Potentzia etapa

Audio-anplifikadore bat, potentzia-etapa, potentzia-anplifikadore edo irabazi-etapa izenez ezagutzen den zirkuitu elektroniko mota bat da. Honen funtzioa seinale baten maila handitzea da, eta horretarako sarrerako seinalearen anplitudea handitzean oinarritzen du bere funtzionamendua. Irteerako transistorearen polarizazio-korronteen bidez lortzen du hau (tentsio negatiboa, tentsio positiboa).

Gitarra elektrikoarentzako anplifikadorea

Audio-potentziako anplifikadore bat (edo potentzia-anplifikadorea) potentzia txikiko audio-seinale elektronikoak anplifikatzen dituen anplifikadore elektroniko bat da, hala nola, irrati-hargailuaren seinalea edo gitarra elektriko baten pastilla. Helburua bozgorailuak edo entzungailuak bultzatzeko bezain maila altua izatea da. Audio-potentziaren anplifikadoreak soinu-sistema mota guztietan daude, soinua indartzeko sistemetan, etxerako megafonia- eta audio-sistemetan eta musika-tresnen anplifikadoreetan (gitarra-anplifikadoreetan, esaterako). Azken etapa elektronikoa da audio-erreprodukzio tipiko batean.

Mota honetako kate baten aurreko etapak potentzia baxuko audio-anplifikadoreak dira, eta hainbat zeregin egiten dituzte, hala nola seinalearen aurreanplifikazioa (hori bereziki lotuta dago giradiskoen seinaleekin, mikrofono-seinaleekin eta pastilladun tresna elektrikoen seinaleekin, gitarra elektriko eta baxu elektrikoa, esaterako), ekualizazioa (adibidez, altuen eta baxuen doikuntza), tonu-kontrolak, sarrera-seinaleen nahasketa edo efektu elektronikoen gehitzea, erreberberazioa adibidez. Sarrerak edozein audio-iturri ere izan daitezke, hala nola disko-jogailuak, CD-erreproduzitzaileak, audio digitaleko erreproduzitzaileak eta kasete-erreproduzitzaileak. Audio-potentziako anplifikadore gehienek maila baxuko sarrera horiek behar dituzte, lineakoak direnak.

Audio-potentziaren anplifikadore baterako sarrera-seinalea, gitarra elektriko baten seinalea adibidez, ehunka mikrowatt gutxi batzuk bakarrik neur ditzakeen bitartean, bere irteera watt gutxi batzuetakoa izan daiteke (kontsumorako gailu elektroniko txikientzat, hala nola, erloju-irratiak), etxeko sistema estereo baterako hamarnaka edo ehunka wattekoa, gaueko klub baten soinu-sistemarako milaka wattekoa edo hamarnaka mila wattekoa rock kontzertu baten soinua indartzeko sistema handi baterako. Potentzia-anplifikadoreak unitate independenteetan daude eskuragarri, oro har audio-zale sutsuen (merkatu-nitxo bat) eta soinua indartzeko sistemen profesionalen audiofiloen merkatura zuzenduta, baina kontsumo-produktu elektroniko gehienak audio-produktuek, hala nola erloju-erradioek, estereo eramangarriek eta telebistek, potentzia-anplifikadore txiki samarrak dituzte produktuan integratuta.

HistoriaAldatu

 
De Foresten audio-anplifikatzaile prototipoa, 1914

Audio-anplifikadorea 1912 inguruan asmatu zuen Lee de Forestek, 1907an lehen osagai elektriko anplifikatzaile praktikoa, huts-hodia (edo "balbula" ingelesez), asmatu zuelako. Triodoa hiru terminaleko gailua zen, eta harizpetik plakarako elektroien fluxua modulatu dezakeen kontrol-sareta bat zuen. Huts-anplifikadore triodoa lehen AM irratia [1]egiteko erabili zen. Audio-potentziaren lehen anplifikadoreak huts-hodietan oinarritzen ziren, eta horietako batzuek audio-kalitate nahiko altua lortzen zuten (adibidez, 1947-9ko Williamson anplifikadorea).

