Guia de compras: Amplificador de Potência

Muito possivelmente, se você está procurando por um amplificador de potência é porque você acha conveniente o uso de sistemas passivos de caixas acústicas. E, sim, há motivos para usar esses sistemas mesmo com o mercado repleto cada vez mais de sistemas ativos – ou, até mesmo, por você já ter as caixas acústicas que deseja amplificar.

Um bom amplificador é aquele que atende às suas necessidades técnicas. Dito isto, marcas e linhas de modelos serão baseados em suas experiências e de amigos e profissionais em quem você confia.

O objetivo do Mundo da Música com este guia é ajudar você a encontrar o amplificador ideal para seus sistemas de caixas acústicas, de forma que todas as suas necessidades técnicas sejam atendidas. Mas, para isso, precisamos ajustar a parte técnica para que restem em sua listinha vários modelos que atendam com louvor à sua necessidade. Vamos lá!

O que é um Amplificador de Potência?

A tarefa de um amplificador de potência é bem simples: transformar um sinal de linha em um sinal de potência. Da mesma forma que precisade um pré-amplificador na entrada de sua mesa de som para aumentar o nível de sinal de um microfone, pelo simples fato que o circuito de mesa não está preparado para um trabalhar com um sinal tão baixo. O amplificador de potência aumenta o sinal de áudio em “tamanho” conveniente às necessidades dos alto-falantes, drivers de compressão e tweeters.

Um amplificador de áudio pode executar essa tarefa de amplificação de diversas formas eletrônicas diferentes. Cada forma ou topologia do amplificador terá como resultados diferentes relações entre eficiência (entregar maior energia aos meu falantes com menor calor residual) e fidelidade sonora (manter inalterada a forma do sinal de entrada em relação ao sinal de saída do amplificador).

Com isso, dividimos os amplificadores de potência no áudio profissional em diferentes classes.

O que é a classe de amplificação?

A classe de amplificação, para tentar explicar de forma não técnica e pedante para quem está somente iniciando no mundo do  áudio, é a forma eletrônica que o amplificador transforma um sinal pequeno (sinal de linha) em um sinal maior (sinal de potência). Não há certo ou errado em classes de amplificação, mas é adequado entender os motivos das variações de preço, dimensões, pesos e, em alguns casos, até a sua aplicação. Abaixo, uma lista das classes aplicadas no áudio de forma mais comum.

Classe A – Um dos mais fiéis processos de amplificação com qualidade, quase sempre, garantida. Entretanto, o menos eficiente de todos, com valores menores do que 50% de eficiência. Essa classe de amplificação muito presente em amplificador de alta qualidade (high end), porém, quase nunca utilizado em sistemas de P.A. e Monitor devido à baixíssima eficiência e consequente geração de calor. Nos dias de hoje, eles são encontrados em alguns amplificadores de instrumentos ou em amplificadores de usos específicos que não precisem de muita potência.

Classe AB – Praticamente uma mistura entre a classe “A” vista acima com a classe “B”, que amplifica a metade do ciclo de onda em cada transistor, necessitando pelo menos de um par destes para formar um ciclo completo. Sua eficiência que pode chegar aos 60%, e foi a classe dominante por um longo período no Brasil. Sua qualidade costuma ser boa para todo o range de frequência.

Classe H – Costuma trabalhar com dois ou mais níveis de tensão vindas de sua fonte. Isso faz com que, em sinais de menor intensidade, somente os estágios menores da fonte estejam em funcionamento, reduzindo, assim, a dissipação de calor quando comparado a um classe “AB”, por exemplo. Tem eficiência que pode chegar a 80% aproximadamente, mas, em contraponto, costuma servir somente para amplificação de baixas frequências por ter qualidade deficiente nas altas.

Classe D – Estes operam em cima de um circuito por modulação de largura de pulso, também conhecido como circuito PWM (Pulse Width Modulation). São costumeiramente chamados de “amplificadores digitais”, possivelmente pela coincidência da palavra em questão também começar com a letra “D”. São os mais eficientes amplificadores dentre todos os citados acima, podendo ultrapassar 90% de eficiência. Como precisam dissipar pouco calor, costumam ser fisicamente menores e, com isso, podem ser até mais leves. Os amplificadores classe D atuais operam bem em todo o range de frequência.

Fonte linear ou fonte chaveada?

Mais uma vez com o intuito de simplificar o tema para quem não tem formação em eletrônica, tentaremos ser simplistas ao avaliar o tipo de fonte usada nos amplificadores.

