AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA

Transcrição

1 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA

2 AMPLIFICADORES Recebem sinais de pequeno valor e amplificam esses sinais para alimentar algum dispositivo ou outro estágio amplificador.

3 AMPLIFICADORES DE PEQUENOS SINAIS Como são amplificadores de pequenos sinais, as potências envolvidas são pequenas portanto a capacidade de fornecimento de potência e a eficácia têm pouca importância. Características: Linearidade na amplificação; Ganho.

4 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Também conhecidos como amplificadores de grandes sinais. Fornecem potência suficiente para acionar alguma carga, como um alto falante. Normalmente a potência de saída deste tipo de amplificador se situa na faixa de Watts a dezenas de Watts. Características: Eficácia de potência; Potência máxima na saída e Casamento da impedâncias com o dispositivo de saída.

5 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE A São amplificadores em que o sinal de saída é uma cópia do sinal de entrada; O ponto quiescente, Q, deverá estar posicionado no meio da reta de carga.

6 Sinal de saída e polarização de um amplificador classe A.

7 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B São amplificadores em que o sinal de saída é uma cópia amplificada de uma das metades do sinal de entrada - da parte positiva ou da parte negativa do sinal de entrada; Durante a outra parte do sinal de entrada a saída fica em zero. O ponto quiescente, Q, deverá estar posicionado no extremo da reta de carga próximo à região de corte.

8 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B Um só amplificador classe B não é suficiente para amplificar totalmente o sinal, sendo necessários dois circuitos classe B para tal, na configuração push-pull.

9 Sinal de saída e polarização de um amplificador classe B

10 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE AB São amplificadores em que o sinal de saída é uma cópia amplificada de pouco mais da metade do sinal de entrada; Para amplificação da totalidade do sinal de entrada funcionam na configuração push-pull; O ponto quiescente, Q, deverá estar posicionado um pouco acima do zero em relação aos amplificadores classe B, porém não no meio da reta de carga como nos amplificadores classe A; Sua necessidade é para resolver a distorção por cross-over da configuração push-pull obtida com dois circuitos classe B.

11 CLASSES A, B e AB.

12 EFICIÊNCIA DOS AMPLIFICADORES Definida como a razão entre a potência ca entregue à carga e a potência média cc drenada da fonte de alimentação do circuito de polarização, pode-se demonstrar que: Para amplificadores classe A a eficiência máxima poderá estar entre 25% e 50%; Para amplificadores classe B ou AB a eficiência máxima poderá estar entre 25% e 78,5%;.

13 AMPLIFICADOR CLASSE A

14 AMPLIFICADOR CLASSE A

15 AMPLIFICADOR CLASSE A

16 AMPLIFICADOR CLASSE A

17 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Quando se estuda a potência em circuitos eletrônicos, sempre se faz referência à potência eficaz; Como os valores médio e eficaz de um sinal contínuo e constante são coincidentes, depreende-se que a potência eficaz obtida a partir e dois sinais contínuos e constantes pode ser calculada a partir dos valores médios das correntes e tensões contínuas e constantes;

18 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Quando se calcula a potência referente a sinais alternados, deve-se calcular a potência a partir dos valores eficazes dos sinais alternados em questão; Qualquer sinal eletrônico periódico pode ser decomposto em uma soma de senóides pela operação matemática denominada série de Fourier, de forma que será feita análise para sinais alternados senoidais neste curso, que poderá ser estendida a qualquer sinal eletrônico periódico;

19 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Define-se potência de entrada Pi(cc) à potência dissipada pelo amplificador sem sinal ac aplicado à entrada:

20 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Define-se potência de saída Po(ca) à potência eficaz ac dissipada pelo resistor RC:

21 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Define-se potência de saída Po(ca) à potência eficaz ac dissipada pelo resistor RC:

22 CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Define-se potência de saída Po(ca) à potência eficaz ac dissipada pelo resistor RC:

23 EFICIÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA Por definição:

24 EFICIÊNCIA MÁXIMA NUM AMPLIFICADOR CLASSE A COM ALIMENTAÇÃO SÉRIE A máxima eficiência ocorrerá quando a oscilação ca na saída for a maior possível, daí: VCE(pp) VCC; IC(pp) VCC/RC; ICQ [VCC/RC]/2; VCEQ VCC/2.

25 EXEMPLO 15.1

26 AMPLIFICADOR CLASSE A COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR Um amplificador que pode ter eficiência de até 50% é o do tipo com transformador acoplado.

27 AMPLIFICADOR CLASSE A COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR Para análise cc o transformador é uma resistência praticamente nula no lugar de RC. Para análise ac a resistência refletida ao primário, ou vista pelo primário valerá

28 EXEMPLO 15.2 EXEMPLO 15.3

29 OPERAÇÃO DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR A análise do circuito deve ser dividida em duas partes: uma referente ao comportamento cc e outra referente ao comportamento ac; A partir dessas análises será possível determinar a eficiência do amplificador.

30 ANÁLISE CC DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR Em corrente contínua a resistência vista a partir do primário do transformador valerá zero Ohms (XL=2.π.f.L), daí VCE=VCC. Esta equação é a reta de carga em corrente contínua, que traçada sobre as curvas características do transístor, permitirá a determinação do ponto quiescente, Q.

31 ANÁLISE AC DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR Em corrente alternada a resistência vista a partir do primário do transformador valerá RL'. Haverá então uma reta de carga ac considerando esta resistência. A reta de carga ac passará pelo ponto Q e cruzará os eixos IC e VCE em: i C = I CQ V CC RL ' e v CE = I CQ. R L ' V CC

32 ANÁLISE AC DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR

33 ANÁLISE AC DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR A potência ca entregue ao primário do transformador pode ser calculada pela equação: A tensão e a corrente na carga poderão ser determinadas por: e

34 EXEMPLO 15.4

35 EXEMPLO 15.4

36 POTÊNCIA DISSIPADA PELO TRANSÍSTOR DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR A potência dissipada dissipada pelo transístor pode ser calculada pela relação:

37 EXEMPLO 15.5

38 MÁXIMA EFICIÊNCIA DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR A eficiência pode ser determinada por: Quanto maior VCEmáx frente a VCEmín, mais a eficiência se aproximará de 50%, seu valor máximo.

39 EXEMPLO 15.6

40 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B São amplificadores em que o sinal de saída é uma cópia amplificada de uma das metades do sinal de entrada - da parte positiva ou da parte negativa do sinal de entrada; Durante a outra parte do sinal de entrada a saída fica em zero. O ponto quiescente, Q, deverá estar posicionado no extremo da reta de carga próximo à região de corte.

41 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B

42 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B Para que a carga seja alimentada com a totalidade do sinal de entrada são necessários dois estágios amplificadores classe B, cada um atuando em um dos semiciclos do sinal de entrada. Todos os cálculos feitos se referem à configuração push-pull.

43 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL

44 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL

45 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL

46 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL

47 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL Distorção por cross-over

48 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL Uma solução para a distorção por cross-over

49 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL Potência de entrada cc Valor médio de Icc Potência de saída ca

50 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL Eficiência Eficiência máxima quando VL(P)=VCC. Lembrar que IPMÁX = VCC/RL.

51 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL Potência dissipada pelos transistores Potência dissipada em cada um dos transistores

52 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL A máxima potência dissipada pelos transistores em push pull ocorre quando* Daí * Millman-Halkias pg 743

53 EXEMPLO 15.7

54 EXEMPLO 15.8

55 AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA CLASSE B EM PUSH-PULL A eficiência de um amplificador classe B pode ser determinada por

56 EXEMPLO 15.9