amplificador comum, sem etapas de pré-amplificação e de boa potência tem uma sensibilidade de entrada de 1 Vpp (1 volt pico a pico).

Isso significa que se um dispositivo qualquer como, por exemplo, um microfone não fornecer um sinal de entrada desta intensidade o amplificador não será devidamente excitado e não conseguiremos ter a máxima potência de saída.

Os valores mais comuns de sensibilidade são de 300 mV e 1 V, mas podemos encontrar valores intermediários.

Com o uso do pré-amplificador passamos a ter sensibilidades maiores que permitem a operação com outros tipos de fonte.

Por exemplo, a entrada para cápsula a cristal ou AUX tem uma sensibilidade típica de 500 mV; a entrada para sintonizador tem uma sensibilidade de 200 mV; a entrada de cá sula magnética tem uma sensibilidade de 7 mV.

Veja que, se aplicarmos um sinal excessivo numa destas entradas usando-a impropriamente o resultado será distorção.

Um sinal de 100 mV na entrada de 7 mV, por exemplo, causa problemas de distorção.

A impedância das entradas indica de que modo devemos fazer o acoplamento da fonte de sinal.

Para melhor transferência do sinal a impedância da fonte de sinal deve ser igual à da entrada usada.

 

COMO ESCOLHER

Antes de escolher um amplificador o leitor deve responder às seguintes perguntas:

 

a) Quantos watts eu preciso para minha aplicação?

Normalmente menos de 1 watt vai ser suficiente se você pretende usar o amplificador num radinho de mesa, numa aplicação experimental ou com multimídias de fonte.

Se você vai usar o aparelho com médio volume no seu quarto, para um som pessoal ou com fone, de 1 a 10 watts serão mais do que suficientes.

Se você vai sonorizar uma sala e, eventualmente, precisar de maior potência, de 10 a 50 watts serão suficientes.

Somente se sua sala for muito grande ou se você for sonorizar um local maior é que serão necessários mais do que 50 watts.

 

b) Qual é a impedância de saída?

Esta dependerá dos alto-falantes usados.

Se você pretende comprar um amplificador já com as caixas acústicas incluídas, cuide apenas para que elas estejam "casadas" com o aparelho".

Não é interessante usar caixas de um sistema de som, com outro sistema de som, pois pode não haver o casamento ideal de características .

As entradas disponíveis dependerão do que eu pretendo ligar no amplificador.

Devo saber que sensibilidade e impedância serão necessárias para q e a fonte de sinal usada possa ser ligada ao amplificador sem a necessidade de um pré-amplificador externo.

E claro que podem existir casos em que isso não é possível, mas devemos evitar, pois seria um aparelho a mais no sistema.

 

d) A aplicação pretendida exige qualidade de reprodução?

Se vamos usar o aparelho em montagens experimentais ou ainda numa sonorização de um grande ambiente, a qualidade de som eventualmente não é o item mais importante.

No entanto, para um ouvido exigente, numa escuta ambiente a qualidade de reprodução é importante.

O amplificador escolhido deve ter uma resposta plana de frequência acima dos 20 kHz e deve ainda ter uma taxa de distorção baixa (menor que 1% para a maioria dos casos).

Respondendo a estas perguntas o leitor estará apto a escolher o projeto ideal do amplificador para sua aplicação ou comprar já pronto.

 

 

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