Fonte lineares são mais pesadas, mais antigas, costumam ser menos eficientes, mas têm construção mais simples. Isso faz uma fonte linear ser menos adequadas a produtos compactos ou que são valorizados pela sua leveza.

Fontes chaveadas podem ter um décimo do tamanho e peso de uma fonte linear para uma mesma potência. É um projeto mais moderno, mas tem construção mais complexa. No início do seu uso para o áudio profissional, ela tem algumas ressalvas. Por se tratar de um circuito muito mais complexo, e por não ser uma tarefa tão simples dar ao amplificador a qualidade da energia (em altos e baixo regimes), ela ainda é preterida por algumas marcas.

Resumindo, a classe de amplificação é independente da fonte que a alimenta. Ou seja, nem todo amplificador Classe D será o mais leve se a indústria preferiu a estabilidade da fonte linear para seu produto em relação as modernas fontes chaveadas. O que irá importar de fato é o resultado alcançado. Com o passar do tempo e o avanço da tecnologia a tendência será o uso massivo de fonte chaveadas por sua eficiência e tamanho diminuto. 

Que potência precisa ter meu amplificador de potência?

Talvez este seja o assunto mais esperado, controverso e perigoso deste guia. Esperado pela relação de valor entre amplificadores. Controverso porque a grande maioria das pessoas não entende bem a relação de potência entre amplificador e transdutor. E perigoso no sentido do dano causado no sistema de algo der errado.

Infelizmente, essa relação não é muito trivial. Podemos dizer até que é pouco intuitiva. Confessamos a relação causa espanto: seu amplificador deverá ter potência RMS maior do que seu alto-falante.

O sinal de teste de um amplificador de potência é o conhecido sinal senoidal (a função seno no tempo) enquanto o sinal de teste de alto-falante é o famoso Pink Noise (ruído rosa, uma espécie de chiado produzido com todas as frequências do nosso espectro auditivo). Para não entrar demais nos detalhes o resultado dessa diferença, é um fator de crista (diferença entre pico máximo e média RMS do sinal) de 3 decibéis. Resultado: dobro da potência para o amplificador caso os picos sejam equiparados. Ok, se ficou confuso. Não se preocupe. Na prática isso pode ser bem mais simples.

Portanto, casando as impedâncias do sistema de caixas acústicas com a impedância mínima da saída do amplificador (assunto do próximo tópico), a potência do seu amplificador pode ser duas vezes a potência dos seus falantes somados. Mas, cuidado. O uso dessa informação sem o devido critério com o sinal que chega ao seu amplificador poderá gerar distorção ou médias de potência acima das aceitas pelas caixas acústicas, o que pode causar dano.

O amplificador é simples, mas, como parte importantíssima do processo, precisa-se tomar os cuidados necessários.

O que é a impedância de saída do amplificador?

Poucas coisas são capazes de danificar um amplificador. Os danos mais comuns são ligá-lo em tensão errada (ex.: um 110V ligado no 220V) ou ligá-lo com impedâncias de caixas abaixo do seu limite mínimo estabelecido pela fábrica.

Podemos considerar que impedância é o “impedimento” da passagem de corrente elétrica. Simplificando muito – com o perdão prévio dos especialistas em eletrônica – é como uma resistência, que resiste à passagem de corrente. Quanto maior esse impedimento, menor é a corrente elétrica e, com isso, menos potência é disponibilizada aos transdutores. Confuso? Um pouco? Mas vai melhorar.

O mais importante é que nosso sistema de caixas acústicas tenha impedância sempre próximo à impedância mínima do amplificador, para que possa drenar a maior energia desse amplificador. Contudo, nunca abaixo dessa impedância do amplificador, pois, dessa forma, entra-se em um regime em que o amplificador tende a mandar mais energia do que suporta, aquecendo deliberadamente, podendo ocasionar uma queima.

Juntamente com a potência, esse é o segundo parâmetro que deverá ser obedecido à risca para uma compra racional e assertiva de um amplificador de potência. Não que os outros tópicos não sejam importantes, mas esses dois se destacam devido à sua tecnicidade quando comparados aos outros.

Sistemas de segurança dos amplificadores

Dentre vários circuitos de segurança presentes nos amplificadores atuais se destacam os cinco abaixo:

Sistema contra curto-circuito – provocar um curto-circuito na saída do amplificador (interligar o par de fios que sai de cada canal do amplificador) é colocá-lo em resistência/impedância zero. Oras, se não é bom usar o sistema abaixo da impedância mínima, imagine zerá-la. Se seu amplificador não desarmar esse canal, certamente, ele queimará. Com sorte, só o fusível. O sistema de segurança desligará de forma definitiva através de um fusível nos circuitos mais simples ou de forma temporária (até que a impedância normal seja restabelecida) em circuitos mais sofisticados.

