Como o próximo tópico em nossa série explicando as especificações do amplificador, veremos as informações de resposta de frequência que os fabricantes fornecem e explicaremos como para interpretar esta informação. Na mais simples das declarações, a especificação de resposta de frequência informará sobre os limites de baixa e alta frequência do amplificador com base em seu design. Tal como acontece com todas as especificações que examinamos, as informações fornecidas são tão reveladoras quanto as informações que podem estar faltando na página de especificações. Vamos mergulhar e dar uma olhada.
Compreendendo as especificações de resposta de frequência do amplificador
Vamos dar uma olhada em um bom amplificador com especificação de 4 Hz a 50 kHz. Neste exemplo em particular, não há tolerância fornecida, portanto, não sabemos se esses limites de baixa e alta frequência representam uma tolerância de 1dB ou 3dB. Vamos ligar o amplificador e ver o que podemos descobrir.
Conectado à nossa interface digital e banco de resistores de carga, o amplificador mostra uma resposta de frequência de -1 dB de 8,21 Hz na extremidade inferior e 48,7 kHz na parte superior. Permitindo uma tolerância de 3 dB, a medição é de 4,36 Hz na parte inferior e acima do limite de medição de 96 kHz do meu equipamento na parte superior.
Em suma, esta informação nos diz que este amplificador não afetará drasticamente a resposta do seu sistema de áudio em qualquer lugar do espectro audível e muito além.
Os alto-falantes não são resistores
Vários fatores governam a resposta de frequência de um amplificador. Fora de uma discussão sobre o design do circuito e os componentes usados para o amplificador, o que a maioria das pessoas percebe é que o sistema de alto-falantes ao qual você conecta seu amplificador pode afetar seu desempenho. No laboratório, usamos cargas resistivas. No mundo real, os alto-falantes adicionam um nível de reatância indutiva que se opõe ao fluxo de corrente CA e afeta a resposta de frequência. Quando você adiciona uma rede de crossover passiva, a carga agora inclui reatância capacitiva. Em última análise, mesmo em uma rede simples de crossover passivo bidirecional, a carga que o amplificador vê varia muito dependendo da frequência.
Entrei em contato com John Atkinson, editor da revista Stereophile, e pedi permissão para recriar sua rede de simulação de alto-falante reativo. Seu uso de uma carga reativa para testes de resposta do amplificador foi o resultado de um artigo da Audio Engineering Society de Eric Benjamin intitulado “Audio Power Amplifiers for Loudspeaker Loads”. Atkinson consultou Ken Kantor da NHT e International Jensen sobre a rede passiva, e o resultado foi uma versão da rede que você vê abaixo.
O objetivo desta rede é apresentar diferentes impedâncias ao amplificador em diferentes frequências para avaliar seu desempenho. A rede replica o que um amplificador veria ao alimentar um alto-falante de estante de duas vias e selado com uma impedância nominal de 8 ohms. Criei esta rede com a ajuda de Frank Fabian na The Speaker Shop em Toronto. Sua loja tem um estoque impressionante de capacitores, resistores e indutores em estoque. Se você tem um alto-falante doméstico que precisa de reparo ou reconhecimento, ele é o homem com quem conversar!
Resposta do amplificador em cargas reativas
O próximo passo foi repetir a medição da resposta de frequência do nosso amplificador de referência usando uma carga de 4 ohms, uma carga de 2 ohms e nossa carga reativa para demonstrar o efeito que existe na resposta.
Como você pode ver, há uma pequena mudança na resposta de alta frequência deste amplificador dependendo da impedância da carga. O amplificador inclui algumas bobinas de filtro nas saídas como parte de seu projeto de fonte de alimentação de tensão variável. A diferença entre os 4 ohms e o traço reativo é de 0,85 dB a 20 kHz.
E os amplificadores baratos?
Nosso amplificador de referência é exatamente isso - um amplificador de alta qualidade que soa incrível. Então, o que acontece quando você executa esses mesmos testes em um amplificador barato? Vamos olhar e ver!
Nosso amplificador barato faz um bom trabalho com as cargas resistivas, rolando 1dB em torno de 16kHz na parte superior e abaixo de 10 Hz na parte inferior. O traço vermelho mostra que há alguma ênfase entre 2 e 3 kHz causada pelas características indutivas da rede de filtros passivos. Essa ênfase seria audível? Isso dependeria do seu nível de obsessão. Você pode ouvir a diferença de alguns décimos de dB ao ajustar um EQ.
E nossos amigos amplificadores de classe D?
Como mencionamos, os pequenos filtros na saída do nosso bom amplificador resultaram em uma mudança mensurável na resposta de frequência entre as cargas variáveis. O que acontece quando medimos um amplificador Classe-D que usa filtros grandes nas saídas?
Aqui podemos ver que há um aumento de meio dB em torno de 3 kHz e mais de 2 dB de saída adicional em 20 kHz em comparação com o nível de referência de 1 kHz. Comparado a uma carga puramente resistiva, o aumento em 20 kHz é 3,5 dB a mais que uma carga resistiva de 4 ohms e cerca de 7 dB mais alto que 2 ohms. Se você já se perguntou por que os amplificadores Classe D soam diferente de um Classe AB de alta qualidade, esse é um dos motivos.
Trabalhando com especificações de resposta de frequência
For most applications, you can ignore the frequency response measurements of the amplifiers you choose. The majority will be adequately flat from 20 Hz to 20 kHz. If you plan on driving a low-impedance load (low-impedance drivers or many drivers wired in parallel), the added impedance will dramatically reduce the high-frequency performance of a Class-D amp.
If you are planning on building an audio system that is truly high-resolution audio-ready, and capable of playing audio signals beyond 20 kHz, you are going to need to do some homework. Odds are, you’ll want a Class-AB amp for the tweeters, at the very least.
Finally, designing an audio system that uses active filtering will help reduce the variations in impedance caused by passive crossovers.
If you need help choosing an amplifier for your car audio system, drop into your local specialist mobile electronics retailer and talk to one of their product specialists.
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