Eletrônica

(Amplificador Push-Pull)

Eletrônica

(Amplificador Push-Pull)

Prof. Manoel Eusebio de Lima

23/1/2006 Soluções GrecO 2

Operação 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 aconteça, sem distorção do sinal, o ponto Q é colocado no corte para as retas de carga ca e cc.

• A vantagem deste tipo de amplificador é a baixa corrente drenada e alta freqüência.

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

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Transistor off até Vin > +0,7

VBE

Transistor off até Vin < - 0,7

VBE

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Os transistores sãoapenas adequada-mente polarizadosnas áreas em azul.

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Circuito Push-Pull

• Este tipo de configuração permite mais ganho do que um transistor poderia fornecer sozinho. Este amplificador "push-pull“ (seguidor de emissor push-pull) é usado onde a saída de alta potência elevado e fidelidade são necessárias: estágios da saída 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 prévia polarização.

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Amplificador Push-pull

Polarização dos transistores no corte

Seguidor de emissor npn

Seguidor de emissor pnp

Capacitor de desacoplamentoCapacitor de desacoplamento

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Push-Pull – Análise CC

Na polarização ICQ ≈ 0

ICQ

Como os diodos sãoiguais, a tensão nosdiodos dos emissores são iguais

VCE = VCC/2

VCE = VCC/2

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

Polarizar por diodo também evita a deriva térmica, garantindo a polarização sem problemas dos transistores. O uso de resistores podeafetar o ponto de operação com a mudança de temperatura.

• Polarização do circuito

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Polarização do amplificador – Análise CC

VBE

IC=(VCC-2VBE)/2R

ID= IC

VBE

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

ID = IC

Como as curvas característicasdos diodos são iguais as curvasVBE dos transitores, a correntedos diodos é aproximadamenteigual a corrente do coletor no ponto Q.

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Curva de carga (ponto Q)

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

(VCC/2RL)

/2Corrente máxima no coletor do transistor(ca)

Ica(máxima)

Vcc/2

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Análise CA

• Quando Q1 conduz, Q2 corta e a tensão de saída é positiva. O capaciotr CL é carregado para 0.5 VCC.

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

e a corrente de base é dada por:

IB(max) = IC(max)/β

VBEQ1

Vo(max)

IB(max)

• A resistência R pode ser dada

aproximadamente por:

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

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• Potência máxima teorica pode sert dada por:

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

2cc/8RL

Considerando que a disipação de potência sobre o circuito de polaraização é nula.

Observe que:

1. o transistor npn é on durante o ciclo positivo da tensãode saída

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

“Assim, a potência fornecida pela fonte durante o cilconegativo é zero”

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• Potência média máxima fornecida aos transistores é:

Pavg(max) = Imax.VCC/π = V2cc/2πRL

Assim, a eficiência máxima obtida pode ser dada por:

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

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Amplificadr Push-pull

• Projetar um amplificador Push-Pull conforme figuraabaixo de 2W de potência para um speaker de 8Ωsobre a freqüência de 20 a 20KHz. A fonte de alimentação DC é de 24V. Os transistores npn e pnppossuem β=100 e VBE=0,7V.

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Cálculo

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. Tensão de pico

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

4. Cálculo de IB(max)

IB(max)= Io(max) /(β+1) (corrente no emissor)

IB(max)= Io(max) /(β+1) = 7.505 mA

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Polarização

5. Cálculo de R (resistência de polarização):

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

R = [12-0.7-6.064]V/7.505 mA = 697.67 ΩR≈680 Ω

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

7. Corrente média no coletor:

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

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

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• Potência da fonte

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

• Capacitor (RL = carga do speaker = 8Ω)

CL = 1/2πfcRL= 1/2π*20*8 = 994.7 µF

Consideremos CL = 1000 µF

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Circuito equivalente

Rin = R||R||(β+1)RL

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

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 potência = 29.9

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Linha de carga ac em Q1

Q1 conduz durante ciclopositivo do sinal de entrada

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