Amplificador

Amplificador é um equipamento que utiliza uma pequena quantidade de energia para controlar uma quantidade maior. Em sua utilização mais coloquial, o termo se refere a amplificadores eletrônicos, principalmente aqueles usados para aplicações de áudio e para transmissão de rádio. A relação entre a entrada e a saída de um amplificador — geralmente expressa em função da frequência de entrada — é denominada função de transferência do amplificador, e a magnitude da função de transferência é denominada de ganho.

Amplificadores eletrônicos

O tipo de amplificador mais comum é o eletrônico, comumente usado em transmissores e receptores de rádio e televisão, equipamentos estéreo de alta fidelidade (high-fidelity ou hi-fi), microcomputadores e outros equipamentos eletrônicos digitais, e guitarras e outros instrumentos musicais elétricos. Seus componentes principais são dispositivos ativos, tais como válvulas ou transistores.

Em alta fidelidade o amplificador é um aparelho eletrônico que eleva os níveis de tensão dos sinais de áudio. É muitas vezes empregado para designar o conjunto pré-amplificador e amplificador de potência ou o amplificador integrado.

Pré-amplificador é o estágio de um amplificador de áudio que recebe o sinal da fonte sonora, tais como o gravador cassete, o receptor e o toca-discos de baixo nível e corrige-o, entregando em sua saída um sinal suficientemente elevado para excitar o amplificador de potência.

Amplificador de potência é o estágio de um amplificador de áudio ou de RF (radiofrequência) que eleva o sinal de áudio ou de RF fornecido pelo pré-amplificador ou oscilador a um nível de tensão e impedância adequados para funcionar as caixas acústicas ou antenas transmissoras.

O amplificador integrado possui o pré-amplificador e o amplificador de potência juntos no mesmo aparelho.

Amplificadores valvulados

No início do século XX, mais precisamente em 1907, Lee De Forest patenteia o Audion, posteriormente reconhecido como o primeiro triodo da história. O Audion foi a primeira válvula eletrônica usada na amplificação de sinais de áudio e de telégrafo, conforme a patente de número 879,532, publicada em 1908.

As válvulas eram os únicos dispositivos ativos existentes à época e deram, assim, início à chamada era da eletrônica, por permitirem a possibilidade de amplificar sinais, algo impossível até a descoberta do Audion.

Válvulas ainda são utilizadas em aparelhos High End e em amplificadores para instrumentos, em especial a guitarra elétrica e sua contrapartida grave, o contrabaixo elétrico.

Um amplificador valvulado geralmente funciona sob altas tensões de alimentação e baixas correntes, o que torna necessário o uso de transformadores de saída para adequar as impedâncias de saída do amplificador (altas) com as baixas impedâncias dos alto falantes. Os valvulados podem ser montados em topologia Single-End, onde apenas uma válvula amplifica todo o sinal, mas com baixo rendimento (classe A) e com topologia Push-Pull onde pares de válvulas são conectadas ao transformador de saída de forma que cada válvula de cada par amplifique apenas um semi-ciclo (positivo ou negativo) do sinal de áudio. São muito usadas válvulas pentodo de potência como elementos de saída tais como KT88, KT66, 6550, EL34, EL84,6L6 e 6V6 entre outras. (Correção: 6550, 6l6 e 6v6 não são pentodos. Possuem 4 elementos e um canalizador de elétrons, para oferecer uma eficiência concorrente ao pentodo)

Amplificadores transistorizados

Fender mini-twin, transistorizado

Com a invenção dos transístores, as válvulas foram pouco a pouco substituídas por estes novos amplificadores, devido às vantagens de menor consumo de energia, maior durabilidade, menor tamanho e custo menor. Os amplificadores transistorizados têm comportamento diferente dos valvulados, a distorção é diferente e não necessitam de transformadores de saída para casar as impedâncias dos alto-falantes. Hoje os amplificadores transistorizados podem ser construídos com transístores bipolares ou MOSFETs ou ainda circuitos integrados.

Amplificadores operacionais (ampops)

Amplificadores Operacionais são amplificadores diferenciais DC de alto desempenho: alto ganho, alta impedância de entrada, baixa impedância de saída e grande resposta em frequência. Foram criados para implementar computadores analógicos, executando operações matemáticas (donde derivam seu nome) com valores de tensões como operandos e resultados. Podem ser construídos com transístores ou válvulas (hoje a maioria é na forma de circuito integrado). São muito usados em instrumentação e equipamentos eletrônicos em geral.

Os amplificadores operacionais podem ainda ser divididos em dois tipos:

• Entrada em Tensão
• Entrada em Corrente

Classes de amplificadores

As classes de amplificadores diferenciam-se quanto ao método de operação, eficiência, linearidade e capacidade de potência de saída.

Os amplificadores podem ser classificados em:

• Classe A - o dispositivo eletrônico de saída (válvula ou transistor) conduz durante os 360 graus do sinal de entrada.

• Classe B - o dispositivo eletrônico de saída (válvula ou transistor) conduz durante apenas 180 graus do sinal de entrada (apenas um semi-ciclo)

• Classe AB - situam-se entre os amplificadores de Classe A e os de Classe B, de forma que o dispositivo eletrônico de saída (válvula ou transistor) conduz durante mais do que 180 graus do sinal de entrada, mas não na sua totalidade

• Classe C - o dispositivo eletrônico de saída (válvula ou transistor) conduz durante menos do que 180 graus do sinal de entrada

• Classe D - operam modulando o sinal de entrada na forma de pulsos (PWM, "pulse width modulation"), controlando o dispositivo eletrônico de saída (válvula ou transistor) através de dois níveis de tensão, os quais fazem com que o dispositivo conduza ou entre em corte

• Classe F - alta eficiência (idealmente 100%) e alta potência de saída. Usado principalmente para aplicações de RF e microondas.

• Classe G - Trabalha com dois níveis de tensão ou mais. O primeiro nível de tensão é mantido até o momento em que a saída atinge um limiar muito próximo a esta tensão, então um segundo nível de tensão, sempre maior, passa a atuar nos estágios de saída. Essa variação permite menor dissipação e maior eficiência, se comparado ao classe AB tradicional. Idealmente pode chegar a 85,9% de eficiência.

• Classe H - Opera de forma semelhante ao classe G. Entretanto a topologia de saída dos transístores, se dá de forma paralela, enquanto no classe G, se dá de forma série.