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LIVROS E ARTIGOS
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Até recentemente, a luta pela eficiência dos amplificadores e pela qualidade do som caminhava em duas direções. Os amplificadores analógicos proporcionaram melhor qualidade de som ao mesmo tempo que diminuíram a eficiência, os amplificadores digitais proporcionaram alta eficiência com baixa qualidade de sinal. Ao mesmo tempo, esses problemas podem ser resolvidos combinando métodos de processamento de sinais digitais e analógicos, e muitos anos de desenvolvimento foram coroados de sucesso. A julgar pelos materiais da Tripath Technology, seus amplificadores Classe T combinam alta eficiência com qualidade de som audiófila. A revista já escreveu sobre as principais classes de amplificadores de áudio. Amplificadores de classe econômica B caracterizado por distorção significativa do sinal de baixo nível ("primeiro watt"), amplificadores de classe audiófila A incrivelmente guloso. Soluções de classe de compromisso AB não resolva completamente nenhum dos problemas.
Na melhor das hipóteses, apenas metade da potência consumida pelo amplificador vai para a carga. O restante aquece os transistores do estágio de saída. Para aumentar a eficiência dos amplificadores analógicos, muitas soluções técnicas foram propostas, que podem ser resumidas em três grupos: 1. Operação paralela em uma carga comum de uma cascata de classe de baixa potência A e classe poderosa B (Classe Super A). 2. Trabalhe na carga total de cascatas com diferentes tensões de alimentação (classe G). 3. Controle da tensão de alimentação do estágio de saída (classe H). Porém, a complexidade do projeto não justificava a economia e amplificadores desse tipo não se difundiram nem mesmo em eletrodomésticos. No setor automóvel a situação é ainda pior:
Amplificadores de classe D - realização de ideias de design da era “digital”. Sua principal característica é o uso de modulação por largura de pulso (PWM, também conhecida como PWM - modulação por largura de pulso) em vez de amplificação. Ao contrário dos amplificadores analógicos, onde o sinal de saída é uma cópia "ampliada" do sinal de entrada, o sinal de saída dos amplificadores de classe D representa pulsos retangulares. Sua amplitude é constante, mas sua duração (“largura”) varia dependendo da amplitude do sinal analógico que entra na entrada do amplificador. A frequência de pulso (frequência de amostragem) é constante e, dependendo dos requisitos do amplificador, varia de várias dezenas a centenas de quilohertz. Após a formação, os pulsos são amplificados por transistores terminais operando em modo chaveado. A conversão do sinal de pulso para analógico ocorre em um filtro passa-baixa na saída do amplificador ou diretamente na carga. A principal vantagem dos amplificadores desta classe é a sua alta eficiência (nas melhores amostras - até 95%). Isso é explicado pelo fato de que a amplitude dos pulsos é quase igual à tensão de alimentação e as perdas de potência nos transistores de saída são mínimas. A distorção aumenta à medida que a frequência do sinal aumenta e a taxa de amostragem diminui. A potência de saída também depende indiretamente da frequência de amostragem - à medida que a frequência aumenta, a indutância das bobinas diminui e as perdas no filtro de saída diminuem. Assim como os amplificadores analógicos, os amplificadores chaveados são divididos em subclasses AD и BD, e suas vantagens e desvantagens também são semelhantes. Amplificadores de classe AD na ausência de um sinal de entrada, o estágio de saída continua a operar, fornecendo pulsos multipolares de mesma duração para a carga. Isto melhora a qualidade da transmissão de sinais fracos, mas reduz significativamente a eficiência e dá origem a uma série de problemas técnicos. Em particular, você tem que lidar com a chamada corrente de passagem, que ocorre quando os transistores de saída comutam simultaneamente. Para eliminar a corrente de passagem no estágio de saída, é introduzido um tempo morto entre o fechamento de um transistor e a abertura do outro.
