¿Los amplificadores de puente afectan su sonido?

Hay dos fuentes de distorsión en todos los amplificadores de potencia.

• (advertencia: utilizaré argumentos de "agitar las manos" para evitar que las matemáticas se interpongan en el camino para que algunos entiendan)

  • 1) Recorte de tensión "clipping duro" armónicos muy notables (ignorar por ahora)

  • 2) Ganancia actual "recorte suave" por reducción rápida en hFE

Para una herramienta interactiva en vivo, seleccione esta aplicación java.

• seleccione Cuadrado o sinusoidal, marque las casillas para Mag / phase & Registro
• modifique la ola con asimetría, con los clics del mouse / mouse y observe los armónicos creados
• escúchalo marcando la casilla de sonido [x] y escúchalo

2) continúa

• este umbral depende de Rce cuando Vce ~ < = 2V

  • Rce = pendiente Vce / Hielo incremental debido a la saturación

  • donde hFE se acerca al 10% de hFE lineal máxima o cerca de 10

    • a medida que la hFE reduce rápidamente, la THD aumenta rápidamente o el límite de distorsión suave
    • la distorsión incluye distorsión armónica (HD), distorsión de intermodulación, IMD
    • donde THD = IMD + HD (distorsión armónica total)
    • IMD tiene el efecto de productos analógicos espurios con sum & diferencia f.out = f1 y f2 produce algunos f1 +/- f2, +/- 2f2 etc.

    : la mezcla de todas las frecuencias se debe a los efectos de modulación de ganancia de la reducción de hFE

    • afortunadamente, todo este THD se puede reducir con un Vcc o BRIDGING más grande
    • a menos que se acerque al límite actual del controlador con una carga Z muy baja
    • la retroalimentación negativa de la etapa de potencia ayuda mucho, pero no es perfecta
    • por ejemplo Ganancia de bucle abierto de 40dB con ganancia de bucle cerrado de 20dB en la etapa final
    • reduce THD en 20dB
    • demasiada ganancia de bucle abierto en el amplificador de potencia provoca el cambio de fase
    • el cambio de fase con retroalimentación negativa causa inestabilidad
    • luego, al igual que Op Amp, requiere integración y una limitación significativa del ancho de banda
    • por lo tanto, los amplificadores de potencia siempre tienen una ganancia de voltaje de bucle abierto baja pero una ganancia de corriente muy alta

    • los diseños de alta linealidad para ganancia simétrica se logran mediante mejores espejos actuales o fuentes de corriente constantes compartidas para sesgo en los lados +, en cualquier etapa de salida complementaria.

    • la asimetría para ondas positivas y negativas (amplificada por la etapa de salida del controlador + ve y -ve con diferentes partes) también es un contribuyente importante

    • si la ganancia de corriente en la onda + es diferente a la oscilación negativa, entonces una carga Z baja producirá diferentes voltajes de voltaje o potencia

: esta asimetría aumenta el THD

ejemplo;

• Sabemos que una onda cuadrada perfecta es 50:50 simétrica
• pero como recuerdo 49:51, el 2do armónico va desde el infinito en teoría hasta -23dB aproximadamente o casi el 1% de THD
• Solía ser capaz de medir el error del ciclo de trabajo de onda cuadrada con cualquier precisión al correlacionar el nivel del 2º armónico con la asimetría
  • esto es crítico para los demoduladores de AM y los separadores de datos de HDD para recuperar datos de alta velocidad sin error de simetría ya que esto se agrega a la tasa de errores de bits .

  

• lo mismo sucede con los amplificadores de potencia con una onda sinusoidal con un error de simetría hFE, excepto que el error se llama THD
  

Cuando el voltaje se duplica, la corriente se duplica y la asimetría y el THD se aceleran rápidamente cuando la corriente de CA se aproxima a la corriente de polarización de CC de Clase AB (amplificando aún más la diferencia en la ganancia de corriente de CA)

• ¿Cuándo ocurre esto?

  • Cuando Vce se acerca a 2V o menos, hFE cae dramáticamente en un 50 a 80%, lo que produce una distorsión, pero la ganancia de retroalimentación negativa del voltaje de 20 dB reduce esta distorsión en un 90% hasta que la ganancia de corriente se ve afectada por la saturación de Vce. (Vce < 2V)

  • en un amplificador para automóvil de 12V, esto se aplica a los conductores de 12V y tierra, lo que reduce significativamente el swing de salida disponible.

  Por lo tanto,
  • el puente duplica la variación de voltaje de salida disponible, pero también duplica las sumas de asimetría actuales y actuales, y multiplica, pero se aproxima más rápidamente a los límites de corriente.

Si la ganancia de corriente alterna fuera perfectamente simétrica y constante, no habría distorsión. Es por eso que los amplificadores de tubo de vacío con voltaje muy alto eran "ultra-lineales" y populares entre algunas personas cuando se mantenían dentro de los "límites", (que es otra historia para la limitación suave de los transformadores)

La consideración más importante es: ¿qué tan bien puede cada amplificador controlar la mitad de la impedancia nominal?

Por ejemplo, uno de sus circuitos de ejemplo muestra un amplificador con puente que controla 8 ohmios: ¿qué tan bien funciona cada puente de medio puente con 4 ohmios?

Si mantiene su voltaje de salida total en la mitad de la impedancia, doblando su potencia de 5W (8 ohmios) a 10W (4 ohmios), sin ningún aumento en la distorsión, el amplificador puenteado sonará bien alimentando 20W a 8 ohmios.

Pero si su salida no se duplica, o la distorsión aumenta a una impedancia más baja, eso es exactamente lo que oirá en el amplificador de puente (solo 3dB más alto).

Y si el parlante tiene solo 4 ohmios como muchos parlantes de audio para autos, entonces la pregunta es, ¿qué tan bien puede cada amplificador manejar 2 ohmios?