Transistoreetan oinarritutako audio-potentziako anplifikadoreak praktikoak egin ziren 1960ko hamarkadaren amaieran transistore merkeen eskuragarritasun zabalaren ondorioz. 1970eko hamarkadaz geroztik, audio-anplifikadore moderno gehienak egoera solidoko transistoreetan oinarritzen dira, bereziki lotura bipolarreko transistorea (BJT) eta metal-oxido erdieroalezko eremu-efektuko transistorea (MOSFET). Transistoreetan oinarritutako anplifikadoreak arinagoak eta fidagarriagoak dira, eta hodi-anplifikadoreek baino mantentze-lan gutxiago behar dute.

MOSFETa, Mohamed Atallak eta Dawon Kahngek Bell Laborategietan asmatua 1959.urtean[2], audiorako potentziako MOSFET batean egokitu zuen Jun-ichi Nishizawak Tohokuko Unibertsitatean 1974. urtean[3]. Potentziako MOSFETak laster fabrikatu zituen Yamahak bere fideltasun handiko audio-anplifikadoreetarako. JVC, Pioneer Corporation, Sony eta Toshiba enpresak ere MOSFET potentzia duten anplifikadoreak fabrikatzen hasi ziren 1974 . urtean. Urte berdinean, Hitachi LDMOS (lateral diffused MOS) argitaratu zuen, potentzia MOSFET mota bat. Hitachi LDMOSen fabrikatzaile bakarra izan zen 1977 eta 1983 artean, eta denbora horretan LDMOSa HH Electronics (V seriea) eta Ashly Audio bezalako fabrikatzaileen audio-potentziako anplifikadoreetan erabili zen, musika eta megafonia sistemetarako erabiliak izanik. D klaseko anplifikadoreek arrakasta izan zuten 1980ko hamarkadaren erdialdean, kostu baxuko eta konmutazio azkarreko MOSFETak izan zituztenean[4]. Transistoreen anplifikadore askok MOSFET gailuak erabiltzen dituzte potentzia ataletan, beren distortsio kurba tutuenaren antzekoa delako[5].

2010eko hamarkadan, oraindik ere badira audioaren zale amorratuak, musikariak (bereziki gitarra elektrikoa, baxu elektrikoa, Hammond organoa eta Fender Rhodes piano elektrikoa jotzen duten musikariak, besteak beste), audio-ingeniariak eta musika produktoreak zeinek anplifikadore balbularrak nahiago dituzten, hauen soinu “beroagoaren” ondorioz.

Diseinu parametroakAldatu

 
Hiru potentzia-anplifikadore rack batean muntaturik.

Audio-potentziaren anplifikadoreak diseinatzeko funtsezko parametroak maiztasun-erantzuna, irabazia, zarata eta distortsioa dira. Horiek interdependenteak dira; irabazia handitzeak, askotan, zarataren eta distortsioaren igoera ez-desiragarriak eragiten ditu. Berrelikadura negatiboak irabazia murrizten duen arren, distortsioa ere murrizten du. Audio-anplifikadore gehienak AB klasean jarduten duten anplifikadore linealak dira.

1970eko hamarkadara arte, anplifikadore gehienek hutseko balbulak erabiltzen zituzten. 1970eko hamarkadan, balbula bidezko anplifikadoreen ordez transistoreetan oinarritutako anplifikadoreak nagusituz joan ziren. Anplifikadore horiek arinagoak eta fidagarriagoak ziren, eta mantentze-lan gutxiago behar zuten. Hala ere, balbulen aurreanplifikadoreak merkatuko nitxoetan saltzen dira oraindik ere, hala nola etxeko fideltasun handiaren zaleak, soinu-ingeniariak eta musika-ekoizleak (balbulen aurreanplifikadoreak erabiltzen dituzte estudioko grabazioetan mikrofonoen seinaleak "berotzeko") eta gitarra elektrikoak, baxu elektriko jotzaileak eta Hammond organoen interpreteak. Gutxiengo batek balbulen aurreanplifikadoreak, balbulen potentzia-etapak eta balbulen efektu-unitateak erabiltzen jarraitzen du. Fideltasun handiaren zale amorratuek eta estudioan zuzeneko soinua egiten duten edo pistak monitorizatzen dituzten audio-ingeniariek distortsio txikieneko anplifikadoreak bilatzen dituzte; bluesa, rock musika eta heavy metal musika bezalako generoetako instrumentista elektrikoek, berriz, balbulen anplifikadoreak erabiltzen dituzte, asko eskatzen zaienean balbula-anplifikadoreek sortzen duten gainmartxa naturala gustatzen zaielako.

