Circuito amplificador de audio clase D

Tipos de amplificadores de audio Clase D

Los amplificadores de audio Clase D son diferentes de los amplificadores tradicionales. Sus circuitos utilizan conmutación electrónica en lugar de resistencias variables lineales para suavizar la salida. Esto produce una señal modulada por ancho de pulso (PWM), que luego se filtra para reproducir la señal de audio. Las principales ventajas de los amplificadores Clase D son su pequeño tamaño y su eficiencia. La mayoría de los amplificadores tienen al menos un 80% de eficiencia.

• Análogos

  Los amplificadores Clase D analógicos utilizan técnicas de modulación por ancho de pulso (PWM) para controlar el nivel de potencia de salida. Son más asequibles que los amplificadores digitales. Sin embargo, es posible que no tengan el mismo nivel de rendimiento o flexibilidad que los amplificadores digitales. Los amplificadores analógicos se utilizan a menudo en aplicaciones sensibles al coste o donde la funcionalidad básica es suficiente. Algunos ejemplos de métodos PWM son la modulación por densidad de pulsos (PDM) y la modulación sigma-delta.

• Digitales

  Los amplificadores Clase D digitales ofrecen funciones avanzadas y un mejor control de la señal de salida en comparación con los amplificadores analógicos. Utilizan tecnología de procesamiento de señales digitales (DSP) para mejorar la calidad del audio y proporcionar funciones como ecualización, control de rango dinámico y cancelación de ruido. Los amplificadores digitales generalmente producen una mejor calidad de sonido que sus homólogos analógicos.

• Linealidad

  Además de las clasificaciones analógicas y digitales, los amplificadores Clase D también se pueden clasificar en función de la linealidad. Esto se refiere a la capacidad del amplificador para reproducir una señal sin distorsión ni modificaciones. Los amplificadores de linealidad producen una señal de salida limpia y sin distorsión, lo cual es esencial en aplicaciones donde la fidelidad de la señal es crítica, como en los sistemas de audio y las comunicaciones.

  Eficiencia

  Otra forma de clasificar los amplificadores Clase D es en función de su eficiencia. Y por eficiencia, nos referimos a la efectividad general de un amplificador para convertir la potencia CC de la fuente de alimentación a la potencia de salida entregada a la carga. Una alta eficiencia significa que se desperdicia menos potencia como calor. Esto es esencial para los dispositivos alimentados por batería y los sistemas compactos donde la disipación de calor es una preocupación. Los amplificadores de eficiencia consumen menos energía y generan menos calor.

Función y característica del circuito amplificador de audio Clase D

Los circuitos amplificadores de audio Clase D tienen muchas características útiles que mejoran su rendimiento.

• Modulación PWM

  La técnica de modulación por ancho de pulso (PWM) genera una onda cuadrada modulada conmutando los transistores de salida en encendido y apagado. Este método reduce la producción de calor y aumenta la eficiencia. Aunque esta clase de amplificadores puede distorsionar el sonido en comparación con otros, el uso de un filtro de paso bajo puede ayudar a reducir el ruido y mejorar la fidelidad.

• Ganancia variable

  Estos preamplificadores mejoran la calidad de la señal de audio entrante, independientemente de la fuente de sonido, al proporcionar una señal constante al amplificador de potencia. También ayudan a controlar la sensibilidad de entrada del amplificador y aseguran un excelente rango dinámico y relación señal-ruido. Por lo tanto, funcionan con el interruptor de silencio para proteger los altavoces del ruido y mejorar el sonido general del sistema.

• Circuito de protección de entrada/salida

  Los circuitos de protección de entrada/salida evitan que los transitorios o las señales de alta frecuencia dañen los dispositivos de entrada/salida en los amplificadores Clase D. Los transitorios pueden provenir de instrumentistas que tocan la guitarra con un cable eléctrico, una repentina ráfaga de sonido del vocalista o de las ondas. Las altas frecuencias por encima de los rangos de CD también pueden dañar un amplificador. Estos circuitos tienen filtros que reducen la señal antes de que llegue a los transistores de entrada/salida, condensadores que absorben voltaje y limitan la corriente, y diodos que desvían la corriente dañina de los componentes sensibles.

• Alta eficiencia y bajo consumo de energía

  Los amplificadores Clase D son más eficientes que otras clases de amplificadores porque utilizan menos energía y producen muy poco calor. Su buena etapa de salida transfiere la potencia de salida a la carga con poca pérdida de potencia y baja corriente de reposo en la etapa de entrada. Estos amplificadores a menudo funcionan en un estado de conmutación y tienen una buena rechazo de la fuente de alimentación.

• Configuración multicanal

  Estos amplificadores pueden tener dos (estéreo), cuatro, cinco o más canales. El amplificador de dos canales puede tener un modo puente para los canales delantero y trasero y puede combinar dos amplificadores en una sola unidad. El amplificador de cuatro canales, a menudo llamado cuad, puede ejecutar cuatro altavoces separados o dos altavoces delanteros y dos traseros en modo puente. Los amplificadores de cinco canales se pueden utilizar para el cine en casa y funcionan conectando dos a la parte delantera, dos a la parte trasera y un subwoofer. En general, los sistemas de cine en casa utilizan estéreos de dos canales y amplificadores de cinco canales.

Escenarios de circuitos amplificadores de audio Clase D

Los circuitos amplificadores de audio Clase D son versátiles y se pueden utilizar en cualquier lugar en diferentes aplicaciones de audio que requieren una amplificación de potencia eficiente.

