Amplificador de clase AB explicado: ventajas, desventajas, eficiencia y cómo elegir uno

¿Qué es un Amplificador clase AB ?

La clase AB es una topología de amplificador lineal push-pull en la que dos transistores de salida complementarios conducen durante poco más de la mitad del ciclo de la señal. La superposición entre las mitades positiva y negativa elimina la muesca de cruce que es la principal debilidad del funcionamiento puro de Clase B, mientras que la corriente de polarización se mantiene lo suficientemente baja como para que la eficiencia se mantenga muy por encima de la Clase A. El resultado es un sonido analógico limpio con una penalización térmica muy práctica.

Cómo funciona el ángulo de conducción

Piense en un único ciclo de una onda sinusoidal de audio. En una etapa de Clase A, el transistor de salida conduce los 360 grados completos. En una etapa de Clase B, el dispositivo positivo conduce un medio ciclo y el dispositivo negativo conduce el otro, aproximadamente 180 grados cada uno, lo que ahorra energía de polarización pero produce una brecha visible cuando la señal cruza cero. Una etapa de Clase AB está polarizada de modo que cada dispositivo conduzca entre aproximadamente 180 y 220 grados, dependiendo de la configuración de la corriente de reposo. Debido a que ambos dispositivos permanecen ligeramente activos en el cruce por cero, uno se pasa al otro sin problemas. Según la descripción general de Wikipedia sobre las clases de amplificadores de potencia, la Clase AB y la Clase D han dominado el mercado del audio desde al menos 2010, siendo la AB la preferida siempre que la distorsión y la linealidad importan más que la eficiencia bruta.

Por qué es importante el punto de sesgo

La corriente de reposo de una etapa de Clase AB la establece la red de polarización, normalmente un multiplicador VBE o un transistor de polarización dedicado montado en el mismo disipador de calor que el par de salida. Si lo ajustas demasiado bajo, el escenario se desplazará hacia la Clase B, que funciona más fría pero produce una distorsión cruzada audible. Si lo pones demasiado alto, el escenario se acerca a la Clase A, con un sonido hermoso pero con una corriente inactiva alta que calienta el disipador de calor incluso en silencio. Un módulo bien diseñado mantiene la polarización estable a través de la temperatura, razón por la cual el diseño térmico de la etapa de salida y el disipador de calor es inseparable de la clase de amplificador.

Clase AB versus Clase A, B y D: las compensaciones prácticas

Aquí está la clasificación que importa para una decisión de compra: La Clase A tiene un sonido limpio pero ineficiente, la Clase B es eficiente pero está demasiado distorsionada para el audio, la Clase D es eficiente y compacta pero agrega artefactos de conmutación y la Clase AB es el compromiso que funciona mejor en la más amplia gama de aplicaciones de altavoces. Si elige una clase de amplificador para un nuevo diseño o una actualización, la Clase AB rara vez es la elección equivocada por debajo de unos pocos cientos de vatios por canal.

Considere un fabricante que construye un altavoz PA activo de 100 W. La ruta Clase AB necesita un transformador más grande, más disipador de calor y un gabinete más pesado. La clase D ofrece la misma salida con una fracción del calor, pero la calidad del filtrado de entrada, la conexión a tierra y el filtro de salida ahora decide el sonido. Para monitores de estudio y amplificadores de instrumentos, la elección suele recaer en AB porque su comportamiento al borde del recorte es más indulgente y musical.

Leer las ventajas y desventajas de su orador

Cifras de eficiencia en torno a las cuales puede planificar

La eficiencia controla directamente el tamaño de la fuente de alimentación y la masa del disipador de calor. Para 100 W de salida continua, una etapa Clase A con una eficiencia del 25 % disipa aproximadamente 300W de calor, una etapa Clase AB con una eficiencia del 55 % disipa aproximadamente 82W y una etapa Clase D con una eficiencia del 88 % disipa aproximadamente 14W. Esta es la razón por la que los amplificadores Clase AB siempre se sienten más pesados: el metal está haciendo un trabajo real.