Aplicações práticas são encontradas em amplificadores da classe BD de design mais simples, cujo estágio de saída, na ausência de sinal, gera pulsos de duração muito curta ou está em repouso. No entanto, em amplificadores deste tipo, a principal desvantagem do método é mais pronunciada - a dependência do nível de distorções não lineares na frequência de amostragem e na frequência do sinal. Além disso, a distorção aumenta ao transmitir sinais de baixo nível. Criando um amplificador de classe de banda larga de alta qualidade D requer uma complexidade significativa de design. Portanto, em sistemas de áudio automotivo, esses amplificadores são usados até agora apenas em subwoofers - neste caso, um nível de distorção não linear de até vários por cento é bastante aceitável. Amplificadores de classe T A qualidade do som foi melhorada em uma ordem de magnitude, mantendo alta eficiência. Isto é especialmente verdadeiro ao criar amplificadores de potência para unidades principais. A Tripath Technology produz amplificadores integrados com potência de 10 e 20 W para equipamentos de áudio portáteis e unidades principais, bem como microcircuitos para a criação de amplificadores de maior potência - até 300 W.
Os gráficos mostram que os amplificadores de classe T Em termos de desempenho, não são inferiores aos melhores exemplos de amplificadores analógicos. O nível de distorção é mínimo e praticamente não há harmônicos mais elevados no espectro do sinal de saída. Como resultado, a reprodução do sinal musical torna-se mais natural. A principal diferença entre os novos amplificadores e os amplificadores analógicos e digitais tradicionais é o baixo nível de distorção de intermodulação, menor que a distorção harmônica. Para amplificadores de classe AB, por exemplo, o coeficiente de distorção de intermodulação excede significativamente (às vezes várias dezenas de vezes) o coeficiente de distorção harmônica; para amplificadores de classe A essas quantidades são da mesma ordem. Os amplificadores integrados neste indicador são um pouco inferiores aos seus equivalentes de classe “grande” T, mas os microcircuitos tradicionais não resistem à concorrência. Portanto, não é de surpreender que na última exposição em Las Vegas tenha sido apresentado um grande número de novos tipos de gravadores e amplificadores de rádio. Qual é o segredo do método? Usando tecnologia patenteada Processamento Digital de Energia(TM). Nos materiais da empresa, muito texto é dedicado a esta tecnologia, mas, por razões óbvias, há muito pouca informação útil. O segredo contém não apenas os detalhes, mas também o próprio princípio do processamento de sinais. Se deixarmos de lado a retórica, tudo se resume a dois processos interligados - “predição” (processamento preditivo) e “transformação adaptativa” (processamento adaptativo de condicionamento de sinal).Vamos tentar descobrir “como eles ficam mais fortes aqui”. Padres e videntes têm feito previsões desde tempos imemoriais, com vários graus de sucesso. No nosso caso, você pode descobrir o nível do sinal sonoro de duas maneiras:
A julgar pelo fato de que a faixa dinâmica mesmo dos amplificadores integrados excede 100 dB, a amplitude do sinal é calculada com precisão. Por que você precisa saber disso? Amplificadores de classe T Não há taxa de amostragem fixa - ela muda continuamente em uma largura de banda de até 1,5 MHz de acordo com o algoritmo de "conversão adaptativa". Os dados iniciais são a amplitude do sinal e a taxa de sua mudança. Aumentar a taxa de amostragem melhora a qualidade do som e simplifica o design do filtro de saída. Só podemos adivinhar a essência do algoritmo de processamento. Além do acima exposto, a conversão adaptativa também pode incluir feedback negativo interno - digital ou analógico. Com base nisso, pode-se supor que a base Processamento Digital de Energia(TM) uma das variedades de modulação delta é usada. Difere da largura de pulso tradicional porque não é o valor absoluto do sinal que é transmitido, mas sua mudança em relação ao estado anterior (daí o “delta” no nome). O feedback negativo faz parte geneticamente, e a “previsão” também ocorre... A Tripath Technology produz microchips diretamente. Um número significativo de componentes diferentes é produzido, incluindo módulos amplificadores prontos. Todas as funções de processamento de sinal estão concentradas em um único chip com um mínimo de componentes externos. Os amplificadores de baixa e média potência são fabricados em design integrado. Em amplificadores de alta potência, o estágio de saída é feito de componentes discretos. O filtro LC de saída é montado separadamente em todos os casos. E para ilustrar o que foi dito, aqui vão alguns números:
Publicação: www.bluesmobil.com/shikhman
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