• Sistemas de música: en los sistemas de música domésticos habituales, el amplificador de audio Clase D se puede utilizar para impulsar los subwoofers y los altavoces en los sistemas de cine en casa, proporcionando ricas frecuencias de graves y una alta potencia de salida para una experiencia de cine en casa agradable.
• Altavoces portátiles: los altavoces Bluetooth portátiles y las estaciones de acoplamiento utilizan amplificadores Clase D porque son pequeños y proporcionan un sonido de alta calidad para escuchar música o vídeos.
• Audio para automóviles: muchos sistemas de audio para automóviles, como las unidades principales y los altavoces, tienen amplificadores de audio Clase D. También se utilizan en subwoofers para mejorar la frecuencia de graves y proporcionar una mejor calidad de sonido para un viaje agradable.
• Equipo de audio profesional: los amplificadores Clase D se utilizan en equipos de audio profesionales, como sistemas de refuerzo de sonido, mesas de mezclas e instrumentos. Estos equipos de audio requieren una potencia de salida clara y alta para proporcionar un sonido de calidad.
• Instrumentos musicales: las guitarras eléctricas, los bajos, los pianos y otros instrumentos musicales pueden utilizar amplificadores Clase D para proporcionar soluciones compactas y ligeras para la producción de sonido de alta calidad.
• Sistemas de cine en casa: los amplificadores Clase D proporcionan una solución de amplificación multicanal para el sonido envolvente. Estos amplificadores mejoran la salida de audio del cine en casa, lo que lo convierte en una gran solución para los amantes del cine y la música.
• Sistemas de megafonía: los amplificadores Clase D se utilizan en sistemas de megafonía para proporcionar una amplificación eficiente y fiable para salas de reuniones, eventos al aire libre y servicios de emergencia.
• Sistemas de audio multisala: estos sistemas utilizan amplificadores Clase D para alimentar de forma independiente los altavoces en diferentes habitaciones, proporcionando una distribución de audio perfecta en toda la casa.

Cómo elegir circuitos amplificadores de audio Clase D

Un circuito amplificador de audio Clase D puede mejorar muchos tipos de empresas, como las del audio comercial, el mercado de accesorios para automóviles y las industrias de entretenimiento doméstico. Al comprar un circuito amplificador de audio Clase D para aplicaciones específicas, aquí hay algunas características que los compradores de empresas deben considerar:

• Manejo de potencia y compatibilidad de los altavoces

  Busque un circuito amplificador con suficiente potencia de salida para impulsar los altavoces de manera efectiva. Al buscar un circuito adecuado, utilice la potencia RMS del altavoz y la impedancia como referencia. Por ejemplo, si un altavoz tiene una capacidad de manejo de potencia RMS de 50 vatios y una impedancia de 8 ohmios, uno debería buscar un amplificador capaz de entregar 50 vatios o más a una carga de 8 ohmios.

• Relación señal-ruido (SNR)

  Una SNR alta significa que el circuito del amplificador puede producir un sonido más limpio con menos ruido de fondo. Por ejemplo, si un amplificador tiene una SNR de 100 dB, produce un silbido muy bajo con un alto grado de claridad. Un buen valor de SNR a buscar es cualquier valor por encima de 90 dB. Un circuito de alto valor mejorará la calidad de audio general.

• THD (Distorsión armónica total)

  Para garantizar una señal de audio sin distorsión, el THD debe ser lo más bajo posible. Un amplificador con un circuito con un THD del 1% significa que el 1% de la señal de salida está distorsionada. Por otro lado, el 0,01% es mejor que el 0,01% sin distorsión. Al buscar un buen circuito amplificador de audio, los compradores deben buscar un 1% como máximo.

• Trabajo y eficiencia

  Todas las clases de amplificadores son conocidas por su eficiencia al convertir la potencia CC en potencia de audio. Los amplificadores son ideales para dispositivos alimentados por batería, ya que desperdician menos energía. Para aplicaciones de batería y alta eficiencia, un amplificador con Clase D es más adecuado.

• Protección y disipación de calor

  Busque circuitos amplificadores equipados con características de protección como protección contra cortocircuitos, protección contra sobrecorriente, protección contra sobretemperatura y gestión térmica. Estas características prolongarán la vida útil del amplificador y garantizarán su funcionamiento seguro.

• Voltaje de la fuente de alimentación

  Esto afecta la potencia de salida y el margen dinámico. Los voltajes de suministro más altos permiten que el circuito entregue una potencia mayor. Los voltajes de suministro comunes para los amplificadores Clase D incluyen 12 V, 24 V, 36 V y 48 V. Determine el suministro de voltaje del sistema previsto antes de realizar una compra. Asegúrese de que el circuito satisfaga los requisitos de corriente.

P & R

P1: ¿Cuáles son los inconvenientes de un amplificador Clase D?

R1: Los amplificadores Clase D ocasionalmente pueden introducir distorsión y tienen una salida de alta frecuencia que es difícil de administrar para los altavoces.

P2: ¿Cuál es la característica más importante de un amplificador Clase D?

R2: La eficiencia energética de los amplificadores Clase D es notable, incluso a altos niveles de potencia.

P3: ¿Los amplificadores Clase D tienen buen sonido?

R3: La Clase D proporciona una calidad de sonido comparable a otras clases de amplificadores, y si se implementa correctamente, puede ser económica.

P4: ¿Qué utilizan los amplificadores Clase D para producir sonido?

R4: La Clase D utiliza técnicas de modulación PWM o PDM para modular el ancho o la densidad de pulso de la señal de entrada para la codificación.