UMA BREVE HISTÓRIA DOS AMPLIFICADORES DE ÁUDIO

Desde que o Dr. Lee De Forest inventou o amplificador de áudio em 1909, a partir de sua também recém-inventada válvula triodo, os amplificadores empregaram técnicas analógicas para converter a energia proveniente da rede elétrica ou de baterias em som. Estas técnicas atingiram seu auge nos anos 1970-80 e foram capazes de obter reprodução sonora com um grau de fidelidade bastante alto, mas as custas de grandes perdas de energia, ou seja, um grande aquecimento.

Nos mais avançados amplificadores lineares, ou dissipativos, um rendimento global (fonte de alimentação + etapas de áudio) de apenas 40%, isso mesmo - 60% da energia perdida em calor, é considerado bom!

As fontes de alimentação, partes essenciais em qualquer amplificador de áudio, evoluíram a partir dos volumosos transformadores e retificadores a válvulas até as modernas fontes chaveadas – estas, que existem desde o século 19, tiveram o seu desenvolvimento alavancado pelo início da era espacial, com os programas americanos Gemini e Apollo, onde introduziu-se o conceito de conversão de potência de forma eficiente, com pouco desperdício de energia.

Como uma natural consequência das fontes chaveadas, os princípios do amplificador de áudio chaveado, ou classe-D, foram citados em 1947, mas ele foi efetivamente criado nos anos 1950, pelo Dr. A. H. Reeves, o inventor do Pulse Code Modulation (PCM).

Infelizmente as técnicas disponíveis bem como os dispositivos eletrônicos pré-anos 1970 limitavam muito a sua performance e acabaram tornando-o apenas uma curiosidade. Apesar de todas as dificuldades, houve tentativas de torná-lo comercial, notadamente pela Sinclair Radionics, do Reino Unido, que comercializou um modelo na forma de kit, já em 1964, o Sinclair X-10. Este pioneiro possuía 10W de potência e utilizava transistores bipolares de germânio, que eram naturalmente incapazes de lidar com as altas frequências inerentes ao processo de modulação de forma satisfatória. Como muitos antes dele, foi um produto (muito) à frente de seu tempo...

Com as tecnologias analógicas (classes AB, G, H, Super-A e outras inovações) em alta, não houve interesse comercial na classe-D, apesar de terem feito sucesso em círculos DIY (do-it-yourself, ou faça-você-mesmo). Porém, para fins de mercado ele permaneceu apenas como um conceito tecnológico a espera de evoluir.

Um salto fundamental nesta evolução foi o desenvolvimento dos transistores de efeito de campo de porta isolada para grandes potências, os famosos Power MOSFETs. Este esforço, em resposta a crescente demanda por fontes chaveadas, permitiu que os primeiros MOSFET´s de potência fossem introduzidos no mercado já no final dos anos 1970.

Com a crescente disponibilidade de transistores mais adequados é claro que houve um “reavivamento” do amplificador classe-D e em meados dos anos 1990 eles atingiram um grau de fidelidade sonora bastante respeitável, já contando com dezenas de diferentes técnicas e soluções, geralmente detentoras de direitos autorais. Muitos dos avanços obtidos nesse período foram publicados pela AES e podem ser encontrados em seu acervo.

Em nosso país um dos pioneiros nesse campo é atualmente um dos titulares da Next Pro, que em 2004-2008 conduziu pesquisas específicas em conversão de potência aplicada ao áudio, culminando na publicação do artigo “O Método FCC de Correção para Amplificadores Chaveados Operando no Esquema Sigma Delta – Resultados Fundamentais” no 4º Congresso da AES Brasil, ainda em 2006.

Por parte desse trabalho também recebeu seu Mestrado em Física pela Universidade Federal de São Carlos. Ao mesmo tempo, ainda em seu antigo emprego, liderou o projeto do primeiro amplificador digital de alta potência com fonte chaveada para uso profissional manufaturado em série no Brasil – considerado um divisor de águas na indústria do áudio brasileiro.

A FILOSOFIA NEXT PRO EM AMPLIFICADORES

A novidade agora seria abordar a fonte de alimentação chaveada e o amplificador de áudio classe-D como um processo único de conversão de potência, tratando-os de maneira unificada do plug AC ao alto-falante! Faz sentido, já que todos os processos de potência ao longo dessa cadeia são chaveados e de grande similaridade. Dentro deste conceito, as etapas de áudio interagem com as etapas de alimentação e vice-versa. Essa é a essência da tecnologia Next Pro: a interação entre processos de conversão de alta eficiência, entre etapas de áudio e de alimentação. Para que pudesse ser plenamente implementada, tal abordagem demandou a construção de modelos matemáticos sofisticados, necessários a avaliação e otimização de sistemas com muitas variáveis dependentes. A essa abordagem unificada demos o nome de Audio Power Conversion.