D klaseko anplifikadorea, AB klaseko anplifikadoreak baino askoz ere eraginkorragoa dena, kontsumorako elektronikako audio-produktuetan, baxu-anplifikadoreetan eta soinua indartzeko sistemen ekipoetan erabiltzen da,

Modelo bakoitzaren ezaugarri teknikoek anplifikadorearen kalitatea zehaztuko dute:

InpedantziaAldatu

Inpedantzia korronte baten eroapenari edozein gailuk ezartzen dion erresistentzia (oposizioa) da, kasu honetan, korronte alternoa.

Anplifikadore baten sarrera-inpedantziak gutxienez 10 kΩkoa izan behar du. Paraleloan 10 anplifikadore posizionatuz gero, karga osoa  1kΩkoa izateko ematen zaio balio hori.

Moteltze-faktoreaAldatu

Konektatu beharreko bozgorailuaren inpedantzia nominalaren eta anplifikadorearen irteerako inpedantziaren arteko erlazioa adierazten du (irteeran benetan duen inpedantzia elektrikoa).

Zenbat eta moteltze-faktore handiagoa, orduan eta hobeto, baina berrehundik gora, anplifikadorea karga erreaktiboetatik ( hura hautsi ditzaketenak) gaizki babestuta dagoela esan nahi du.

Indargetze-faktorea honako hau da: 200 8Ωren gainean; horrek esan nahiko du anplifikadorearen irteera-inpedantzia erreala 0,04Ωkoa (8/200) dela.

Fabrikatzaile askok baxuentzako moteltze-faktorea barne hartzen dute, eta hori oso baliagarria da badakigulako hori dela erantzuna maiztasun kritikoan. Honela adieraziko litzateke: 150 8ren gainean eta 40 Hzra.

Irteera-potentziaAldatu

Potentzia elektrikoari egiten dio erreferentzia, ez potentzia akustikoari.

Bozgorailuan bezala, gehiegizko distortsionatu edo kalteak jasan aurretik potentzia-etapan sar daitekeen energia-kantitate maximoa da.

Anplifikadorearen gehienezko potentzia inpedantzia jakin baten arabera zehazten da, oro har, 8Ω. Adibidez: 175 W 8Ωren gainean.

Anplifikadorea estereoa bada, kontuan izan behar da potentzia hori kanal bakoitzari edo biei dagokien. Horregatik, zehaztapen teknikoetan, bi ohar hauetako bat gehitzen da:

- bi kanalak elikatuta

- kanalez-kanal.

Sarrerako inpedantzia aldatzeko aukera ematen duten ekipoetan, parametro hori aldatzeak potentzian sartzen dituen aldaketak ere kontuan hartu behar dira. Kasu honetan gertuko hurbilketak egiten dira, inoiz ez dira absolutuak, anplifikadoreen egungo egoeran hori ezinezkoa delako. Horrela, anplifikadore bat badugu, zeinean espezifikazio teknikoetan 175 W agertzen bada 8Ωren gainean, inpedantzia 4 Ωra murrizten badugu, potentzia bikoitza izango da, 350 W (anplifikadore ideal batean, 350 W izan beharko lirateke).


Potentziaren barruan potentzia nominala eta piko-potentzia bereizten dira.

Potentzia maximoaAldatu

Gehieneko potentzia eraginkorra, edo erregimen jarraituko batez besteko potentzia elektrikoa, Irteera-etapak minutu batean 1 kHzko maiztasunean, fabrikatzaileak zehaztutako inpedantzia nominalaren gainean (normalean 4Ω, 6Ω edo 8Ω) eta tresnekin egiazta daitekeen potentzia elektrikoa da.

Po = Vo (rms) ²/Zo adierazpenak emana dator, non:

Po irteerako potentzia den.

