Prof. Manoel Eusebio de Lima

Transcrição

1 Eletrônica (Amplificador Push-Pull) Prof. Manoel Eusebio de Lima

2 Operação classe B Estes amplificadores, denominados classe B permite que a corrente do coletor flua apenas por 180 o do ciclo ca em cada transistor. Para que isso aconteça, sem distorção do sinal, o ponto Q é colocado no corte para as retas de carga ca e cc. A vantagem deste tipo de amplificador é a baixa corrente drenada e alta freqüência. Quando um transistor opera na classe B, ele ceifa um semiciclo. Para evitar distorções dois transistores são usados em uma configuração push-pull. Isto que quer dizer que um transistor conduz em um semi-ciclo e o outro no outro semiciclo. 23/1/2006 Soluções GrecO 2

3 Transistor off até Vin > +0,7 V BE Transistor off até Vin < - 0,7 V BE 23/1/2006 Soluções GrecO 3

4 Os transistores são apenas adequadamente polarizados nas áreas em azul. 23/1/2006 Soluções GrecO 4

5 Circuito Push-Pull Este tipo de configuração permite mais ganho do que um transistor poderia fornecer sozinho. Este amplificador "pushpull (seguidor de emissor push-pull) é usado onde a saída de alta potência elevado e fidelidade são necessárias: estágios da saída do receptor, moduladores AM, etc. A fim de se evitar problemas de cross distortion, ambos os transistores deveriam estar ligeiramente polarizados, o que pode ser conseguido incluindo-se diodos ou resistores para uma prévia polarização. 23/1/2006 Soluções GrecO 5

6 Amplificador Push-pull Seguidor de emissor npn Polarização dos transistores no corte Capacitor de desacoplamento Capacitor de desacoplamento Seguidor de emissor pnp 23/1/2006 Soluções GrecO 6

7 Push-Pull Análise CC Polarização do circuito Polarizar ambos os transistores no corte, garantindo uma tensão entre base e emissor dos transistores entre 0,6 e 0,7V. Isto pode ser garantido com a inclusão dos dois diodos. Polarizar por diodo também evita a deriva térmica, garantindo a polarização sem problemas dos transistores. O uso de resistores pode afetar o ponto de operação com a mudança de temperatura. I CQ Na polarização I CQ 0 V CE = V CC /2 Como os diodos são iguais, a tensão nos diodos dos emissores são iguais V CE = V CC /2 23/1/2006 Soluções GrecO 7

8 Polarização do amplificador Análise CC A corrente do coletor iguala-se a corrente do diodo. I D = I C Como as curvas características dos diodos são iguais as curvas V BE dos transitores, a corrente dos diodos é aproximadamente igual a corrente do coletor no ponto Q. I D = I C I C =(V CC -2V BE )/2R V BE V BE 23/1/2006 Soluções GrecO 8

9 Curva de carga (ponto Q) Como não existe resistor para controlar a corrente nos coletores e emissores dos transistores, a corrente de carga é infinita (teoria), no comportamenteo DC. Isto que dizer que a reta de carga é vertical. I ca(máxima) (V CC /2R L ) V cc /2 Corrente máxima no coletor do transistor(ca) /2 23/1/2006 Soluções GrecO 9

10 Análise CA Quando Q 1 conduz, Q 2 corta e a tensão de saída é positiva. O capaciotr C L é carregado para 0.5 V CC. I c (max) = I 0 (max) = V o (Max)/R L e a corrente de base é dada por: I B (max) = I C (max)/β A resistência R pode ser dada aproximadamente por: I B(max) V BEQ1 V o(max) R = [V CC - (0.5V CC +V BEQ1 +V o(max) )]/I B(max) 23/1/2006 Soluções GrecO 10

11 Potência máxima teorica pode sert dada por: P (max) = (I 2 (max).r L )/2= V2 cc/8r L Considerando que a disipação de potência sobre o circuito de polaraização é nula. Observe que: 1. o transistor npn é on durante o ciclo positivo da tensão de saída 2. O transistor npn está on e o capacitor C alimenta Q 2 Assim, a potência fornecida pela fonte durante o cilco negativo é zero 23/1/2006 Soluções GrecO 11

12 Potência média máxima fornecida aos transistores é: P avg(max) = I max.v CC /π = V 2 cc/2πr L Assim, a eficiência máxima obtida pode ser dada por: η = P (/max) /P avg(max) = π/4= ou 78,54% 23/1/2006 Soluções GrecO 12

13 Amplificadr Push-pull Projetar um amplificador Push-Pull conforme figura abaixo de 2W de potência para um speaker de 8Ω sobre a freqüência de 20 a 20KHz. A fonte de alimentação DC é de 24V. Os transistores npn e pnp possuem β=100 e V BE =0,7V. 23/1/2006 Soluções GrecO 13

14 Cálculo 1. Valor efetivo (rms) da corrente no speaker: I o(rms) = (2/8) 1/2 = 0,53A 2. Corrente de pico no speaker I o(max) = 2 1/2 *0,53 = A 3. Tensão de pico V o(max) = I o(rms) *R L = 6.064V 4. Cálculo de I B(max) I B(max) = I o(max) /(β+1) (corrente no emissor) I B(max) = I o(max) /(β+1) = ma 23/1/2006 Soluções GrecO 14

15 Polarização 5. Cálculo de R (resistência de polarização): R = [V CC - (0.5V CC +V BEQ1 +V o(max) )]/I B(max) R = [ ]V/7.505 ma = Ω R 680 Ω 6. Corrente de polarização (corrente nos diodos) I D = ( )/2*680 = ma 7. Corrente média no coletor: I C(avg) = I 0(max) /π = 0.758/π = mA 8. Corrente da fonte I S = I D + I C(avg) = = ma 23/1/2006 Soluções GrecO 15

16 Potência da fonte P S = (24V)*( mA)= W Capacitor (R L = carga do speaker = 8Ω) C L = 1/2πf c R L = 1/2π*20*8 = µf Consideremos C L = 1000 µf 23/1/2006 Soluções GrecO 16

17 Circuito equivalente R in = R R (β+1)r L R in = R R (β+1)r L = (8*101) = 239.3Ω V in(max) = V o(max) =6.064V I in(max) = V in(max) /R in =6.064/239.3= ma Ganho em corrente = A I = I o(max) /I in(max) =758mA/25.341mA = 29.9 Ganho em potência = /1/2006 Soluções GrecO 17

18 Linha de carga ac em Q 1 Q1 conduz durante ciclo positivo do sinal de entrada 23/1/2006 Soluções GrecO 18

19 23/1/2006 Soluções GrecO 19