Os amplificadores Classe A são conhecidos por seu desempenho de áudio excepcional, tornando-os a escolha preferida entre audiófilos e profissionais da música. Eles garantem uma reprodução de áudio fiel com baixa distorção, alta linearidade e notável precisão de sinal. Sua técnica exclusiva de polarização permite que os transistores de saída operem linearmente durante todo o ciclo da forma de onda, proporcionando um som cristalino. Os amplificadores Classe A apresentam ampla resposta de frequência, cancelamento de ruído e recursos de alto ganho e acionam alto-falantes de vários tamanhos. Controles avançados de tom, como graves, agudos, equilíbrio e ajustes de canal, melhoram a experiência auditiva. Os amplificadores Classe A oferecem uma solução incomparável para entusiastas e profissionais que buscam qualidade de som incomparável.
Amplificador classe Aque tem um ponto Q centrado. Portanto, os transistores só funcionam através do área linear sua linha de carga. Portanto é um amplificador no qual a corrente de saída do circuito flui durante todo o ciclo do sinal de entrada, ou seja, o ângulo de condução é de 360ÓEm outras palavras, os transistores permanecem polarizados diretamente durante todo o ciclo de entrada.
Classificação de amplificadores
Os amplificadores são classificados de acordo com os princípios operacionais: Classe A para excelente qualidade de som, mas menos eficiência, Classe B para maior eficiência, mas distorção cruzada, Classe AB combina ambos e Classe D é altamente eficiente e frequentemente usada em dispositivos portáteis. Cada classe tem vantagens e desvantagens, dependendo a escolha de requisitos específicos, como qualidade de áudio ou eficiência energética. Os amplificadores Classe A fornecem amplificação limpa, mas produzem mais calor devido à condução constante. Os amplificadores Classe D são eficientes usando técnicas PWM, mas podem causar ruído de comutação. Amplificadores Classe AB fornecem equilíbrio com circuitos de feedback. A seleção deve levar em consideração os requisitos de energia, conteúdo de áudio e recursos disponíveis.
Aqui estão as principais classificações de amplificadores:
Com base no sinal de entrada
- Amplificador de tensão: Amplifica sinais de tensão e é mais comumente usado em sistemas eletrônicos. Eles usam uma tensão de entrada baixa e produzem uma tensão de saída mais alta.
- Amplificador de corrente: Como o nome sugere, os amplificadores de corrente amplificam os sinais de corrente. Eles utilizam uma corrente de entrada baixa e produzem uma corrente de saída mais alta.
Com base no número de entradas e saídas
- Amplificador de entrada única e saída única (SISO): Esses amplificadores possuem uma entrada e uma saída. Exemplos comuns são amplificadores de transistor de emissor comum e amplificadores operacionais (amplificadores operacionais).
- Amplificador SIMO (entrada única, saída múltipla): Os amplificadores SIMO têm uma única entrada, mas podem acionar múltiplas saídas. Amplificadores de áudio classes AB e D são exemplos de amplificadores SIMO.
- Amplificador MISO (entrada múltipla, saída única): Os amplificadores MISO têm múltiplas entradas, mas produzem apenas uma única saída. Um exemplo é um amplificador somador que combina diferentes sinais de entrada.
- Amplificador MIMO (entrada múltipla, saída múltipla): Os amplificadores MIMO possuem múltiplas entradas e saídas. Eles são frequentemente usados em sistemas de comunicação modernos.
Com base na faixa de frequência
- Amplificador de áudio: Os amplificadores são projetados para lidar com sinais de frequência de áudio, normalmente de 20 Hz a 20 kHz. Eles são usados em sistemas de áudio, fones de ouvido e alto-falantes.
- Amplificador de radiofrequência (RF): Esses amplificadores são projetados para operar em frequências mais altas, normalmente de alguns quilohertz a vários gigahertz. Eles são usados em sistemas de comunicação sem fio e circuitos de RF.
Com base na configuração
- Amplificador Emissor Comum (CE): Um amplificador transistorizado com o emissor como uma conexão comum entre entrada e saída.
- Amplificador de Base Comum (CB): Um amplificador transistorizado com a base como conexão comum entre entrada e saída.
- Amplificador Coletor Comum (CC): Um amplificador transistorizado com o coletor como conexão comum entre entrada e saída.
- Classe A, B, AB, C, D e E Os amplificadores são classificados de acordo com o ponto de operação e ângulo de condução. Cada classe tem vantagens e desvantagens específicas.
Com base no mecanismo de reforço
- Amplificadores analógicos: Os amplificadores amplificam sinais contínuos sem quantização ou níveis discretos. Eles são usados em aplicações de áudio e instrumentação.
- Amplificadores digitais: Amplificadores que amplificam sinais digitais discretos, geralmente usando técnicas como modulação por largura de pulso (PWM). Eles são comumente usados em amplificadores de áudio Classe D.
Com base na aplicação
- Amplificadores operacionais (Op-Amps): Amplificadores diferenciais de alto ganho com aplicações versáteis em processamento de sinais, filtragem e cálculos analógicos.
