aula 1 - CTA Eletrônica

ATENÇÃO:
O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila
de MÓDULO 3 que por sua vez, faz parte do CURSO
de ELETROELETRÔNICA ANALÓGICA -DIGITAL
que vai do MÓDULO 1 ao 4.
A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o
treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.
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dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila,
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APOSTILA ELETRÔNICA GERAL
CONFIGURAÇÕES E CLASSES
DE AMPLIFICADORES DE SINAL
AULA
1
Os amplificadores de sinal Classe A
Configurações emissor, coletor e base comuns
A inversão de fase da base para o coletor
O ganho de tensão e ganho de corrente
Defeitos com amplificadores classe A
AMPLIFICADORES DE SINAL
Classes de Amplificação
As classes de amplificação, diferenciam-se quanto
ao método de operação, eficiência, linearidade e
capacidade de potência de saída. Os
amplificadores podem ser classificados em:
Classe A - o dispositivo eletrônico de saída (válvula
ou transistor) conduz durante os 360 graus do sinal
de entrada (ciclo completo).
Classe B - o dispositivo eletrônico de saída (válvula
ou transistor) conduz durante apenas 180 graus do
sinal de entrada (apenas um semi-ciclo)
Classe AB - situam-se entre os amplificadores de
Classe A e os de Classe B, de forma que o
dispositivo eletrônico de saída (válvula ou
transistor) conduz durante mais do que 180 graus
do sinal de entrada, mas não na sua totalidade.
Classe C - o dispositivo eletrônico de saída (válvula
ou transistor) conduz durante menos do que 180
graus do sinal de entrada.
Classe D - operam modulando o sinal de entrada na
forma de pulsos (PWM, "pulse width modulation" ou
modução por largura de pulso), controlando o
dispositivo eletrônico de saída (válvula ou
transistor) através de dois níveis de tensão, os
quais fazem com que o dispositivo conduza ou entre
em corte
Classe F - alta eficiência (idealmente 100%) e alta
potência de saída. Usado principalmente para
aplicações de RF e microondas.
CLASSE A
O amplificador classe A (de sinal) começou a ser
estudado na apostila de módulo 2, onde tivemos um
breve resumo.
+12V
+12V
R1
1kW
R3
10kW
7V
1,1V
Q1
R4
1kW
figura 1
ELETRÔNICA
MÓDULO - 3
R2
100W
0,5V
Nos amplificadores classe A, o transistor
amplificador de sinal está polarizado de maneira
constante, sendo a variação de sinal totalmente
amplificada pelo transistor (com semiciclo positivo e
negativo). A figura 1, mostra um amplificador classe
A, onde o transistor está previamente polarizado
(meia polarização) e pronto para que a tensão do
coletor varie para o semiciclo positivo e negativo,
sem chegar ao corte (chave aberta) ou saturação
(chave fechada) do transistor.
figura 2
+12V
R3
10kW
C1
+12V
+11V
R1
1kW
+7V
+1,5V
+1,1V
+3V
+0,7V
Q1
+0,4V
0V
-0,4V
R4
1kW
R2
100W
+0,9V
+0,5V
+0,1V
Podemos ver nesta figura que o transistor Q1 está
em meia polarização e sua resistência equivalente
de coletor-emissor deverá ser pouco maior (1,5 vez)
a resistência de coletor, formando um circuito
“série” com R1 (resistor de coletor), resistência
interna C-E de Q1 e R2 (resistência de emissor).
Mesmo quando não existe sinal a ser amplificado, o
transistor Q1 permanece polarizado e com isso este
tipo de amplificador consome constante energia;
apesar disto, é muito utilizado como amplificador de
sinal (quando os resistores ao seu redor são de alto
valor).
Apesar deste inconveniente (sempre estar
polarizado, e claro, consumindo pequena corrente),
o amplificador classe A tem uma grande vantagem,
centrada na sua pré polarização, que é a de
amplificar todo o ciclo sem causar distorção no
sinal; torna-se ideal para a função de pré
amplificação, onde devemos ter um alto ganho em
tensão, mas sem distorções, já que o sinal captado
é de baixa amplitude e qualquer distorção poderia
descaracterizar completamente o sinal.
Na figura 2, temos um pré amplificador classe A,
AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO
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APOSTILA ELETRÔNICA GERAL
6
MÓDULO - 3
AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO
ELETRÔNICA
APOSTILA ELETRÔNICA GERAL
ELETRÔNICA
MÓDULO - 3
AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO
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APOSTILA ELETRÔNICA GERAL
MÓDULO - 3
consequentemente sua corrente circulante para
fazer com que o transistor conduza mais ou menos
de acordo com o semiciclo do sinal, alterando assim
a corrente coletor-emissor e portanto o sinal
amplificado poderá ser “retirado” do transistor tanto
pelo coletor como pelo emissor. Apesar disto, a
“entrada” deverá sempre ser feita pelo emissor ou
pela base.
