Como próximo tópico em nossa série explicando especificações de amplificadores, veremos as informações de resposta de frequência que os fabricantes fornecem e explicaremos como interpretar esta informação. Na mais simples das afirmações, a especificação de resposta de frequência lhe dirá sobre os limites de baixa e alta frequência do amplificador com base em seu design. Como com todas as especificações que olhamos, a informação fornecida é tão reveladora quanto a informação que pode estar faltando na página de especificação. Vamos mergulhar e dar uma olhada.
Vamos dar uma olhada em um bom amplificador com uma especificação de 4 Hz a 50 kHz. Neste exemplo particular, não há tolerância fornecida, então não sabemos se esses limites de baixa e alta frequência representam uma tolerância de 1dB ou 3dB. Vamos ligar o amplificador e ver o que podemos descobrir.
Conectado à nossa interface digital e banco de resistores de carga, o amplificador mostra uma resposta de frequência de -1 dB de 8,21 Hz na extremidade inferior e 48,7 kHz no topo. Permitindo uma tolerância de 3 dB, a medição é 4,36 Hz na parte inferior e acima do limite de medição de 96 kHz do meu equipamento no topo.
Em resumo, esta informação nos diz que este amplificador não afetará dramaticamente a resposta do seu sistema de áudio em qualquer lugar no espectro audível, e bem além.
Vários fatores governam a resposta de frequência de um amplificador. Fora de uma discussão do design do circuito e componentes usados para o amplificador, o que a maioria das pessoas percebe é que o sistema de alto-falantes que você conecta ao seu amplificador pode afetar seu desempenho. No laboratório, usamos cargas resistivas. No mundo real, alto-falantes adicionam um nível de reatância indutiva que se opõe ao fluxo de corrente CA e afeta a resposta de frequência. Quando você adiciona uma rede de crossover passiva, a carga agora inclui reatância capacitiva. Em última análise, mesmo em uma rede de crossover passivo de duas vias simples, a carga que o amplificador vê varia muito dependendo da frequência.
Entrei em contato com John Atkinson, editor da revista Stereophile, e pedi permissão para recriar sua rede de simulação de alto-falante reativa. Seu uso de uma carga reativa para teste de resposta de amplificador foi o resultado de um artigo da Audio Engineering Society por Eric Benjamin intitulado "Audio Power Amplifiers for Loudspeaker Loads". Atkinson consultou Ken Kantor da NHT e International Jensen na rede passiva, e o resultado foi uma versão da rede que você vê abaixo.
O propósito desta rede é apresentar diferentes impedâncias ao amplificador em diferentes frequências para avaliar seu desempenho. A rede replica o que um amplificador veria ao alimentar um alto-falante de estante selado de duas vias com impedância nominal de 8 ohms. Criei esta rede com a ajuda de Frank Fabian na The Speaker Shop em Toronto. A loja dele tem um suprimento impressionante de capacitores, resistores e indutores em estoque. Se você tem um alto-falante doméstico que precisa de reparo ou reconing, ele é o homem para falar!
O próximo passo foi repetir a medição de resposta de frequência do nosso amplificador de referência usando uma carga de 4 ohms, uma carga de 2 ohms e nossa carga reativa para demonstrar o quanto de efeito há na resposta.
Como você pode ver, há uma pequena mudança na resposta de alta frequência deste amplificador dependendo da impedância da carga. O amplificador inclui alguns chokes de filtro nas saídas como parte de seu design de fonte de alimentação de tensão variável. A diferença entre o traço de 4 ohms e o traço reativo é 0,85 dB a 20 kHz.
Nosso amplificador de referência é exatamente isso – um amplificador de alta qualidade que soa incrível. Então, o que acontece quando você realiza esses mesmos testes em um amplificador barato? Vamos ver!
Nosso amplificador barato faz um trabalho razoável com as cargas resistivas, caindo 1dB em torno de 16kHz no topo e abaixo de 10 Hz na base. O traço vermelho mostra que há alguma ênfase entre 2 e 3 kHz causada pelas características indutivas da rede de filtro passivo. Essa ênfase seria audível? Isso dependeria do seu nível de obsessão. Você pode ouvir a diferença de alguns décimos de dB ao ajustar um EQ.
Como mencionamos, os pequenos filtros na saída do nosso bom amplificador resultaram em uma mudança mensurável na resposta de frequência entre as cargas variáveis. O que acontece quando medimos um amplificador Classe D que usa filtros grandes nas saídas?
Aqui podemos ver que há um pico de meio dB em torno de 3 kHz e mais de 2 dB de saída adicional a 20 kHz em comparação com o nível de referência de 1 kHz. Comparado a uma carga puramente resistiva, o pico a 20 kHz é 3,5 dB mais que uma carga resistiva de 4 ohms e cerca de 7 dB mais alto que 2 ohms. Se você já se perguntou por que amplificadores Classe D soam diferentes de um Classe AB de alta qualidade, esta é uma das razões.
Para a maioria das aplicações, você pode ignorar as medições de resposta de frequência dos amplificadores que você escolhe. A maioria será adequadamente plana de 20 Hz a 20 kHz. Se você planeja acionar uma carga de baixa impedância (drivers de baixa impedância ou muitos drivers conectados em paralelo), a impedância adicionada reduzirá dramaticamente o desempenho de alta frequência de um amplificador Classe D.
Se você está planejando construir um sistema de áudio que seja verdadeiramente pronto para áudio de alta resolução, e capaz de reproduzir sinais de áudio além de 20 kHz, você vai precisar fazer algum dever de casa. As chances são de que você vai querer um amplificador Classe AB para os tweeters, no mínimo.
Finalmente, projetar um sistema de áudio que use filtragem ativa ajudará a reduzir as variações de impedância causadas por crossovers passivos.
Se você precisa de ajuda para escolher um amplificador para seu sistema de áudio automotivo, visite seu revendedor especializado em eletrônica móvel local e converse com um de seus especialistas em produtos.
Confira outros artigos em nossa série sobre Entendendo Especificações.
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