amplificadores de potência

AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
AMPLIFICADORES
Recebem sinais de pequeno valor e amplificam
esses sinais para alimentar algum dispositivo
ou outro estágio amplificador.
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.
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 de impedâncias com o dispositivo de
saída.
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.
Sinal de saída e polarização de um
amplificador classe A.
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.
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.
Sinal de saída e polarização de um
amplificador classe B
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 crossover da configuração push-pull obtida com dois
circuitos classe B.
CLASSES A , B e AB.
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%;.
AMPLIFICADOR CLASSE A
AMPLIFICADOR CLASSE A
AMPLIFICADOR CLASSE A
AMPLIFICADOR CLASSE A
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;
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;
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:
CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
Define-se potência de saída Po(ca) à potência
eficaz ac dissipada pelo resistor RC:
CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
Define-se potência de saída Po(ca) à potência
eficaz ac dissipada pelo resistor RC:
CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
Define-se potência de saída Po(ca) à potência
eficaz ac dissipada pelo resistor RC:
EFICIÊNCIA EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
Por definição:
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.
EXEMPLO 15.1
AMPLIFICADOR CLASSE A COM
ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR
Um amplificador que pode ter eficiência de até
50% é o do tipo com transformador acoplado.
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
EXEMPLO 15.2
EXEMPLO 15.3
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.
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.p.f.L), daí VCE=VCC-RE.IE. Como o termo
RE.IE é pequeno usa-se a aproximação VCE
≅VCC. Esta é a reta de carga em corrente
contínua, que traçada sobre as curvas
características do transístor, permitirá a
determinação do ponto quiescente, Q.
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
ANÁLISE AC DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR
COM ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR
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
EXEMPLO 15.4
EXEMPLO 15.4
POTÊNCIA DISSIPADA PELO TRANSÍSTOR DO
ESTÁGIO AMPLIFICADOR COM
ACOPLAMENTO A TRANSFORMADOR
A potência dissipada dissipada pelo transístor
pode ser calculada pela relação:
EXEMPLO 15.5
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.
EXEMPLO 15.6
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.
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B
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.
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
Distorção por cross-over
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
Uma solução para a distorção por cross-over
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
Potência de entrada cc
Valor médio de Icc
Potência de saída ca
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
Eficiência
Eficiência máxima quando VL(P)=VCC. Lembrar que
IPMÁX = VCC/RL.
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
Potência dissipada pelos transistores
Potência dissipada em cada um dos transistores
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
A máxima potência dissipada pelos transistores
em push pull ocorre quando*
Daí
* Millman-Halkias pg 743
EXEMPLO 15.7
EXEMPLO 15.8
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
CLASSE B EM PUSH-PULL
A eficiência de um amplificador classe B pode ser
determinada por
EXEMPLO 15.9