Ventajas y desventajas: lo que realmente obtienes

Para la mayoría de los altavoces autoamplificados, amplificadores de instrumentos y diseños de alta fidelidad, La Clase AB sigue siendo la forma más fácil de lograr un sonido natural sin pagar la factura de ingeniería de la Clase D. Los dos costos reales son el calor y el peso.

Donde gana la clase AB

• Baja distorsión cruzada sin circuitos de corrección complejos
• Comportamiento estable en cargas de altavoces reactivas, sin necesidad de filtro de salida
• Recorte indulgente que suena menos áspero cuando se conduce a toda marcha
• Topología simple y reparable que la mayoría de los técnicos de servicio conocen bien
• Piso de bajo ruido cuando se combina con un suministro de transformador lineal

Dónde te cuesta la Clase AB

• Una eficiencia del 45 al 65 % significa que del 35 al 55 % de la energía de entrada se convierte en calor en niveles moderados.
• Disipadores más grandes, transformadores más pesados y gabinetes más grandes
• La producción continua de alto nivel requiere protección y gestión térmica deliberadas

Donde los amplificadores de clase AB siguen siendo la primera opción

Todavía se puede encontrar Clase AB en monitores de estudio profesionales, gabinetes superiores de megafonía de tamaño mediano, amplificadores de guitarra de alta gama y muchos amplificadores integrados domésticos. Su factor de amortiguación en los parlantes de graves suele ser mayor que el de un diseño promedio de Clase D, lo que brinda un comportamiento de baja frecuencia estricto y controlado. Debido a que el sonido se degrada gradualmente cuando se sobrecarga, la Clase AB a menudo se describe como más musical en situaciones reales de interpretación y canto.

Para los diseñadores, trabajar con una etapa de potencia conocida hace que el resto del sistema sea predecible. Esta es una razón Los módulos amplificadores de audio mejoran la calidad del sonido en los sistemas de altavoces. principalmente a través de una linealidad consistente y una amortiguación estable en lugar de especificaciones llamativas. Una pregunta separada pero igualmente práctica es cómo responden los módulos amplificadores a diferentes impedancias de los altavoces ; Los diseños de Clase AB normalmente se mantienen estables a 4 u 8 ohmios si la fuente de alimentación y la protección tienen la clasificación correcta. Antes de seleccionar cualquier tablero, también ayuda revisar Qué contiene realmente un módulo de audio en un altavoz autoamplificado , por lo que las funciones de etapa de potencia, etapa de preamplificación y DSP se eligen como un sistema coherente.

Construcción de un altavoz amplificado alrededor de la clase AB: combinación del módulo frontal

Una etapa de salida es sólo la mitad del amplificador. El módulo frontal controla ganancia, ecualización, mezcla y protección, las funciones que los usuarios realmente tocan. Cuando una etapa Clase AB es parte de un altavoz autoamplificado, un módulo funcional analógico suele ser la ruta más directa, porque no agrega latencia, cuesta poco y se puede ajustar con potenciómetros simples.

Para un diseño de dos vías o de rango completo con una etapa de salida Clase AB, el Módulo de control de ecualizador de graves y agudos pl1 para amplificadores Clase AB ofrece una configuración de tono sencilla además de una salida de mezcla. Si el altavoz incluye además entrada de micrófono, habitual en PA portátiles y altavoces de instalación, el Módulo de entrada de línea y micrófono balanceado pl35 con ecualizador gráfico de 5 bandas Agrega acondicionamiento de canales y un ecualizador musical de 5 bandas. Para un mezclador autoamplificado simple o un altavoz de columna, el Ecualizador gráfico pl3 de 5 bandas con módulo de efectos de micrófono. combina EQ y eco en una placa compacta.

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Estos módulos están diseñados para sistemas amplificadores de Clase AB porque asumen una etapa de entrada lineal y limpia con impedancia predecible. Aún es necesario seleccionar la etapa de potencia, el transformador y el disipador de calor para el nivel de salida objetivo y el tamaño del gabinete. Para productos de mayor potencia, muchos fabricantes pasan a etapas de potencia de Clase H con suministros lineales cuando desean preservar el carácter analógico en una mayor salida, o a módulos de Clase D con suministros resonantes LLC cuando el peso y el calor son los factores limitantes.

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