Parte fundamental do amplificador de áudio, a sua fonte de alimentação tem um impacto enorme na qualidade final do som produzido, bem como sobre a eficiência global. Como um dos principais núcleos tecnológicos da empresa, nossas fontes de alimentação chaveadas utilizam técnicas e recursos avançados tais como o PFC (Power Factor Correction) e técnicas multi-ressonantes. O principal avanço dos conversores multi-ressonantes é o de operar em modulação de frequência (FM, ao invés de PWM) o que diminui drasticamente as perdas por chaveamento, com redução do calor gerado em até 16 vezes! Além de melhorar a emissão de ruídos eletromagnéticos, a estabilidade, a densidade de potência e a confiabilidade do sistema como um todo.

O FCC

O amplificador de áudio chaveado classe-D é o coração do processo Audio Power Conversion, onde a precisão matemática torna-se engenharia de ponta. O método FCC de correção para amplificadores classe-D é um trabalho inédito, desenvolvido em um programa de pós-graduação em Física e proporciona aos amplificadores profissionais uma qualidade de áudio digna de audiófilos.

Ao contrário dos amps classe-D comuns do mercado, que empregam modulação em largura de pulsos (PWM), a técnica FCC emprega modulação em densidade de pulsos - PDM (sigma-delta pulse density modulation). Esta abordagem oferece inúmeras vantagens ao amplificador classe-D; como a correção das não-linearidades do estágio de saída, alto fator de amortecimento, alta rejeição das irregularidades da alimentação, distorção e ruído de fundo extremamente baixos, entre outras. Sem contar que o FCC forma com o estágio de saída um simples e único bloco, onde conversão, amplificação e correção ocorrem em um mesmo processo. Uma solução elegante, simples e robusta.

O resultado final é um som limpo, cristalino, rico em detalhes, com controle sobre os graves muito superior aos amplificadores classe AB – bem como a capacidade de se adequar a diferentes condições de uso. E tudo isso aliado a um aproveitamento sem precedentes, onde mais de 85% da energia retirada do plug AC é entregue aos alto-falantes. Esse aproveitamento global em amplificadores analógicos com fontes não-chaveadas, quando muito, atinge 40%!

E indo além, devido à difícil natureza do programa musical, cuja potência desenvolve grandes valores de curta duração, mas um baixo valor médio, o calor total emitido dos amplificadores Next Pro pode chegar a ser dez vezes menor do que o calor emitido de um típico amplificador analógico de mesma potência.

CYGNUS

Uma marca brasileira de primeiríssima linha, desing futurístico e moderno e que conquistou o público especializado há 3 décadas.

A empresa foi fundada em 1972, originalmente em Buenos Aires – Argentina, e transferida para São Paulo em 1976.

Cygnus Eletrônica do Brasil Comercial e Industrial Ltda.

Rua Bahia, 897 – Higienópolis – São Paulo – SP

Cygnus Eletrônica Ltda.

Rua Antônio Vera Cruz, 199 – Casa Verde Alta – São Paulo – SP

Vejamos aqui alguns de seus equipamentos:

Cygnus – Linha Profissional

* Remote Control Processoir RC800

* Digital AM/FM Stereo Tuner TU800

* Full Control Stereo Preamplifier CP1800

* Stereo Graphic Equalizer GE1800

* Dynamic Noise Reduction Processor NR800

* Four Way Stereo Eletronic Programable Crossover EC400

Após alguns anos de sucesso a marca deixou de existir, alguns ex funcionários abriram uma fábrica com outro nome (UNIC), com projetos parecidos, mas que não durou muito tempo.

Unic Audio

Formada por profissionais com amplo knowhow em projeto de equipamentos de som profissional e larga experiência adquirida em conceituadas empresas do ramo.

Os equipamentos com a marca UNIC oferecem alta qualidade, excelente performance e fino acabamento. São amplificadores de potência, mixers, pré-amplificadores, equalizadores, mesas de som, amplificadores integrados com mixer de microfones para uso em karaokê, e ainda, amplificadores de linha de 70 ou 100 Volts, transformadores, gongo e sintonizador de AM/ FM, destinados à sonorização ambiente de aeroportos, magazines, auditórios, hotéis, escolas, academias de ginástica, igrejas, supermercados, cinemas, etc. E sempre que necessário com o suporte ao projeto do pessoal técnico da UNIC.

Professional High Power Amplifier Cygnus PA-1800D / PA-1800

Especificações Técnicas

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