eletrônica ii - Google Groups

ELETRÔNICA II
ELETRÔNICA II
Resumo Eletrônica I;
Introdução à Amplificadores;
Amplificadores Diferenciais;
Amplificadores Operacionais;
Resposta em Freqüência e Estabilidade;
Filtros Passivos e Ativos;
Projeto de Filtros
Aplicações e Projetos.
ELETRÔNICA II
Aula 01: Introdução aos Conceitos de Amplificadores
Objetivos Específicos
Compreender os conceitos de sistemas analógicos;
Reconhecer as características de um sistema linear;
Compreender os princípios de um circuito amplificador;
Compreender o Teorema da máxima transferência de
potência;
Determinar o ganho (linear e logarítmico) de um
amplificador;
ELETRÔNICA II
Eletrônica Analógica
Analogia: Relação de Semelhança entre coisas que têm
traços em comum.
Transdutor Analógico: Dispositivo que converte uma forma
de energia em outra com características de variação
semelhantes.
Por exemplo, um microfone converte as variações de pressão do ar (energia
mecânica) em variação de uma tensão elétrica (energia elétrica) na sua saída.
A tensão elétrica gerada possui as mesmas características de variação da pressão
do ar que incide neste microfone.
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ELETRÔNICA II
Os transdutores produzem sinais de
baixa potência elétrica
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ELETRÔNICA II
Amplificadores
• Lei de Lavoisier
 A Lei da Conservação estabelece que a quantidade
total de energia em um sistema isolado permanece
constante.
Uma conseqüência dessa lei é que energia não pode ser
criada nem destruída.
Se a Lei da Conservação não é contrariada, como pode um
amplificador aumentar a potência de um determinado
sinal?
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ELETRÔNICA II
As fontes de alimentação de um Amplificador
A fonte de alimentação fornece a potência
adicional entregue à carga bem como a
potência que precisa ser dissipada no
circuito interno do amplificador (que é
convertida em calor).
PI  Pcc  PL  Pdissipada
PI = Potência drenada da fonte de sinal
Pcc = Potência entregue pela fonte de alimentação
PL = Potência entregue à carga
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ELETRÔNICA II
Eficiência de um Amplificador
PL

x100%
Pcc
Visando uma maior eficiência do amplificador, como podemos otimizar
a transferência de potência da fonte de sinal para a carga?
(Assuma que a potência dissipada é constante)
PI  Pcc  PL  Pdissipada
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ELETRÔNICA II
Potência drenada da fonte de sinal
Por conveniência, podemos representar uma fonte de sinal por seu
equivalente de Thévenin.
Onde vs é a tensão da fonte de sinal e
Rs é sua impedância interna.
Para uma determinada fonte de sinal com características fixas, qual o
valor ôhmico do dispositivo que pode ser acoplado à sua saída (carga)
que otimiza a transferência de potência da fonte de sinal?
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ELETRÔNICA II
Teorema da máxima transferência de potência
vs (t )
Sabendo que: iL 
RL  RS
Podemos calcular a potência dissipada na carga por:
 vs (t )
PL  RL  
 RL  RS



2
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ELETRÔNICA II
Teorema da máxima transferência de potência
Podemos encontrar o valor de RL que permite o valor máximo de
PL fazendo PL
0
RL
 v
PL
 
 RL  
 0
RL
RL 
 RL  RS

RL 
v
.
RL  RL  RS
2


  RL .
RL




2

0


v

 RL  RS
2

  0

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ELETRÔNICA II
Teorema da máxima transferência de potência
 v

 RL  RS
2
 2.( RL  RS ).v 2 .RL
 
0
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RL  RS 

2 RL
1
 RL  RS
RL  RS
Casamento de Impedância!
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ELETRÔNICA II
Ganho Linear de um amplificador
Fonte
xin
A
yout
Carga
Se o sinal de saída apresentar mesma forma de onda do sinal de
entrada, podemos relacionar entrada e saída através da equação:
yout  A.xin
O valor adimensional “A” é o fator de amplificação, também
denominado de Ganho linear.
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ELETRÔNICA II
Ganho de um amplificador
Se o sinal de saída apresentar uma amplitude menor que o sinal de
entrada, dizemos que o sinal sofreu uma atenuação ( A  1 )
Atenção!
Um ganho linear negativo não representa atenuação!
Na verdade, representa apenas uma inversão de fase entre o sinal
de saída e o sinal de entrada.
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ELETRÔNICA II
Propriedades de
Circuito Linear
um
Um circuito é dito linear quando
todos os elementos utilizados
satisfazem, simultaneamente, as
propriedades de Sobreposição e de
Homogeneidade.
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ELETRÔNICA II
Propriedades de um Sistema Linear
• Sobreposição
Um circuito goza da propriedade de sobreposição (ou superpoisição)
se
x1 (t )  y1 (t )
x2 (t )  y2 (t )
x1 (t )  x2 (t )  y1 (t )  y2 (t )
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ELETRÔNICA II
Propriedades de um Sistema Linear
• Homogeneidade
Um circuito goza da propriedade de homogeneidade se
x1 (t )  y1 (t )
k .x1 (t )  k . y1 (t )
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ELETRÔNICA II
Propriedade de um Sistema Linear e
Invariante no Tempo
x1 (t )  y1 (t )
k.x1 (t  t0 )  k. y1 (t  t0 )
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ELETRÔNICA II
Ganho linear de Amplificadores em Cascata
Fonte
xin
A1
A2
A3
yout
Carga
yout   A1.xin . A2 . A3  A1. A2 . A3 .xin
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ELETRÔNICA II
Ganho de um amplificador em deciBel
O ouvido humano responde de forma exponencial à variação de
potência de um sinal.
1 Bel representa uma relação logarítmica entre a potência do
sinal de saída e de entrada de um amplificador.
1 deciBel representa 10 Bel’s.
O ganho de potência de um amplificador em dB é expresso por:
GdB
Pout
 10. log
Pin
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ELETRÔNICA II
Ganho de Tensão/Corrente em dB de Amplificadores
Devido à relação quadrática entre potência e tensão/corrente, podemos
expressar os ganhos de tensão/corrente como se segue:
Gvd B
Vout
 20. log
Vin
Gid B
I out
 20. log
I in
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ELETRÔNICA II
Ganho de potência em dB de Amplificadores
em Cascata
Fonte
xin
A1
A2
A3
yout
Carga
Pout
A1. A2 . A3 .xin
GdB  10. log
 10 log
Pin
xin
GdB  10.log A1  log A2  log A3 
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ELETRÔNICA II
Ganho de um amplificador em dB
Atenção!
Diferente do caso do ganho linear, um ganho em dB negativo
representa uma atenuação!!!!
Por causa das propriedades do logaritmo, um ganho linear A<1,
resulta em um valor negativo para o ganho em dB.
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ELETRÔNICA II
Exemplos:
Qual o ganho do amplificador que aumenta a potência em 2 vezes?
GdB

Psaida 

  10.log 2  3dB
 10. log
Pentrada 

Qual a perda do sistema que atenua o sinal em 2 vezes ?
GdB

Psaida 
1

  10. log   3dB
 10. log
Pentrada 
2


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ELETRÔNICA II
Potência em dBm
PdBm
PW
 10. log
1mW
Qual o valor de X?
0dBm
3dB
XdBm
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