Estágios de Amplificação em Sistemas de Áudio
Podemos classificar os estágios que compõem uma cadeia de amplificação conforme a amplitude do sinal e potência com que precisam lidar:
1.Pré-amplificadores, são os estágios que lidam com sinais de entrada com amplitudes da ordem de 1mVrms (ou menos) até 1Vrms (ou mesmo 10Vrms) e são os primeiros estágios de um equipamento ou sistema de áudio. Vão entregar na saída sinais entre cerca de 100mVrms a 1Vrms (ou mesmo mais que 10Vrms), a impedâncias de carga da ordem de 10kΩ (ou menos). A relação sinal a ruído do sistema de amplificação vai ser definida (na maioria dos casos) nessa etapa. Nessa etapa a potência fornecida vai ser de 10mW ou menos.
2. Amplificadores de linha, são os estágios que lidam com sinais de entrada com amplitudes da ordem de 100mVrms até 1Vrms (ou mesmo mais que 10Vrms) e são o estágio seguinte aos pré-amplificadores de um equipamento ou sistema de áudio, vão entregar na saída sinais entre cerca de 1Vrms a 10Vrms (ou mais), a impedâncias de carga da ordem de 600Ω (ou menos) a 10kΩ. Nessa etapa, a potência fornecida pode chegar a 100mW ou mesmo até mais de 1W.
3. Amplificadores de potência, são ligados, na maioria dos casos, a transdutores de saída (alto-falantes), com impedâncias de 1Ω a 600Ω, tipicamente nos valores padronizados de 2, 4, 8 e 16 ohms, fornecendo potências entre 50mW e 20kW (ou mais). Suas tensões de saída podem estar entre 1Vrms e uns 200Vrms (ou mais). Suas correntes de saída podem estar entre algumas centenas de mA a até algumas centenas de A!
Peço um pouco mais de paciência para firmar alguns conceitos importantes. Só um pouco mais…
Definições
Amplificador de Tensão
O que vai caracterizar o estágio como amplificador de tensão:
1.Zin >> RL, ou |ZL|, para qualquer razão entre a tensão de saída e a de entrada, ou seja, o ganho de tensão AV:
2. Podemos ter ganho de potência se RL<Rin, mesmo se Av=1 ;
3. A impedância de entrada Zin é muito mais alta que a de saída do estágio anterior e a impedância de saída Zout é muito menor que a de carga;
4. Um amplificador de tensão ideal deveria ter impedância de entrada infinita e impedância de saída zero. Em termos de elementos de circuito, seria uma fonte de tensão, controlada pela tensão de entrada (em inglês, VCVS).
Um transformador poderia fazer Uo > Uin, mas, teríamos como consequência: Zin < RL, já que no transformador ideal UoIo = UinIin e por isso, Zin depende de RL, de forma proporcional ao quadrado da relação de transformação. Como o transformador é um elemento passivo, não há ganho de potência. Nos transformadores reais, no entanto, sempre há perdas, chamadas de perdas de inserção, devido as suas impedâncias internas (que são a resistência do fio dos enrolamentos, perdas resistivas no núcleo, indutância de magnetização e indutância de dispersão).
Para atender as condições de 1 a 4, vamos ter que usar dispositivos ativos, como as válvulas eletrônicas ou os transistores, por exemplo.
Quando o ganho de tensão Av≈1, temos um Buffer ou Seguidor de Tensão, muito usados na entrada de amplificadores ou distribuidores de sinal, para oferecer alta impedância de entrada e baixa impedância de saída para os circuitos seguintes. Os seguidores de emissor, catodo ou fonte (source), são exemplos desse caso.
Quando o ganho de tensão Av<1 , temos um Atenuador. A Atenuação deste atenuador vai ser o inverso do seu ganho. Por exemplo, temos um estágio com ganho de tensão AV=0,1. A atenuação AT correspondente vai ser 1/0,1= 10.
O ganho de tensão AV é o fator que multiplica a tensão de entrada para se obter a tensão de saída. Quando dado em dB, se soma o valor ao nível em dBV ou dBu de entrada para obter o nível em dBV ou dBu de saída.
A atenuação AT é o fator que vai dividir a tensão de entrada para obter a de saída. Quando em dB, se subtrai o valor do nível em dBV ou dBu de entrada para obter o nível em dBV ou dBu de saída.