- Amplificador de potência: Amplificadores que fornecem sinais de saída de alta potência para acionar alto-falantes, motores ou outros dispositivos de alta potência.
- Amplificador de instrumento: Amplificadores especiais são usados para medir com precisão pequenos sinais em aplicações de sensores e medições.
Características dos amplificadores Classe A
- Embora o transistor opere na porção linear da linha de carga, as formas de onda de entrada e saída são as mesmas. Por esta razão Amplificador classe A são caracterizados por alta confiabilidade de saída.
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Como sua operação é limitada apenas a uma pequena área central da linha de carga, este amplificador Classe A destina-se apenas à amplificação de sinais de entrada de pequena amplitude. Sinais grandes deslocam o ponto Q para regiões não lineares próximas à saturação ou corte. Daí surge a distorção.
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Devido à limitação de amplitude do sinal de entrada, a saída de energia CA para cada dispositivo ativo é pequena.
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A eficiência geral do circuito amplificador Classe A é
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A eficiência do coletor de um transistor é definida como
Amplificador classe A: distribuição de energia
A figura mostra a conexão do transistor emissor comum que forma o elemento ativo de um amplificador Classe A de estágio único. A Figura b mostra sua característica de saída com o ponto Q centralizado.
Quando um sinal de entrada é aplicado, o “ponto Q” se move para cima e para baixo a partir de sua posição central. A corrente de saída também aumentará ou diminuirá em relação ao seu valor de repouso I.QC. Da mesma forma, a tensão coletor-emissor é VCE subirá ou descerá de sua linha de repouso. O valor médio da corrente do coletor é IQC porque flutuações positivas e negativas do sinal de entrada causam mudanças iguais em IQC.
Componentes de potência do transistor
Corrente de coletor (Ic)
- Em um transistor bipolar (BJT), a corrente do coletor (Ic) flui do terminal coletor para o terminal emissor.
- A corrente principal representa a corrente de saída amplificada no modo de operação ativo.
Corrente do emissor (Ie)
- A corrente do emissor (Ie) é a corrente total que flui para o terminal emissor de um transistor bipolar (BJT).
- Esta é a soma da corrente de base (Ib) e da corrente de coletor (Ic) de acordo com a lei das correntes de Kirchhoff (Ie = Ib + Ic).
Corrente de base (Ib)
- A corrente de base (Ib) flui para o terminal de base de um transistor bipolar (BJT).
- Ele controla a quantidade de corrente de coletor (Ic) que flui através do transistor e a amplifica.
Corrente de porta (Ig)
- A corrente de porta (Ig) flui para o terminal de porta de um transistor de efeito de campo (FET).
- Ele controla a condutividade do canal entre os terminais de fonte e dreno em FETs.
Corrente de drenagem (Id)
- A corrente de dreno (Id) flui do terminal de dreno para o terminal de fonte em um transistor de efeito de campo (FET).
- Representa a corrente de saída amplificada em modo de operação ativo.
Fonte de corrente (Is)
- A corrente da fonte (Is) é a corrente total que flui do terminal da fonte de um transistor de efeito de campo (FET).
- É a soma da corrente de porta (Ig) e da corrente de dreno (Id), segundo a lei das correntes de Kirchhoff (Is = Ig + Id).
Corrente do coletor vs. corrente do emissor (Ic vs. Ie)
- Para um BJT bem projetado e adequadamente polarizado, a corrente do coletor (Ic) é aproximadamente igual à corrente do emissor (Ie).
- Esta relação é válida para a maioria das aplicações práticas e a pequena diferença entre Ic e Ie é geralmente atribuída à corrente de base (Ib).
Corrente de drenagem vs. corrente de fonte (Id vs. Is)
- A corrente de dreno (Id) é igual à corrente da fonte (Is) em um FET devidamente polarizado.
- Esta relação está ativa para a maioria dos circuitos FET onde a tensão porta-fonte (Vgs) está dentro da faixa operacional especificada.
Amplificador Classe A acoplado a transformador.
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A eficiência de um amplificador Classe A de acoplamento direto é baixa. Este problema pode ser resolvido usando um transformador adequado para conectar a carga ao amplificador., conforme mostrado na figura abaixo.
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Como a carga não está diretamente conectada ao terminal do coletor, a corrente CC do coletor não flui através dela. Num transformador ideal, a resistência do enrolamento primário é zero. Portanto, a perda de potência CC na carga é zero.
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Resumindo, o transformador substitui a carga CA por uma carga resistiva ou CC.
Conclusão
Em resumo, os amplificadores Classe A se destacam em aplicações onde a qualidade do som, a linearidade e a baixa distorção são mais importantes do que a eficiência energética. Suas notáveis conquistas nessas áreas lhes renderam um lugar especial em áudio de alta fidelidade e processamento de sinal de precisão. No entanto, a implementação requer considerações cuidadosas de gerenciamento térmico e consumo de energia para explorar efetivamente todo o potencial dos amplificadores Classe A.
