Principais classes de operação de amplificadores de áudio - Parte 1

Johnny Werner

Amplificadores de áudio são classificados de acordo com a configuração topológica adotada no estágio de saída, conhecida simplesmente como classe de operação. Durante muito tempo, as principais classes de operação resumiam-se às classes A e AB devido ao fato de os primeiros amplificadores utilizarem válvulas eletrônicas como dispositivo ativo e essas válvulas possuírem certas limitações técnicas. Por exemplo, um amplificador a válvulas operando em classe B gerava bastante distorção e por esse motivo era pouco aceito pelo mercado da época.

O desenvolvimento e a evolução dos semicondutores favoreceram a criação de várias outras classes de operação, proporcionando maior liberdade de projeto para novos amplificadores. Algumas das principais classes de operação em uso atualmente estão listadas a seguir.

Classe A

Os primeiros amplificadores operavam em classe A. Nessa classe de operação, o menor valor de corrente que flui ininterruptamente através dos dispositivos de saída (transistores ou válvulas eletrônicas) é igual ao máximo valor da corrente de carga. Assim, evita-se que haja distorções ocasionadas pelo chaveamento desses dispositivos.  Em contrapartida, pelo fato dos dispositivos estarem sempre conduzindo esse valor de corrente durante todo o período, essa é a classe com menor eficiência, idealmente girando em torno de 50% para push-pull (mais de um dispositivo amplificador) e 25% para single-ended (dispositivo amplificador único). A Figura 1 ilustra o funcionamento em classe A.

Classe B

Foi criada nos anos 50, inicialmente para economizar baterias em amplificadores de áudio portáteis. Diferentemente da classe A, onde o dispositivo ativo funciona ininterruptamente durante todo o período, a classe B é caracterizada por pelo menos um par complementar de dispositivos ativos conduzindo durante meio ciclo cada, conforme ilustra a Figura 2. Apesar de a eficiência ser de cerca de 78%, existe um efeito de descontinuidade responsável pelo fenômeno audível conhecido como distorção de crossover no momento de transição entre a condução de um dispositivo ativo e o outro, cujo efeito pode ser observado na Figura 3.

FIGURA 1 – OPERAÇÃO EM CLASSE A SINGLE-ENDED

FIGURA 2 – OPERAÇÃO EM CLASSE B COM PAR COMPLEMENTAR DE TRANSISTORES

FIGURA 3 – DISTORÇÃO DE CROSSOVER NO PONTO DE COMUTAÇÃO ENTRE OS DOIS TRANSISTORES

Classe AB

É uma combinação das classes A e B. Assim como na classe B, há pelo menos um par complementar de dispositivos ativos, cada qual responsável por conduzir corrente por meio ciclo. Porém, a grande diferença é a introdução de uma tensão de polarização para cada transistor, que pode ser observada na Figura 4. Em um transistor do tipo TBJ (transistor bipolar de junção), por exemplo, essa tensão de polarização tem o mesmo valor da tensão VBE e faz com que o transistor opere no limiar da condução, eliminando a necessidade de utilizar parte do sinal de áudio que seria responsável por fornecer essa tensão em um amplificador operando em classe B, por sua vez reduzindo parte da não-linearidade da região de crossover.

Ainda referente à classe AB, nota-se que abaixo de determinado nível de potência o amplificador sempre opera em classe A. Ultrapassado esse nível, a classe AB efetivamente entra em operação.

Classe C

Amplificadores cujos dispositivos de saída conduzem sinal de corrente por menos de 50% do tempo, são classificados como classe C. São usados quase que exclusivamente em aplicações de rádio frequência, praticamente não tendo aplicação em áudio.

FIGURA 4 – OPERAÇÃO EM CLASSE AB

Johnny Werner é mestre em engenharia elétrica e leciona no curso de Engenharia Elétrica na Universidade Regional de Blumenau.
É projetista e responsável técnico na JW Tubes – Valve Amplifiers. E-mail: johnny@jwtubes.com.br