Amplificador de potência

Páginas: 5 (1203 palavras) Publicado: 5 de abril de 2011
Introdução
Pretende-se dimensionar um amplificador de potência classe B, com 1W de potência útil numa carga de 8Ω. O sinal de entrada tem uma amplitude de 0 a 100mV sobre 100KΩ. O amplificador de potência tem uma largura de banda a -3dB de 500Hz a 30KHz.

100 mV
100Kohm



Esta classe caracteriza-se por não ter corrente de polarização nos transístores de saída, o que faz aumentar orendimento do circuito, idealmente, para 78,5%. Os transístores passam a conduzir apenas quando são atacados pelo sinal de entrada. No entanto, será necessário, um par de transístores (push-pull), pois cada um fica responsável por um semi-ciclo do sinal de saída (figura adjacente).

Desenvolvimento teórico

Primeiro procede-se ao cálculo da excursão máxima de tensão, para que se tenha a potênciaútil pretendida.

Sabemos que na excursão máxima de tensão a . Onde haverá um rendimento máximo igual a:

Após estimado o , calcula-se o , através da recta de carga dinâmica retira-se a seguinte expressão: , fazendo os cálculos obtêm-se o valor correspondente á corrente de colector máxima,
Tendo em conta estes valores, vamos ter um ganho de 40:

Para obter este ganho, distribuímos estevalor, pelas 3 “caixas” da nossa montagem, para que o seu produto seja 40:
* Bloco 1 com ganho de 5
* Bloco 2 com ganho de 2
* Bloco 3 com ganho de 4

Onde o bloco 1 será o bloco para “acerto” do ganho, que permite fazer o ajusto do ganho ao valor pretendido. O bloco 2 será um filtro passa-alto, que irá deixar passar as frequências acima de 500Hz, e por fim temos o bloco 3, que é umfiltro passa-baixo que não vai permitir que passem frequências acima dos 30KHz.
Falta-nos ainda referir que o 4º bloco, irá ser o push-pull que amplifica a corrente, para atacar a “corneta”. Durante a transição da operação de um transístor para outro, há uma interrupção do sinal de saída, pois o nível do sinal de entrada não é suficientemente grande para por os transístores em condução. Ocorre achamada distorção de Crossover (figura adjacente).

Para sinais grandes (grandes potências) esta distorção é relativamente pequena pois o sinal passa a ser muito maior que o nível das harmónicas geradas. Mas à medida que o sinal vai baixando, a diferença também diminui fazendo com que a distorção passe a ser relevante.

O seguinte gráfico mostra o andamento do PFR:

Ilustração 1 - Recta deCarga Estática

Para obter a potência útil pretendida é necessário ter uma excursão de tensão de 4V, ou seja, na entrada do andar do amplificador é preciso ter um sinal, cuja amplitude seja de 4V. De acordo com as especificações, o sinal de entrada tem uma amplitude de 100mV, é necessário amplificar o sinal de entrada 40 vezes.

As montagens usadas para calcular o andar de amplificação, queamplifique 40 vezes, foram as descriminadas em baixo:

| Cálculos de dimensionamento:Anexo 1 |
Bloco 1 – Acerto de Ganho | |
| Cálculos de dimensionamento:Anexo 2 |
Bloco 2 – Filtro Passa Baixo | |
| Cálculos de dimensionamento:Anexo 3 |
Bloco 3 – Filtro Passa Alto | |

No circuito usa-se dois condensadores para poder controlar a largura de banda do amplificador. O condensadorC2, colocado em série com a resistência R6, controla o limite inferior da largura de banda, este entra ao corte para frequências inferiores a 500Hz, deixando passar frequências acima da referida. Para a frequência de 30KHz, dimensionou-se um condensador C1 em paralelo com a resistência , este condensador introduz um pólo á referida frequência, ou seja acima de 30kHz, o ganho decai 3db.
O calculo dafrequência de pólo é dado por:

Na ilustração adjacente encontra-se a montagem final calculada teoricamente. Apesar dos cálculos, verifica-se através das simulações que, apesar do ganho estar dentro dos parâmetros, a largura de banda precisava de ajustes, dai o valor de alguns parâmetros estar diferente dos valores calculados.

Desenvolvimento Prático

Na prática deparámo-nos com...
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