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“Amplificadores de Potência”pg. 497 a 512

PUC

ENGENHARIA

LABORATÓRIO DE DCE 3

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1. Introdução

O que é um amplificador?

Os amplificadores são classificados por classes: indicam quanto o

sinal de saída varia, sobre um ciclo de operação, para um ciclo

completo do sinal de entrada.

• Classe A: O sinal de saída varia por um ciclo completo de 360o.

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• Classe B: O sinal de saída varia sobre a metade do ciclo de entrada

( 180o ).

∴ são necessários 02 classe B para os 360o completos de operação

( “push-pull” ).

Produzem um sinal distorcido.

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• Classe AB: emprega a polarização do A e B; a saída encontra-se

entre 180o e 360o e não é uma operação classe A e nem B.

• Classe C: o sinal de saída encontra-se abaixo dos 180o. Esta classe

é utilizada em circuitos especiais tais como os sintonizados ( rádios e

comunicações ).

• Classe D: é empregada em sinais pulsados ( digitais ).

Eficiência dos amplificadores: é a relação entre vo/vi!!

Classe A AB B D

Eficiência 25 a 50% 25 a 78,5% 78,5% acima de 90%

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2. Amplificador Classe A com realimentação série:

• Em cc:

C

BC

B

cc

B

I.

R

7,0VI

.IR-VV

I

CCCCE =

β=

−=

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• Em ca: limites de operação do coletor-emissor: 0V e Vcc

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• Potência:

Potência de Entrada: Pi(cc) = VCC.ICQ

Potência de saída:aplicando-se Vi no circuito, a corrente IC varia em

torno de seu valor ICQ. A potência ca liberada para a carga RC pode ser

dada por:

I. Utilizando sinais eficazes:

C

2CE

C2CCCE

R

)rms(V Po(ca) ; R).rms(I Po(ca) ; )rms(I).rms(V)ca(Po ===

8

II. Empregando valores de pico para os sinais:

C

2CEC

2CCCE

R2

)p(V)ca(Po ;

2

R).p(I)ca(Po ;

2

)p(I).p(V)ca(Po ===

III. Empregando valores de pico a pico:

C

2CEC

2CCCE

R8

)p(V)ca(Po ;

8

R).pp(I)ca(Po ;

8

)pp(I).pp(V)ca(Po ===

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• Eficiência: representa a quantidade de potência ca transferida de sua

fonte cc.

%100)cc(Pi

)ca(Po% =η

Eficiência Máxima:

%25100

R2V

R8V

100)ca(Pi

)ca(Po%

R2

V

2

RV

.V)I .(máximaVPi(cc) máxima

R8

V)ca(Po

C

2CC

C

2CC

max

maxmax

C

2ccC

CC

CCCCC

C

2cc

max

===η∴

===

=

Condições ideais!

Na realidade: < 25%!!

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1. Exercício: Para o circuito dado pede-se: Pi=? , Po=? e %η=?

sabendo-se que IB(p) = 10mA.

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3. Amplificador Classe B:

O transistor fica polarizado em um valor que o mantém cortado, sendo

ligado somente quando o sinal é aplicado.

Há a necessidade de utilizarmos 02 transistores para obter um sinal

completo na saída.

Conhecido como “Push-Pull”

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O circuito do “Push-Pull”:

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• Potência de entrada (cc) :

Pi(cc)= VCC.ICC

onde ICC representa a corrente média ou cc fornecida pela fonte.

Como a corrente derivada das fontes tem uma forma de um sinal de

onda completa retificada:

)p(I2

ICCπ

=

onde I(p) é a corrente de pico da forma de onda da corrente.

Logo:

π= )p(I

2V)cc(Pi CC

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• Potência de saída (ca) :

Para tensões eficazes (rms):

L

2

L

R

)rms(V)ca(Po =

• Para tensões (p) ou (pp):

L

2

L

L

2

L

R8

)pp(V

R2

)p(V)ca(Po ==

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• Eficiência:

( )

L

CC

L

CC

L

2

L

R

)p(:com

%100V4

)p(V%100

)p(I2V

R2)p(V

%

%100)cc(Pi

)ca(Po%

LVI(p) =

π=

π

=η

=η

Quanto maior a tensão de pico: maior será a eficiência até VL(p)=VCC.

%50,781004

% max =π

=η∴

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• Potência dissipada pelos transistores de saída: ( P2Q )

P2Q= Pi(cc) – Po(ca)

Logo, para cada transistor tem-se:

2

PP

Q2

Q =

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2. Exercício: Para um amplificador classe B que forneça um sinal de

20V de pico para uma carga de 16Ω ( alto falante ) e uma fonte de

alimentação de VCC=30V, determine a potência de entrada, a potência

de saída e a eficiência do circuito.

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• Considerações de máxima potência:

A máxima potência é liberada quando: VL(p)= VCC

L

2

CCmax

2R

VPo(ca) =∴

A corrente de pico correspondente I(p):

com a máxima corrente média da fonte sendo:

Logo:

L

CC

R

V)p(I =

L

CCmaxCC

R

V2)p(I

2I

π=

π=

L

2

CC

L

CCCCmaxCCCC

R

V2

R

V2VIVmax)cc(Pi

π=

π==

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%54,781004

R

V2

100R2

V

100Pi(cc)

Po(ca)%

L

2

CC

L

2

CC

max =π

=

π

==η∴

A máxima dissipação de potência nos transistores ocorre quando:

π= CC

L

V2)p(V

L

2

CC

22QmaxR

V2P

π=∴

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3. Exercício: Para um amplificador classe B utilizando uma fonte

de VCC=30V e acionamento de uma carga de 15Ω ( alto falante ),

determine a potência máxima de entrada, a potência de saída e a

dissipação do transistor.