É difícil não notar que quase todos os fabricantes de áudio automotivo respeitáveis agora oferecem várias soluções de amplificadores ultracompactos. Esses amplificadores são pequenos o suficiente para caber no bolso da sua calça jeans e ajudam a tornar as instalações mais fáceis quando o espaço é apertado. Embora diminutos, eles podem fornecer uma quantidade impressionante de potência para atualizar o sinal para seus alto-falantes de fábrica ou permitir que alto-falantes aftermarket transformem seu sistema de som móvel em uma experiência auditiva incrível. Neste artigo, falaremos sobre como as empresas podem enfiar tanta potência em um pacote tão pequeno e veremos como esses amplificadores diferem de soluções de tamanho convencional.
Embora amplificadores pequenos de empresas como Sony, Soundstream, Rockford Fosgate e Linear Power existam há décadas, a maioria dessas soluções antigas era limitada a cerca de 20 watts de potência por canal.
Um dos primeiros amplificadores compactos modernos de alta potência a deixar sua marca na indústria foi o Alpine Power Pack KTP-455U. Medindo aproximadamente 8 por 2,5 por 1,5 polegadas, este amplificador de quatro canais podia entregar 45 watts reais por canal em cargas de 4 ohms. A Alpine comercializou este amplificador como uma solução facilmente integrada para atualizar um rádio de fábrica ou aftermarket e entregar quase três vezes mais potência aos seus alto-falantes.
Alguns anos depois, a Rockford Fosgate introduziu sua série de amplificadores Boosted Rail Technology. Esses amplificadores usam um design de fonte de alimentação único e criativo que era diferente de todas as outras soluções no mercado. Do ponto de vista de produção de potência, o PBR300X4 de quatro canais podia produzir 75 watts de potência em uma carga de 4 ohms e tinha uma área de apenas 6,75 por 4,25 polegadas.
Avance cinco anos, e existem dezenas de empresas com amplificadores pequenos e de alta potência disponíveis. Você pode escolher soluções de quatro ou cinco canais para atualizar seu sistema de som, e a maioria oferece um amplificador de subwoofer de aproximadamente 300 watts para adicionar graves grandes sem ocupar muito espaço. Vários modelos incluem designs resistentes à água que os tornam ideais para aplicações marítimas, motocicletas e esportes de potência.
O tamanho do amplificador é determinado por dois fatores: quanto espaço é necessário para abrigar os componentes necessários para fazer o amplificador funcionar, e quanto dissipador de calor o design precisa para dissipar calor de forma confiável sob todas as condições.
Um dos maiores avanços tecnológicos que permitiram que os amplificadores se tornassem tão pequenos são os dispositivos de montagem em superfície. Graças a resistores, capacitores, diodos, transistores e microcontroladores subminiatura, circuitos e seus componentes podem caber na metade ou um terço do espaço que costumavam exigir. Pense no seu smartphone — ele tem mais poder de processamento que computadores desktop de 10 anos atrás, mas cabe confortavelmente na palma da sua mão ou no bolso da camisa. Em comparação, os computadores que levaram os ônibus espaciais à órbita rodavam a cerca de 1,2 milhão de instruções por segundo (MIPS) e tinham uma memória total de alguns megabytes. O processador Apple A11 encontrado no iPhone X pode gerenciar 600 bilhões de instruções por segundo. Dito isso, a CPU da Apple não é projetada para lidar com os rigores do espaço sideral e exposição prolongada à radiação — então lembre-se disso se você estiver planejando uma viagem a Marte com nosso amigo Elon Musk.
Os transistores MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) de montagem em superfície usados nas fontes de alimentação desses amplificadores ultracompactos também permitiram que os amplificadores encolhessem dramaticamente de tamanho. Você pode colocar quatro desses dispositivos na ponta do seu dedo, e cada um é capaz de passar 50 amperes de corrente. Trinta anos atrás, um único transistor de 50 amperes seria maior que todos esses quatro dispositivos modernos.
Outra tecnologia que reduziu o tamanho dos amplificadores são placas de circuito multicamadas. Placas de quatro camadas fornecem significativamente mais opções de conectividade entre os dispositivos no circuito e reduzem o espaço necessário para trilhas de sinal.
