TP1 - Amplificador Push-Pull

Departamento de Engenharia Electrotécnica e Computadores – F.C.T. Univ. Coimbra
Ano lectivo 2005/06
Electrónica III
Trabalho Prático Nº1
Amplificador "Push-Pull"
1. INTRODUÇÃO
Na figura 1 representa-se um amplificador de áudio "push-pull", constituído por 2 transístores
complementares e um andar de excitação isolador realizado com um amplificador operacional. Pretendese estudar com esta montagem o problema da distorção de cruzamento ("crossover") introduzida pelo
facto de os transístores de saída funcionarem em classe C. Posteriormente, com o auxílio da montagem da
figura 2, pretende-se verificar o efeito da polarização dos transístores de saída na referida distorção. O
circuito de polarização, constituído por 2 díodos, é alimentado a partir de um espelho de corrente que
fornece uma corrente constante de 4 mA.
+10V
+10V
A
Q3
+
BD135
-
R4
10µF
R5
51R
51R
Q1
+
+
R8
741
R1
3k
-
-
BC177
vO
R10
2R2
vI
Q2
BC177
R9
2R2
RL
56R
R7
D1
Q4
BD136
B
R3 220R
15k
D2
R2
3k
+
-
10µF
R8
-10V
Figura 1
Figura 2
2. PREPARAÇÃO DO TRABALHO
2a) Considere unicamente o funcionamento do amplificador "push-pull" e suponha que os transístores
funcionam em classe B (não há distorção de crossover). Diga qual é a potência dissipada nos transístores,
em repouso (VA = 0) e obtenha a expressão da potência dissipada nos transístores em regime de sinal,
quando vO = Vo×sin(ωt). Note que essa potência é máxima para determinado valor máximo de tensão de
saída. Determine essa situação. Considere a necessidade, ou não, de se utilizarem dissipadores de calor
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para uma temperatura ambiente máxima de 55ºC partindo do princípio que os transístores B135/6
suportam 1,25W a 25ºC e Tj=150ºC sem ajuda de dissipador.
2b) Para o caso limite da alínea (2a), calcule a potência de saída (na carga) e a potência pedida à fonte
de alimentação. Qual a eficiência do circuito? (eficiência = potência dissipada na carga a dividir pela
potência cedida pela fonte)
2c) Substituindo o shunt entre A e B pelo circuito da figura 2, dimensione R7 para que a corrente
IC(Q2) seja 4 mA. Avalie da conveniência deste valor em face das correntes de base de Q3 e Q4 (suponha
hFE≥40).
2d) Estude o efeito das resistências R9 e R10 na estabilidade do ponto de funcionamento em repouso,
impedindo o embalamento térmico (thermal runaway). Conceba um circuito de protecção contra curtocircuito da carga em torno destas resistências (indicando qual a corrente máxima instantânea que o andar
“push-pull” passa a fornecer com esta protecção).
2e) Critique a inclusão das resistências R4 e R5 (qual a necessidade delas?).
2f) Se o objectivo fosse ligar R8 ao ponto A e não ao ponto B, que novo circuito seria necessário para
a Figura 2?
2g) Apresente o circuito de um multiplicador de VBE (incluindo a fonte de corrente) e dimensione-o de
forma a polarizar a montagem “push-pull”, quando ligado entre A e B. Compare esta polarização com a
polarização com díodos sob o ponto de vista da estabilidade da tensão entre as bases de Q3 e Q4.
Justifique com a análise matemática das 2 montagens.
Para a preparação, consultar:
• Sedra, Adel S. and Kenneth Smih, "Microelectronic Circuits", Oxford University Press, 1998.
Capítulo 9.
•
Programa "Electronics Workbench", Interactive ImageTechnologies (pode usar o EWB para testar
rapidamente todo o plano de trabalho)
3. PLANO DE TRABALHO
Antes de ligar o circuito à fonte de alimentação, assegure-se que a fonte tem os +/- 10V e limite de
corrente nos 120mA.
3a) No "deck" que lhe é fornecido assegure que apenas as ligações referentes à figura 1 estão activas
(coloque o colector de Q2 em aberto e curto-circuite os pontos A e B). Com vI = 0.0V obtenha as tensões
nos diversos pontos do circuito (VR9, VR10, VRL) e verifique que os transístores de saída estão ao corte.
3b) Ligue um gerador de sinal na entrada com f = 1 kHz, 1Vpp. Observe a distorção de cruzamento.
Esboce no gráfico a característica de transferência vO(vI).
3c) Aumente gradualmente a amplitude da tensão de entrada até obter uma onda ligeiramente cortada
("clipping"). Tome nota das tensões de “clipping” inferior e superior.
3d) Faça as ligações que introduzem o circuito da figura 2. Repita a alínea 3b).
3e) Repita a alínea 3c). A máxima tensão AC que é possível na saída sem distorção (devido a
clipping) subiu ou desceu?
3f) Desligue R3 da saída do 741, e ligue à saída vO . Obtenha num gráfico a nova relação entre vO(t) e
vI(t).
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Y: vOUT ____V/DIV
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Y: vOUT ____V/DIV X: vIN ______V/DIV
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Y: vOUT ____V/DIV X: vIN ______V/DIV
Este enunciado é uma adaptação de:
"Manual de Trabalhos Práticos, Complementos de Electrónica", Luis António Serralva Vieira de Sá,
Departamento de Engenharia Electrotécnica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de
Coimbra, Junho de 1991.
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