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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 ===
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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.