CURSO DE SOM AUTOMOTIVO – AULA 5

APLICANDO AS DEFINIÇÕES

- A expressão (1.4) nos revela que o slew-rate é uma função a duas variáveis e estas variáveis estão intimamente relacionadas a dois fatores essenciais em amplificadores:
1. A máxima amplitude do sinal.
2. A maior freqüência possível (ou largura de banda). Essas dependências podem ser facilmente relacionadas pela expressão (1.4).

- É necessário que os circuitos elétricos que irão processar o sinal sejam capazes de manipular essas variações no tempo, mais precisamente, que eles sejam suficientemente rápidos para não alterarem o sinal original. Na figura 6 podemos ver como um sinal é modificado por um circuito que possua um slew-rate inferior ao do próprio sinal.

Caso a taxa de variação do sinal a ser amplificado/processado seja maior do que a taxa máxima de variação do circuito, teremos o que se usualmente se chama de distorção por limitação do slew-rate. A forma original da onda tende a um formato triangular, como pode ser visto na figura, e componentes que não existiam no sinal original irão se somar e aparecer na saída. A superposição (combinação linear) da fundamental com os componentes harmônicos irão formar a onda distorcida e esta pode ser extremamente desagradável para os ouvidos. A condição para que isso não ocorra

- Internacionalmente, adota-se como um bom padrão de engenharia uma SR quatro vezes superior ao que seria matematicamente necessário.

Não mostraremos aqui porque os circuitos amplificadores são limitados em termos de taxa de variação. Esta análise exige alguma teoria de circuitos elétricos e não é nossa intenção no momento.
- Ao invés disso, vamos apontar as conseqüências mais diretas desse tipo de distorção e a importância de se ter valores apropriados de slew-rate, a fim de evitar esses transtornos.

Essencialmente, as necessidades não serão sempre as mesmas já que, como vimos, a SR exibe uma
dependência com a amplitude máxima e com a freqüência máxima a ser respondida pelo amplificador (ou outro equipamento qualquer de áudio). Veremos alguns exemplos

Exemplo 1:
- Um amplificador tem que responder, para que atinja sua potência máxima, a uma amplitude de 10Vp e possui uma SR = 0,5V/us. Qual a maior freqüência com que ele poderá trabalhar sem exibir distorção por limitação de slew-rate?

A condição é dada por (2.1):

E podemos manipular (1.4) para obter
onde as dimensões são:
slew-rate em Volts/microsegundo: [SR] = V/us,
amplitude máxima = tensão de pico em Volts: [Vp] = V
e freqüência em Hertz: [f] = Hz.
O fator 10^6 que aparece no numerador é necessário para que se possa exibir o resultado nas unidades usuais. Inserindo estes valores em (2.2), obtemos:

Vemos assim que esse amp não poderá responder (em 10Vp) a nenhum sinal com freqüência maior do que 7,96kHz sem sofrer distorção. O procedimento inverso também é válido, pois podemos fixar a largura de banda que julgarmos conveniente e calcular qual a amplitude máxima teríamos disponível, sem distorção, na saída. Manipulando (2.2), obtemos:

Supondo que uma largura de banda de 20kHz nos seja apropriada. Assim como antes, inserimos os valores em (2.3) para obter:

- Não podemos utilizar este amp com uma tensão de saída maior do que 3,98Vp, sob pena de existir distorção no sinal de saída; isto é claro, se quisermos utilizá-lo até uma freqüência de 20kHz.
Vamos agora aplicar estes resultados a amplificadores típicos do áudio profissional.


Exemplo 2:

- Um amp de 1.000Wrms/canal @ 2W será utilizado num trabalho full-range, com banda passante de 20kHz. Qual a slew-rate necessária?

Se ele desenvolve 1.000Wrms @ 2W, então devemos calcular a amplitude máxima de um sinal de teste senoidal presente em sua saída. Manipulando a lei de Ohm, obtemos:

No entanto a tensão assim obtida é a tensão eficaz ou rms. Nesse caso, nos interessa a tensão de pico (lembrando que as tensões medidas em multímetros comuns sempre são exibidas em valores rms, para um sinal permanente senoidal). Assim devemos multiplicar o resultado por (2)1/2.

Inserindo os dados, obtemos:

Utilizando diretamente (1.4)

e inserindo os valores, obtemos:

Internacionalmente, é recomendado que esse valor mínimo seja multiplicado por 4, obtendo assim: 31,7V/us, mas acredito que o dobro já seja o suficiente para garantir total ausência de distorção por limitação de slew-rate, assim ~15V/us já seria um ótimo valor.

- Através destes exemplos fica claro que slew-rate não é uma especificação do tipo “quanto mais, melhor”, basta termos um valor coerente com a aplicação a que se destina o amp (função da amplitude máxima e da freqüência máxima). Um eventual acréscimo não carecerá de qualquer significação[2].

- Tabelas poderão ser elaboradas pelos leitores a fim de verificar a melhor faixa de atuação de seus amps, bem como conferir as especificações de um novo equipamento a ser adquirido, para certificar-se que o mesmo se adequará as suas necessidades. Para tanto, basta utilizar as fórmulas que foram aqui deduzidas, consultar os exemplos resolvidos e praticar um pouco de matemática.

- Para finalizar, devo acrescentar que verifiquei, ao longo de algum tempo, que em alguns comerciais e artigos envolvendo amplificadores tem-se dito que um certo amp possuía um alto slew-rate por empregar uma baixa (ou alta) taxa de realimentação negativa. Esse argumento, naturalmente, não possui o menor fundamento. Neste artigo não daremos uma demonstração rigorosa (quem sabe num artigo futuro), mas podemos, qualitativamente, analisar o fato.

- A realimentação negativa não tem como interferir na taxa de variação ou na largura de faixa para grandes sinais[4]. Até que a tensão de saída varie, não há sinal de realimentação e nenhum benefício (ou sacrifício) devido à realimentação negativa pode ser obtido. Esse simples raciocínio pode ser reforçado com a idéia de que a malha de realimentação só pode amostrar um evento que já ocorreu! Assim a realimentação negativa, tão necessária em outros aspectos, tem pouca influência no domínio temporal.