Note que há um capacitor trazendo um “sinal” para a
base do transistor; sinal este, que nada mais é do
que uma variação de tensão. Esta variação, irá sair
da tensão média da base que é de 1,1V indo até
1,5V e após, novamente caindo para 1,1V. Após,
aparecerá o semiciclo negativo do sinal que de 1,1V
cai até 0,7V (sinal com 0,4Vpp).
Quando a tensão de base está passando de 1,1V
para 1,5V, há um aumento de tensão na base, o que
produzirá um aumento da corrente entre baseemissor do transistor, produzindo maior corrente
coletor-emissor (diminuindo a resistência coletoremissor). Com a diminuição da resistência, haverá
maior queda de tensão em R2, que passa de 0,5V
que estava anteriormente (0,6V a menos que a
base), para uma tensão de 0,9V (base está com
1,5V). Com a queda de 0,9V sobre R2, sendo ele de
100 ohms, devemos ter 10 vezes mais queda de
tensão em R1, que apresenta o valor de 1k, caindo a
tensão para 3V - a tensão de emissor subiu 0,4V e
proporcionalmente a tensão de coletor caiu 4V.
Quando a tensão de base está passando de 1,1V
para 0,7V, há uma diminuição da tensão na base, o
que produzirá uma diminuição da corrente entre
base-emissor do transistor, produzindo menor
corrente coletor-emissor (aumentando a resistência
coletor-emissor). Com o aumento da resistência,
haverá menor queda de tensão em R2, que passa
de 0,5V que estava anteriormente (0,6V a menos
que a base), para uma tensão de 0,1V (base está
com 0,7V). Com a queda de 0,1V sobre R2, sendo
ele de 100 ohms, devemos ter 10 vezes mais queda
de tensão em R1, que apresenta o valor de 1k,
subindo a tensão para 11V (1V de queda sobre R1) a tensão de emissor caiu 0,4V e proporcionalmente
a tensão de coletor subiu 4V, passando de 7V para
11V.
Esta configuração é a mais usada para
amplificadores classe A.
figura 7
EMISSOR COMUM
Nesta configuração, que pode ser vista na figura 6,
podemos observar que o sinal está “entrando” na
base, sendo “retirado” no coletor do transistor,
apresentando o emissor o mesmo sinal da base,
mas sem utilização prática, a não ser o terminal
comum entre a entrada e a saída de sinais; daí o
nome de emissor comum.
+12V
figura 6
+12V
+11V
+7V
R3
10kW
R1
1kW
+3V
+1,5V
+1,1V
OUT
+0,7V
IN
Q1
R4
1kW
CONFIGURAÇÃO
EMISSOR COMUM
PARA TRANSISTOR NPN
R2
100W
Nesta configuração o sinal aplicado na base,
produzirá maior ou menor polarização para o
transistor e consequente variação da resistência
interna do transistor, que gerará variações de
tensão no coletor, mas com fase invertida da base
para o coletor, ou seja, enquanto a tensão na base
sobe, criando maior corrente entre base e emissor,
a resistência interna coletor-emissor diminuirá e
assim a tensão de coletor cairá (fig 6). Devemos
lembrar que o ganho em corrente dependerá do
ganho do transistor chamado de Beta (b) que será a
multiplicação da corrente base-emissor por um
valor que resultará na corrente de coletor-emissor;
já o ganho em tensão dependerá da relação de
valores entre os resistores de coletor (R1) e do
resistor de emissor (R2). Quanto menor o valor do
resistor de emissor em relação ao de coletor, maior
será o ganho de tensão do coletor em relação à
base.
Detalhes da amplificação de um sinal: podemos
ver que de acordo com os resistores de base do
transistor, teremos uma tensão de base de 1,1V.
Uma pequena corrente fluirá via base e emissor do
transistor, gerando polarização para ele, ficando o
coletor com uma resistência pouco maior que o
valor do resistor de coletor (1k). Assim, dizemos que
a tensão de coletor ficará em torno de 7V.
8
+12V
R4
1 kW
+12V
R2
100W
CONFIGURAÇÃO
EMISSOR COMUM
PARA TRANSISTOR PNP
IN
Q2
+11,3V
R3
10kW
+10,9V
+10,5V
R1
1kW
OUT
+9V
+5V
+1V
Podemos também ter configuração de emissor
comum para transistores PNP com as mesmas
características do NPN, como podemos ver na
figura 7. Note que se a tensão na base cai, aumenta
a corrente de emissor-base e com isso, aumenta
também a corrente emissor-coletor (diminui a
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ELETRÔNICA