Em cc - PUC-SP

P
U
C
E
N
G
E
N
H
A
R
I
A
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA 2
“Amplificadores de Potência”
pg. 497 a 512
Prof. Dr. Marcello Bellodi
PUC/SP - Engenharia Elétrica - Prof. Marcello Bellodi
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1. Introdução
O que é um amplificador?
Os amplificadores são classificados por classes: indicam quanto o
sinal de saída varia, sobre um ciclo de operação, para um ciclo
completo do sinal de entrada.
• Classe A: O sinal de saída varia por um ciclo completo de 360o.
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• Classe B: O sinal de saída varia sobre a metade do ciclo de entrada
( 180o ).
∴ são necessários 02 classe B para os 360o completos de operação
( “push-pull” ).
Produzem um sinal distorcido.
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• Classe AB: emprega a polarização do A e B; a saída encontra-se
entre 180o e 360o e não é uma operação classe A e nem B.
• Classe C: o sinal de saída encontra-se abaixo dos 180o. Esta classe
é utilizada em circuitos especiais tais como os sintonizados ( rádios e
comunicações ).
• Classe D: é empregada em sinais pulsados ( digitais ).
Eficiência dos amplificadores: é a relação entre vo/vi!!
Classe
Eficiência
A
25 a 50%
AB
25 a 78,5%
B
D
78,5% acima de 90%
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2. Amplificador Classe A com realimentação série:
• Em cc:
IB =
Vcc − 0,7
RB
I C = β.I B
VCE = VCC - R C .I C
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• Em ca: limites de operação do coletor-emissor: 0V e Vcc
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• Potência:
Potência de Entrada: Pi(cc) = VCC.ICQ
Potência de saída:aplicando-se Vi no circuito, a corrente IC varia
em torno de seu valor ICQ. A potência ca liberada para a carga RC
pode ser dada por:
I. Utilizando sinais eficazes:
Po(ca ) = VCE (rms).I C (rms) ;
2
Po(ca) = I C
(rms).R C
2
VCE
(rms)
; Po(ca) =
RC
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II. Empregando valores de pico para os sinais:
2
2
VCE
( p)
IC
(p).R C
VCE (p).I C (p)
; Po (ca ) =
; Po(ca ) =
Po(ca ) =
2R C
2
2
III. Empregando valores de pico a pico:
2
2
VCE ( pp).I C ( pp)
IC
(pp).R C
VCE
( p)
Po(ca ) =
; Po(ca ) =
; Po(ca ) =
8
8
8R C
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• Eficiência: representa a quantidade de potência ca transferida de sua
fonte cc.
%η =
Po(ca )
100%
Pi(cc)
Eficiência Máxima:
2
Vcc
Po(ca ) max =
8R C
VCC
máxima Pi(cc) = VCC .(máxima I C ) = VCC .
RC
2
2
Vcc
=
2R C
2
VCC
Po(ca ) max
8R C
∴ %ηmax =
100 =
100 = 25%
2
Pi(ca ) max
VCC
2R C
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Condições ideais!
Na realidade: < 25%!!
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1. Exercício: Para o circuito dado pede-se: Pi=? , Po=? e %η=?
sabendo-se que IB(p) = 10mA.
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3. Amplificador Classe B:
O transistor fica polarizado em um valor que o mantém cortado, sendo
ligado somente quando o sinal é aplicado.
Há a necessidade de utilizarmos 02 transistores para obter um sinal
completo na saída.
Conhecido como “Push-Pull”
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O circuito do “Push-Pull”:
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• Potência de entrada (cc) :
Pi(cc)= VCC.ICC
onde ICC representa a corrente média ou cc fornecida pela fonte.
Como a corrente derivada das fontes tem uma forma de um sinal de
onda completa retificada:
I CC
2
= I( p )
π
onde I(p) é a corrente de pico da forma de onda da corrente.
Logo:
Pi(cc) = VCC
2
I( p)
π
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• Potência de saída (ca) :
Para tensões eficazes (rms):
VL2 (rms)
Po(ca ) =
RL
• Para tensões (p) ou (pp):
VL2 (p) VL2 (pp)
Po(ca ) =
=
2R L
8R L
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• Eficiência:
Po(ca )
%η =
100%
Pi(cc)
VL2 (p)
πVL (p)
100%
%η =
100% =
4VCC
VCC 2 I(p)
π
VL (p)
com : I(p) =
RL
2R L
( )
Quanto maior a tensão de pico: maior será a eficiência até VL(p)=VCC.
∴ %ηmax
π
= 100 = 78,50%
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• Potência dissipada pelos transistores de saída: ( P2Q )
P2Q= Pi(cc) – Po(ca)
Logo, para cada transistor tem-se:
PQ =
P2Q
2
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2. Exercício: Para um amplificador classe B que forneça um sinal de
20V de pico para uma carga de 16Ω ( alto falante ) e uma fonte de
alimentação de VCC=30V, determine a potência de entrada, a potência
de saída e a eficiência do circuito.
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• Considerações de máxima potência:
A máxima potência é liberada quando:
∴ Po(ca) max
VL(p)= VCC
2
VCC
=
2R L
VCC
A corrente de pico correspondente I(p): I(p) =
RL
com a máxima corrente média da fonte sendo: I CC max
Logo: Pi(cc) max = VCC I CC max = VCC
2VCC 2VCC
=
πR L
πR L
2VCC
2
= I( p ) =
π
πR L
2
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∴ %ηmax
2
VCC
100
π
Po(ca)
2R L
=
= 100 = 78,54%
100 =
2
2VCC
4
Pi(cc)
πR L
A máxima dissipação de potência nos transistores ocorre quando:
2VCC
VL (p) =
π
∴ P2Qmax
2
2 VCC
= 2
π RL
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3. Exercício: Para um amplificador classe B utilizando uma fonte
de VCC=30V e acionamento de uma carga de 15Ω ( alto falante ),
determine a potência máxima de entrada, a potência de saída e a
dissipação do transistor.
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