amplificadores de potência

Transcrição

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.
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 da impedâncias com o dispositivo
de saída.
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.
CLASSE B
●
●
●
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.
posicionado no extremo da reta de carga
próximo à região de corte.
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
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
cross-over 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
CONSIDERAÇÕES SOBRE POTÊNCIA EM
●
●
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;
●
●
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;
●
Define-se potência de entrada Pi(cc) à potência
dissipada pelo amplificador sem sinal ac
aplicado à entrada:
●
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
●
●
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
●
Em corrente contínua a resistência vista a partir
do primário do transformador valerá zero Ohms
(XL=2.π.f.L), daí VCE=VCC. Esta equação 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
●
●
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
●
●
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
●
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
CLASSE B
●
●
●
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.
posicionado no extremo da reta de carga
próximo à região de corte.
CLASSE B
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.
CLASSE B EM PUSH-PULL
●
Distorção por cross-over
●
Uma solução para a distorção por cross-over
●
Potência de entrada cc
●
Valor médio de Icc
●
Potência de saída ca
●
●
Eficiência
Eficiência máxima quando VL(P)=VCC. Lembrar
que IPMÁX = VCC/RL.
●
●
Potência dissipada pelos transistores
Potência dissipada em cada um dos
transistores
●
●
A máxima potência dissipada pelos transistores
em push pull ocorre quando*
Daí
* Millman-Halkias pg 743
EXEMPLO 15.7
EXEMPLO 15.8
●
A eficiência de um amplificador classe B pode
ser determinada por
EXEMPLO 15.9

amplificadores de potência

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