Eletrônica 1

Amplicadores

Prof. Hermano Cabral

Depto de Eletrônica e Sistemas UFPE

Amplicadores

Introdução

Uma função de processamento de sinais fundamental é aamplicação de sinal.

Estudaremos primeiro as propriedades e características geraisdo amplicador, deixando para depois o seu projeto.

Amplicadores

Introdução

Uma função de processamento de sinais fundamental é aamplicação de sinal.

Estudaremos primeiro as propriedades e características geraisdo amplicador, deixando para depois o seu projeto.

Amplicadores

Introdução

A tarefa de amplicação de sinal é necessária porque ostransdutores fornecem sinais fracos e com baixa energia.

Para um processamento conável destes sinais, é precisoaumentar a sua amplitude.

Isto é realizado através do amplicador de sinal.

Amplicadores

Introdução

A tarefa de amplicação de sinal é necessária porque ostransdutores fornecem sinais fracos e com baixa energia.

Para um processamento conável destes sinais, é precisoaumentar a sua amplitude.

Isto é realizado através do amplicador de sinal.

Amplicadores

Introdução

A tarefa de amplicação de sinal é necessária porque ostransdutores fornecem sinais fracos e com baixa energia.

Para um processamento conável destes sinais, é precisoaumentar a sua amplitude.

Isto é realizado através do amplicador de sinal.

Amplicadores

Introdução

É importante que nessaamplicação não haja distorção dosinal, i.e., se vi (t) for o sinal a seramplicado, a saída deve ser

vo(t) = Avi (t)

A é uma constante denominada deganho do amplicador.

Um amplicador com estacaracterística é denominado deamplicador linear.

Amplicadores

Introdução

É importante que nessaamplicação não haja distorção dosinal, i.e., se vi (t) for o sinal a seramplicado, a saída deve ser

vo(t) = Avi (t)

A é uma constante denominada deganho do amplicador.

Um amplicador com estacaracterística é denominado deamplicador linear.

Amplicadores

Introdução

É importante que nessaamplicação não haja distorção dosinal, i.e., se vi (t) for o sinal a seramplicado, a saída deve ser

vo(t) = Avi (t)

A é uma constante denominada deganho do amplicador.

Um amplicador com estacaracterística é denominado deamplicador linear.

Amplicadores

Observações

Observe que se vi (t) for nulo, vo(t) também o será.

Se na relação entre vi (t) e vo(t) houver potências de vi (t)diferentes de 1, haverá a presença de distorção não-linear.

Amplicadores

Observações

Observe que se vi (t) for nulo, vo(t) também o será.

Se na relação entre vi (t) e vo(t) houver potências de vi (t)diferentes de 1, haverá a presença de distorção não-linear.

Amplicadores

Símbolo do Amplicador

Vemos que o amplicador é um quadripolo, e seu símbolo estámostrado acima à esquerda.

Em muitos casos, entretanto, a entrada e saída compartilhamum dos terminais, denominado de terra do circuito.

Isto está representado acima à direita.

Amplicadores

Símbolo do Amplicador

Vemos que o amplicador é um quadripolo, e seu símbolo estámostrado acima à esquerda.

Em muitos casos, entretanto, a entrada e saída compartilhamum dos terminais, denominado de terra do circuito.

Isto está representado acima à direita.

Amplicadores

Símbolo do Amplicador

Vemos que o amplicador é um quadripolo, e seu símbolo estámostrado acima à esquerda.

Em muitos casos, entretanto, a entrada e saída compartilhamum dos terminais, denominado de terra do circuito.

Isto está representado acima à direita.

Amplicadores

Ganho de Tensão

Baseado na relação linear anterior, denimos o ganho detensão do amplicador como

Av =vo

vi

Amplicadores

Ganho de Potência

Ao contrário de um transformador, um amplicador aumenta apotência do sinal em adição a aumentar a sua tensão.

Dito de outra forma, o amplicador também provê um ganho

de corrente:

Ai =io

ii

Combinando os dois ganhos, temos o ganho de potência doamplicador:

Ap =vo io

vi ii= AvAi

Muitas vezes, estes ganhos são expressos em dB.

Amplicadores

Ganho de Potência

Ao contrário de um transformador, um amplicador aumenta apotência do sinal em adição a aumentar a sua tensão.

Dito de outra forma, o amplicador também provê um ganho

de corrente:

Ai =io

ii

Combinando os dois ganhos, temos o ganho de potência doamplicador:

Ap =vo io

vi ii= AvAi

Muitas vezes, estes ganhos são expressos em dB.

