Eletrônica (Amplificador Push-Pull) - cin.ufpe.brcin.ufpe.br/~ags/eletr%F4nica/aula12_  · 23/1/2006

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  • Eletrnica

    (Amplificador Push-Pull)

    Eletrnica

    (Amplificador Push-Pull)

    Prof. Manoel Eusebio de Lima

  • 23/1/2006 Solues GrecO 2

    Operao classe B

    Estes amplificadores, denominados classe B permite que a corrente do coletor flua apenas por 180o do ciclo ca em cada transistor. Para que isso acontea, sem distoro do sinal, o ponto Q colocado no corte para as retas de carga ca e cc.

    A vantagem deste tipo de amplificador a baixa corrente drenada e alta freqncia.

    Quando um transistor opera na classe B, ele ceifa um semi-ciclo. Para evitar distores dois transistores so usados em uma configurao push-pull. Isto que quer dizer que um transistor conduz em um semi-ciclo e o outro no outro semi-ciclo.

  • 23/1/2006 Solues GrecO 3

    Transistor off at Vin > +0,7

    VBE

    Transistor off at Vin < - 0,7

    VBE

  • 23/1/2006 Solues GrecO 4

    Os transistores soapenas adequada-mente polarizadosnas reas em azul.

  • 23/1/2006 Solues GrecO 5

    Circuito Push-Pull

    Este tipo de configurao permite mais ganho do que um transistor poderia fornecer sozinho. Este amplificador "push-pull (seguidor de emissor push-pull) usado onde a sada de alta potncia elevado e fidelidade so necessrias: estgios da sada do receptor, moduladores AM, etc.

    A fim de se evitar problemas de cross distortion, ambos ostransistores deveriam estar ligeiramente polarizados, o quepode ser conseguido incluindo-se diodos ou resistores parauma prvia polarizao.

  • 23/1/2006 Solues GrecO 6

    Amplificador Push-pull

    Polarizao dos transistores no corte

    Seguidor de emissor npn

    Seguidor de emissor pnp

    Capacitor de desacoplamentoCapacitor de desacoplamento

  • 23/1/2006 Solues GrecO 7

    Push-Pull Anlise CC

    Na polarizao ICQ 0

    ICQ

    Como os diodos soiguais, a tenso nosdiodos dos emissores so iguais

    VCE = VCC/2

    VCE = VCC/2

    Polarizar ambos ostransistores no corte, garantindo uma tensoentre base e emissordos transistores entre0,6 e 0,7V. Isto podeser garantido com a incluso dos doisdiodos.

    Polarizar por diodo tambm evita a deriva trmica, garantindo a polarizao sem problemas dos transistores. O uso de resistores podeafetar o ponto de operao com a mudana de temperatura.

    Polarizao do circuito

  • 23/1/2006 Solues GrecO 8

    Polarizao do amplificador Anlise CC

    VBE

    IC=(VCC-2VBE)/2R

    ID= IC

    VBE

    A corrente do coletor iguala-se a corrente do diodo.

    ID = IC

    Como as curvas caractersticasdos diodos so iguais as curvasVBE dos transitores, a correntedos diodos aproximadamenteigual a corrente do coletor no ponto Q.

  • 23/1/2006 Solues GrecO 9

    Curva de carga (ponto Q)

    Como no existe resistor para controlar a corrente noscoletores e emissores dos transistores, a corrente de carga infinita (teoria), no comportamenteo DC. Isto que dizer que a reta de carga vertical.

    (VCC/2RL)

    /2Corrente mxima no coletor do transistor(ca)

    Ica(mxima)

    Vcc/2

  • 23/1/2006 Solues GrecO 10

    Anlise CA

    Quando Q1 conduz, Q2 corta e a tenso de sada positiva. O capaciotr CL carregado para 0.5 VCC.

    Ic(max) = I0(max) = Vo (Max)/RL

    e a corrente de base dada por:

    IB(max) = IC(max)/

    VBEQ1

    Vo(max)

    IB(max)

    A resistncia R pode ser dada

    aproximadamente por:

    R = [VCC - (0.5VCC+VBEQ1+Vo(max))]/IB(max)

  • 23/1/2006 Solues GrecO 11

    Potncia mxima teorica pode sert dada por:

    P(max) = (I2(max).RL)/2= V

    2cc/8RL

    Considerando que a disipao de potncia sobre o circuito de polaraizao nula.

    Observe que:

    1. o transistor npn on durante o ciclo positivo da tensode sada

    2. O transistor npn est on e o capacitor C alimenta Q2

    Assim, a potncia fornecida pela fonte durante o cilconegativo zero

  • 23/1/2006 Solues GrecO 12

    Potncia mdia mxima fornecida aos transistores :

    Pavg(max) = Imax.VCC/ = V2cc/2RL

    Assim, a eficincia mxima obtida pode ser dada por:

    = P(/max) /Pavg(max) = /4=0.7854 ou 78,54%

  • 23/1/2006 Solues GrecO 13

    Amplificadr Push-pull

    Projetar um amplificador Push-Pull conforme figuraabaixo de 2W de potncia para um speaker de 8sobre a freqncia de 20 a 20KHz. A fonte de alimentao DC de 24V. Os transistores npn e pnppossuem =100 e VBE=0,7V.

  • 23/1/2006 Solues GrecO 14

    Clculo

    1. Valor efetivo (rms) da corrente no speaker:

    Io(rms)= (2/8)1/2 = 0,53A

    2. Corrente de pico no speaker

    Io(max) = 21/2*0,53 = 0.758 A

    3. Tenso de pico

    Vo(max)= Io(rms)*RL= 6.064V

    4. Clculo de IB(max)IB(max)= Io(max) /(+1) (corrente no emissor)

    IB(max)= Io(max) /(+1) = 7.505 mA

  • 23/1/2006 Solues GrecO 15

    Polarizao

    5. Clculo de R (resistncia de polarizao):

    R = [VCC - (0.5VCC+VBEQ1+Vo(max))]/IB(max)R = [12-0.7-6.064]V/7.505 mA = 697.67 R680

    6. Corrente de polarizao (corrente nos diodos)ID = (24-0.7-0.7)/2*680 = 16.618 mA

    7. Corrente mdia no coletor:

    IC(avg)= I0(max)/ = 0.758/ = 241.128mA

    8. Corrente da fonteIS = ID + IC(avg) = 16.618 + 241.128 = 257.746 mA

  • 23/1/2006 Solues GrecO 16

    Potncia da fonte

    PS = (24V)*(257.746mA)= 6.186 W

    Capacitor (RL = carga do speaker = 8)

    CL = 1/2fcRL= 1/2*20*8 = 994.7 F

    Consideremos CL = 1000 F

  • 23/1/2006 Solues GrecO 17

    Circuito equivalente

    Rin = R||R||(+1)RL

    Rin = R||R||(+1)RL = 680||680||(8*101) = 239.3

    Vin(max) = Vo(max)=6.064V

    Iin(max) = Vin(max)/Rin=6.064/239.3=25.341 mAGanho em corrente = AI = Io(max)/Iin(max)=758mA/25.341mA = 29.9

    Ganho em potncia = 29.9

  • 23/1/2006 Solues GrecO 18

    Linha de carga ac em Q1

    Q1 conduz durante ciclopositivo do sinal de entrada

  • 23/1/2006 Solues GrecO 19