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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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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