Sistema contra superaquecimento – qualquer circuito eletrônico terá uma temperatura máxima operacional. Desta forma, o amplificador que contém essa proteção desligará automaticamente quando a sua temperatura interior ultrapassar um limite pré-estabelecido de fábrica. Manter seu amplificador devidamente ventilado pode ajudar bastante no assunto, evitando que pare no meio do evento e fique sem áudio até que resfrie adequadamente.

Proteção contra DC (corrente contínua) – se tem uma coisa que alto-falante não gosta é de corrente contínua. Isso faz o falante gerar calor em sua bobina e não ter movimento para dissipá-lo. Alguns amplificadores identificam essa anomalia e desligam os canais de saída com o objetivo de proteger suas caixas acústicas.

Sistema “Soft Start” – se tentar traduzir de forma literal, seria um começo leve de seu funcionamento. O que faz total sentido. Nesses equipamentos, existe um tempo entre ele ser ligado com o acionamento do sinal de áudio para seus canais, evitando estouros que podem danificar suas caixas acústicas no momento em que ele é ligado. Muitos contêm até um Fade-in (sinal entrando aos poucos) para não matar ninguém do coração com um eventual volume no máximo.

Limiter – Limita a potência de saída do amplificador para proteção do seu sistema, e dele próprio. Na grande maioria, esta ação é indicada por um LED que alerta que seu sistema está chegando ao LIMITE do seu uso. Em alguns amplificadores mais avançados, os parâmetros dessa proteção podem ser alterados pelo usuário através de um DSP.

É justo comentar que boa parte da variação de preço entre marcas e modelos com potência e impedâncias similares têm como origem a quantidade de ferramentas de proteção do amplificador, bem como o sistema de caixas acústicas. Verifique o quanto vale a pena investir nessas proteções para o seu uso.

O que é o DSP dos amplificadores?

O DSP (Digital Signal Processor) em um amplificador é a possibilidade de ter nesse equipamento mais do que uma simples amplificação. Controles de crossover, equalização, limites de proteção, delay para ajustes de fases, dentre várias outras ferramentas, são possibilidades que, antes, se tinha somente fora do amplificador. Hoje, já pode estar presente em cada entrada e saída desses equipamentos.

Se você já tem um gerenciador de sistemas digital (crossover digital) que tenha essas competências, o DSP do amplificador pode até ser dispensável, mas, a cada dia que passa, é mais comum esses processos estarem dentro dos amplificadores. Por vezes, são controlados “remotamente” via rede e software nativo adequado no seu computador, em alguns casos, até mesmo, por wi-fi.

Conclusão

Mas, e as válvulas? Muitos devem estar se perguntando a diferença em relação a esse assunto: válvula e transistor. Como resposta técnica, basicamente não há diferença, por terem a mesma função no circuito. A diferença consiste no incremento de harmônicos oriundos das válvulas que diferem um do outro. Mas, como no áudio profissional, como não queremos adição de coloração nesse estágio do sistema, o transistor é preponderante.

As especificações técnicas como THD, Slew Rate, Damping Factor (fator de amortecimento) e tantos outros parâmetros desconhecidos por muitos, terão relevância menor do que os parâmetros citados acima na hora da compra. Não pela sua menor importância, mas porque, quando aumentamos o valor investido em nosso equipamento, os números desses parâmetros secundários melhoram significativamente.

Em um futuro próximo, os amplificadores estarão preparados para receber, além do costumeiro sinal analógico, os sinais em protocolos digitais como DANTE, MADI, AES50, entre alguns outros. Não sabemos ainda se teremos um padrão de único de mercado, mas cremos que o domínio (se existir) estará entre os três citados.

Obedecendo os quesitos técnicos deste post, a compra de um amplificador se tornará uma tarefa mais simples, uma vez que bem definida a impedância e potência necessária para seu sistema de caixas acústicas. O restante é o nível de proteção e qualidade que será dado ao seu sistema.

Se você está em fase de projeto para seu sistema, saiba que não existe a necessidade da troca de uma sistema passivo por um ativo, principalmente para instalações fixas, porque isso não fará a menor diferença para o resultado sonoro. Agora, se você pensa em mobilidade, poderá ser relevante.

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