Amplicadores

Ganho de Potência

Ao contrário de um transformador, um amplicador aumenta apotência do sinal em adição a aumentar a sua tensão.

Dito de outra forma, o amplicador também provê um ganho

de corrente:

Ai =io

ii

Combinando os dois ganhos, temos o ganho de potência doamplicador:

Ap =vo io

vi ii= AvAi

Muitas vezes, estes ganhos são expressos em dB.

Amplicadores

Ganho de Potência

Ao contrário de um transformador, um amplicador aumenta apotência do sinal em adição a aumentar a sua tensão.

Dito de outra forma, o amplicador também provê um ganho

de corrente:

Ai =io

ii

Combinando os dois ganhos, temos o ganho de potência doamplicador:

Ap =vo io

vi ii= AvAi

Muitas vezes, estes ganhos são expressos em dB.

Amplicadores

Fontes de Alimentação do Amplicador

Para suprir o ganho de potência, o amplicador faz uso desuas fontes de alimentação cc.

Amplicadores

Fontes de Alimentação do Amplicador

Se a corrente drenada da fonte Vk for Ik , então a potênciaentregue ao amplicador será

Pcc = V1I1 + V2I2

Denominando a potência dissipada no amplicador de Pdiss, apotência entregue à carga de PL e a potência retirada da fontede sinal de PI , a equação de balanceamento de potência será

Pcc + PI = PL + Pdiss

A eciência η do amplicador é denida como

η ,PL

Pcc

× 100

Amplicadores

Fontes de Alimentação do Amplicador

Se a corrente drenada da fonte Vk for Ik , então a potênciaentregue ao amplicador será

Pcc = V1I1 + V2I2

Denominando a potência dissipada no amplicador de Pdiss, apotência entregue à carga de PL e a potência retirada da fontede sinal de PI , a equação de balanceamento de potência será

Pcc + PI = PL + Pdiss

A eciência η do amplicador é denida como

η ,PL

Pcc

× 100

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Fontes de Alimentação do Amplicador

Se a corrente drenada da fonte Vk for Ik , então a potênciaentregue ao amplicador será

Pcc = V1I1 + V2I2

Denominando a potência dissipada no amplicador de Pdiss, apotência entregue à carga de PL e a potência retirada da fontede sinal de PI , a equação de balanceamento de potência será

Pcc + PI = PL + Pdiss

A eciência η do amplicador é denida como

η ,PL

Pcc

× 100

Amplicadores

Exemplo

Considere um amplicador operando a partir de fontes dealimentação de ±10 V. Uma tensão senoidal com 1 V de pico éconectada à entrada e uma tensão senoidal de 9 V de pico éfornecida a uma carga de 1 kΩ. O amplicador drena uma correntede 9,5 mA de cada uma das fontes de alimentação. A corrente deentrada do amplicador é senoidal, tendo 0,1 mA de pico. Calculeo ganho de tensão, o ganho de corrente, o ganho de potência, apotência drenada da fonte cc, a potência dissipada no amplicadore a eciência.

Amplicadores

Saturação do Amplicador

Todo amplicador tem a restrição de que sua tensão de saídanão pode exceder um valor máximo positivo e não pode sermenor do que um valor mínimo.

Amplicadores

Saturação do Amplicador

Para não haver distorção, o sinal de entrada car dentro dafaixa linear de operação,

L−Av

≤ vi ≤L+

Av

Amplicadores

Polarização

Em alguns casos a curva de resposta do amplicador possuioutras características não-lineares.

Amplicadores

Polarização

Neste caso, é necessário polarizar o circuito para operar emuma região aproximadamente linear.

Amplicadores

Polarização

A técnica consiste em superpor uma fonte cc VI à fonte desinal de modo que o amplicador opere em torno do ponto Q,conhecido como ponto quiescente, ponto de polarização ouponto de operação.

Amplicadores

Polarização

Os sinais de entrada e saída são

vI (t) = VI + vi (t) vO(t) = VO + vo(t)

Temos então a relação

vo(t) = Avvi (t)

Aqui, Av é denido como

Av =dvO

dvI

∣∣∣∣em Q

Amplicadores

Polarização

Os sinais de entrada e saída são

vI (t) = VI + vi (t) vO(t) = VO + vo(t)

Temos então a relação

vo(t) = Avvi (t)

Aqui, Av é denido como

Av =dvO

dvI

∣∣∣∣em Q

Amplicadores

Polarização Observações

Esta técnica é aplicável ao regime denominado de pequenos

sinais, pois o sinal de entrada deve ser limitado em amplitudepara não colocar o amplicador fora de sua faixa de operaçãolinear.