Vo irteerako tentsio eraginkorra den (tentsio elektrikoa).

Zo anplifikadorearen inpedantzia nominala den.

Oharra: potentzia neurtzeko erresistentzia purua erabiltzen da, inpedantzia konplexu batek anplifikadorearen jarduera aldatzen baitu.

Gehienezko potentzia erabilgarriaAldatu

Potentzia eraginkorra ekipamenduaren distortsioak mugatzen du, hau potentziarekin hazten baita. Horrela, potentzia erabilgarria distortsio nominaleko maila batean zehazten da, hala nola % 1, 2 edo 5 ( % 10 kalitate baxuko anplifikadoreetan) edo % 0,25 baino gutxiago kalitate handiko beste batzuetan. Neurri hori aurrekoa baino txikiagoa da.

Anplifikadore motakAldatu

BalbuladunakAldatu

 
Huts-balbula

Lehenengo komertzializatu zen anplifikadore mota da, eta audioa anplifikazioa gauzatzeko huts-balbulak baliatzen ditu; hain zuzen ere, elektronika zaharrean erabili ohi zirenak. Elektronikaren merkatuan transistoreek harrera ona izan duten arren, balbulak oraindik ere erabiltzen dira; zeren, balbula bidezko anplifikadoreetan lortzen den soinu xehetasuna aberatsagoa den,  eta giza entzumenarentzat goxoagoak diren maiztasunak lortzen dira. Anplifikadore hauetan erabiltzen diren osagaien urritasunaren ondorioz,  gailu oso garestiak bilakatu dira azken urteotan.

TransistoredunakAldatu

Kalitate/prezio erlazioari dagokionez, egokienak dira. Anplifikazio sistema honetan transistoreek arestian aipatutako balbulak ordezkatzen dituzte; era honetan, soinu garbiagoa lortzen da, baina aldi berean, kalitatea eta goxotasuna urriagoak dira. Aurretik esan bezala, soinu kalitate txikiagoa eskaintzen duten anplifikadoreak dira; hala ere, duten prezio ekonomikoarengatik oso erabiliak dira hainbat alorretan, hala nola, entsegu geletan.

 
Transistoreak

HibridoakAldatu

Goian aipatutako bi anplifikadore moten konbinazioa da; zirkuituaren atal batzuetan balbulak erabiltzen dira, eta beste batzuetan, aldiz, transistoreak. Osagaien bateraketa honi esker, balbulen soinu aberatsa eta transistoreen prezio baxua bateratzen dituen anplifikadorea  eskuratu daiteke. Lortzen den emaitza ez da, bere osotasunean, balbulaz soilik osatutako anplifikadore batena, ez eta transistorez soilik osatutakoarena bezain merke ere; baina erosleei erdibideko hautabide bat aurkezten dienez, oso arrakastatsua bilakatu da azken urteotan; musikagintzan lanean hasten direnen artean gehienbat.

ErreferentziakAldatu

  1. «The Transistor - History» web.archive.org 2008-07-05 (Noiz kontsultatua: 2022-12-16).
  2. «StackPath» www.electronicdesign.com (Noiz kontsultatua: 2022-12-16).
  3. Duncan, Ben, A.M.I.O.A.. (1996). High performance audio power amplifiers for music performance and reproduction. Newnes ISBN 978-0-08-050804-7. PMC 175292370. (Noiz kontsultatua: 2023-01-20).
  4. Duncan, Ben, A.M.I.O.A.. (1996). High performance audio power amplifiers for music performance and reproduction. Newnes ISBN 978-0-08-050804-7. PMC 175292370. (Noiz kontsultatua: 2023-01-20).
  5. Fliegler, Ritchie. (1993). Amps! : the other half of rock 'n' roll. H. Leonard Pub. Corp ISBN 0-7935-2411-3. PMC 29647019. (Noiz kontsultatua: 2023-01-20).

BibliografiaAldatu

  • RUMSEY, Francis & McCORMICK, Tim. Sonido y grabación. Introducción las técnicas sonoras. IORTV. 2004 (2ª edición).

Ikus, gaineraAldatu

Kanpo estekakAldatu