Amplificadores são circuitos eletrônicos que aumentam a força dos sinais. Existem centenas de projetos de amplificadores, que vão desde circuitos simples de um transistor até sistemas digitais elaborados. Um amplificador de potência e um amplificador de voltagem representam dois projetos que fortalecem os sinais de maneiras diferentes. Compreender a diferença entre voltagem e potência e suas aplicações ajuda a selecionar o tipo de amplificador correto para um projeto.
Tensão e potência
A voltagem de um circuito é a energia por trás das cargas elétricas que fluem através de fios e componentes. O volt é a unidade padrão de voltagem, definida como a diferença de energia potencial em uma resistência de um ohm, que produz um fluxo de corrente de um ampere. Quanto maior a energia, maior a voltagem. Quando você multiplica a tensão pela corrente, obtém a potência do circuito, que é expressa em termos de watts: um watt é um volt vezes um ampere. Potência é a taxa na qual um circuito fornece energia - circuitos que lidam com mais voltagem e corrente produzem mais watts de potência.
Conceitos de amplificador
Você pode pensar em um amplificador como uma válvula controlada por um sinal de entrada. Conforme a curva da onda do sinal aumenta, uma válvula conectada a uma fonte de tensão independente se abre, passando mais da tensão para a saída. Quando a onda diminui, a válvula fecha e a saída vê menos tensão. A saída, embora proporcionalmente maior, é uma imagem espelhada da entrada. Você usa um amplificador para aumentar a tensão ou potência de um sinal de entrada fraco. Se a potência do sinal for fraca, use um amplificador de potência. Se a voltagem for pequena, você a multiplica por um amplificador de voltagem.
Potência, eficiência e calor
Como nenhum circuito é 100% eficiente, um amplificador desperdiça parte de sua energia na forma de calor. A eficiência de vários projetos de amplificadores varia de cerca de 20% a 90% ou melhor; um amplificador de 80% de eficiência que consome 100 watts, desperdiça 20 watts como calor. Embora os amplificadores de tensão também tenham esse problema, é um problema maior com os amplificadores de potência. Um amplificador de potência usa componentes robustos, ventiladores de resfriamento e outras estratégias para evitar o superaquecimento.
Componentes
Um transistor combinado com alguns resistores e capacitores atua como um amplificador simples. Alguns circuitos usam tubos de vácuo para amplificação de potência ou voltagem. Amplificadores operacionais, ou op-amps, são circuitos integrados que fazem excelentes amplificadores de voltagem; no entanto, eles são muito pequenos para serem bons amplificadores de potência. Os amplificadores de potência usam transistores de grande porte e outros componentes para lidar com o calor extra sem queimar. Os transistores de potência vêm em caixas de metal robustas que conduzem o calor para longe do dispositivo. Os amplificadores de tensão usam transistores plásticos menores que funcionam em temperatura ambiente.
Ganho
Todos os amplificadores fornecem uma certa quantidade de ganho ou fator de amplificação. Por exemplo, um amplificador de voltagem com ganho de 100 produz uma saída de 1 volt para uma entrada de 10 milivolts. O ganho também é medido em decibéis ou dBs; a classificação em decibéis é o logarítmico comum do fator de ganho multiplicado por 10. O logarítmico comum de 100 é 2; multiplicá-lo por 10 resulta em 20 dB. Embora os amplificadores de potência também tenham ganho, os designers normalmente os classificam pela potência máxima de saída. Aqui, a "raiz quadrada média", ou classificação RMS, é o valor mais conservador, seguido pela média e pelo pico. A classificação RMS dá uma ideia clara da saída do amplificador ao longo de vários minutos; a classificação de pico é uma medida de capacidade momentânea.
Formulários
A maioria dos amplificadores de potência aciona alto-falantes e fones de ouvido, pois é preciso potência para elevar os alto-falantes a níveis de audição confortáveis. Os transmissores de rádio também usam amplificadores de potência para fornecer um sinal forte à antena de transmissão. Os amplificadores de tensão funcionam melhor para aumentar os sinais muito fracos; eles não têm energia suficiente para acionar os alto-falantes. Seu telefone celular contém dois amplificadores: um amplificador de voltagem para captar os sinais de rádio do celular e um amplificador de potência para acionar o alto-falante do telefone. Um receptor estéreo também possui dois amplificadores pelo mesmo motivo.