Finalmente, designs de amplificadores Classe D de alta velocidade ajudam a reduzir o consumo de corrente no estágio de saída do amplificador. Amplificadores de áudio Classe D operam ligando e desligando os dispositivos de saída em velocidades extremamente altas e variando o ciclo de trabalho (períodos ligado vs. desligado) recria a forma de onda de áudio original. Como os dispositivos estão ligados ou desligados, eles gastam menos tempo atuando como um resistor e, subsequentemente, desperdiçam menos energia como calor.
Com qualquer benefício, muitas vezes há desvantagens. Para amplificadores ultracompactos, três limitações precisam ser consideradas: capacidade de resfriamento, recursos e ruído. Como mencionamos anteriormente, encaixar muitas peças em um pacote pequeno é muito mais fácil, graças a dispositivos de montagem em superfície e placas de circuito multicamadas. A desvantagem de um amplificador pequeno é que ele ainda precisa de um dissipador de calor para resfriar os dispositivos de comutação. Se reduzirmos a área do dissipador de calor para um determinado nível de potência, o amplificador será mais propenso a superaquecer quando forçado. Você pode ficar bem por uma ou duas músicas, mas provavelmente não conseguirá tocar no volume máximo em um dia quente de verão no Arizona ou Texas sem que entrem em proteção.
Os recursos incluídos com um amplificador são frequentemente baseados no espaço disponível para controles e interruptores. Se você quer entradas de alto e baixo nível, crossovers passa-alta, passa-baixa e passa-banda ajustáveis, filtros infra-sônicos, soma de sinal, controles de sensibilidade individuais, circuitos de bass boost e controles remotos de nível, você precisa de muito espaço. Em um amplificador ultracompacto, esse espaço simplesmente não existe. Como tal, a maioria desses recursos não será encontrada nesta classe de amplificadores.
Finalmente, precisamos falar sobre ruído. Ruído, ou mais especificamente, relação sinal-ruído (S/N Ratio) descreve quanto ruído de fundo (ouvido como chiado) é adicionado a um sinal de áudio quando ele passa por um dispositivo. A fonte de alimentação e o estágio de saída Classe D de um amplificador produzem muito ruído elétrico de alta frequência. Em um design de amplificador convencional e fisicamente grande, esses circuitos ruidosos podem ser localizados física e eletricamente longe dos estágios de entrada e ganho de sinal sensíveis do amplificador. Quando encolhemos o tamanho de um amplificador em 30%, tudo fica muito mais próximo e, portanto, mais desse ruído é adicionado ao sinal de saída.
Vamos olhar para cinco amplificadores Classe D de quatro canais diferentes para comparar níveis de ruído relativos ao tamanho físico de cada amplificador.
Comparação da Relação S/N de Amplificadores de Quatro Canais
Área do Amplificador Potência / Canal Relação S/N a 1 Watt
Polegadas Quadradas Watts Ponderado A
Amp 1 26,76 50 >68 dB
Amp 2 41,99 70 >70,4 dB
Amp 3 60,41 75 >84 dB
Amp 4 68,07 75 >84 dB
Amp 5 89,03 150 >88,2 dB
Como você pode ver, amplificadores maiores adicionam menos ruído ao sinal de saída. Embora nenhuma dessas especificações seja atroz, você será capaz de ouvir um pouco de chiado dos dois primeiros amplificadores entre as músicas e provavelmente não nos três principais. Claro, o terceiro amplificador tem uma área 50% maior (comprimento vezes largura) que o segundo amplificador, então escolha seu veneno apropriadamente.
Se você está tentando adicionar um amplificador a uma motocicleta ou um side-by-side e encontrar espaço para o amplificador é uma preocupação, então, por todos os meios, escolha um dos muitos amplificadores ultracompactos disponíveis. Dito isso, se você tem um pouco de espaço extra, amplificadores maiores oferecem melhor desempenho de ruído e mais recursos. Neste caso, você obtém uma melhoria audível no desempenho investindo um pouco mais de dinheiro.
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