Em nossa série Bang for your Buck, falamos sobre recursos de produtos e designs de componentes que oferecem maior valor e desempenho. Discutimos unidades de fonte e alto-falantes, e agora é hora de analisar profundamente os amplificadores e o que separa um amplificador de outro.
Anos atrás, um proeminente entusiasta de áudio móvel afirmou que todos os amplificadores soam da mesma forma sob condições de teste estritas. Ele até apoiou a declaração oferecendo uma grande recompensa em dinheiro para quem pudesse escolher um amplificador 10 vezes em 10 em testes de audição controlados. Embora haja valor em sua reivindicação e seria
muito difícil determinar a diferença entre dois amplificadores em testes cegos 10 em 10 vezes, isso não significa que todos os amplificadores são iguais. Na verdade, existem algumas grandes diferenças.
Este artigo se concentra em duas áreas de desempenho muito diferentes que muitos fabricantes se recusam a discutir em detalhes:distorção e ruído.
O poder é importante?
A capacidade de um amplificador de produzir mais potência do que outro determina sua qualidade ou capacidade de desempenho? Bem, se o amplificador menos potente for distorcido, certamente o amplificador mais potente soará melhor. Enquanto eles estão operando dentro de suas faixas de potência nominal, a potência máxima importa? Não muito.
O que é esse fator de amortecimento?
Durante décadas, os fabricantes de amplificadores de última geração forneceram especificações de fábrica de amortecimento. Este número é uma relação da impedância de saída do amplificador para uma impedância de carga especificada. A história diz que um amplificador com um número mais alto produziria um som mais firme e controlado porque a baixa impedância do amplificador encurtaria o sinal de back-EMF do alto-falante.
Dependendo da sua versão da física, o fator de amortecimento pode ser um número grande ou muito pequeno – tornando-o potencialmente relevante ou um arenque vermelho completo.
Para amplificadores de estado sólido, o fator de amortecimento ou razão de impedância de saída é alto o suficiente para que a impedância de carga tenha muito pouco efeito na resposta de frequência resultante do sistema. Para amplificadores valvulados com transformadores de impedância, isso nem sempre é o caso. Preocupar-se, ou mesmo considerar, o fator de amortecimento é
muito para baixo na lista de preocupações.
Ruído de fundo
Falamos sobre a relação sinal-ruído em detalhes em nossa discussão sobre unidades principais. É um grande negócio em uma discussão de amplificadores e vai aparecer novamente quando falarmos sobre processadores de sinal.
Qualquer dispositivo eletrônico cria ruído indesejado quando um sinal passa por ele. Mesmo algo tão simples como um resistor cria uma pequena quantidade de ruído. Neste exemplo, é provável que seja muito pequeno para ser audível – mas está lá. Em um circuito complexo com ganho (um aumento na amplitude do sinal), a criação de ruído indesejado é um subproduto comum do projeto questionável.
Como o ruído se manifesta em um amplificador? É o silvo de fundo que você ouve dos alto-falantes quando nenhuma música está tocando. Idealmente, você não quer nenhum ruído adicionando conteúdo à sua música.
Se você tem esses alto-falantes PA realmente eficientes, é crucial escolher amplificadores com excelentes especificações de ruído. Os próprios alto-falantes oferecem 5 a 10 dB a mais de saída para um determinado sinal de entrada, portanto, qualquer ruído presente será de 5 a 10 dB mais alto.
Especificação da relação sinal-ruído
Já cobrimos isso antes, mas vamos fazer de novo agora porque é importante. Existem duas maneiras pelas quais os fabricantes publicam as especificações de relação SNR ou S/N:classificadas para um nível de saída específico (1 watt em 4 ohms) ou em relação às capacidades máximas de produção de potência do amplificador. Você não pode comparar os dois diretamente, mas pode estimar.
Vejamos dois amplificadores de gama completa. Neste exemplo, usaremos um par de amplificadores de quatro canais com classificação semelhante. O amplificador A tem uma relação S/N publicada em -104 dB e o amplificador do amplificador B avaliado em -88 dB. Supondo que os números sejam publicados usando o mesmo padrão, o amplificador A produz 16 dB menos ruído que o amplificador B. Infelizmente, neste exemplo, a especificação -104 do amplificador A é publicada em relação à sua potência nominal, enquanto o amplificador B é relativo a 1 watt de saída. Usando as mesmas especificações, o amplificador A produz -84 dB de ruído, 4 dB a mais que o amplificador B.
Considerações sobre distorção
A distorção é, nos termos mais simples, a adição de informações indesejadas a um sinal. Assim como acontece com o ruído, todos os dispositivos eletrônicos adicionam alguma distorção aos sinais à medida que os sinais passam. Na maioria dos casos, a menos que algo tenha dado muito errado, o sinal original passa pelo dispositivo inalterado. A distorção é gerada pela adição de informações indesejadas.
A distorção harmônica é a adição de várias instâncias do sinal original. Muitos amplificadores domésticos de última geração são testados usando um tom de 50 Hz na potência nominal. A análise do conteúdo espectral resultante mostra quanta informação indesejada é produzida.
A imagem acima mostra um desempenho incrível de um amplificador doméstico de estado sólido de última geração. Como você pode ver, há um pouco de conteúdo de 150 e 175 Hz, mas está quase -120 dB abaixo do sinal de estímulo.
Neste exemplo, podemos ver os harmônicos criados em um amplificador de classe D de áudio doméstico de última geração. Um sinal de 100 Hz está presente em um nível de -85 dB e um sinal de 250 Hz está presente em um nível de -90 dB.
Para realmente destacar o potencial de comportamento indesejado, incluímos o conteúdo espectral de um amplificador valvulado de última geração. Você pode ver que há conteúdo espectral em 100 Hz em um nível de -42 dB, conteúdo de 150 Hz em -54 dB e conteúdo de 200 Hz em -67 dB. Esta distorção seria audível durante a audição.
Distorção de intermodulação
Outro tipo de distorção é criado quando dois sinais que passam por um amplificador interagem entre si para produzir distorção que é a diferença entre os dois sinais. O teste padrão da indústria para distorção de intermodulação é reproduzir um sinal de teste que contém duas ondas senoidais – uma em 19 kHz e uma segunda em 20 kHz. Duas coisas acontecerão quando a distorção for produzida usando esses estímulos:O conteúdo será criado em ambos os lados desses tons e em uma diferença entre eles, ou seja, em 1 kHz.
Este gráfico mostra um amplificador doméstico de última geração com excelente comportamento IMD. As duas bandas laterais estão em -119 dB e seriam completamente inaudíveis.
Este gráfico mostra a mesma Classe D da discussão sobre distorção harmônica. É fácil ver que os estímulos do teste criaram uma quantidade significativa de informações. The peak is at -78 dB, so it’s not a complete disaster.
Shopping for a Car Audio Amplifier
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