amplificadores diferenciais aula 17 - lsi.usp.bracseabra/grad/x2306_files/psi2306_2013 - parte...
TRANSCRIPT
1
Amplificadores DiferenciaisAula 17
8
2
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Segunda Prova
3
17ª Aula: Amplificadores Diferenciais e Operacionais
Ganho e Rejeição de Modo Comum
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Determinar o ganho de modo comum em circuitos de entrada(amplificadores diferenciais) de AOs
- Analisar o desempenho de amplificadores diferenciais quando se aplicam sinais comuns e sinais diferenciais às suas entradas
- Determinar a influência de características não ideiais nos ganhosde modo diferencial e de modo comum (descasamentos entre transistores, entre resistores ou não idealidade da fonte de corrente)
4
Io
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)
ruído sobre VCM
22
Ao
O
VrI
ro
saturados!
Como calcular o ganho (de modo comum) de tensão nesse circuito?É similar a um circuito Amplificador Fonte Comum com Resistência de Fonte!
5
Circuitos Amplificadores DiferenciaisO Amplificador FC com Resistência de Fonte
1
1 1m i
gs im s
sm
g vv vg RR
g
1 1i m i
dm s
sm
v g vi ig RR
g
1m D
o d D im s
g Rv i R vg R
11o m D D
i m ss
m
v g R Rv g R R
g
= aberto
6
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)
para a Saída entre Dreno Individual e Terra
1 2
1 2O O D
icm icmSS
m
v v Rv v R
g
meio circuito demodo comum!!
1 2
1
2
/SS m
O O D
icm icm SS
Geralmente R gv v Rv v R
12metade
id m DA g R
dm SS
cm
ACMRR g RA
id m Ddaaula passada A g R
1o D
is
m
v Rv R
g
2metade
Dcm
SS
RAR
7
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)
para a Saída entre os Dois Drenos
2 1 0O Ocm
icm
v vAv
2 1O Od m D
id
v vA g Rv
CMRR
1 2
2O O D
icm icm SS
v v Rv v R
8
Circuitos Amplificadores Diferenciais
9
Amplificadores DiferenciaisAula 17 – parte2
8
10
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Segunda Prova
11
17ª Aula: Amplificadores Diferenciais e Operacionais
Ganho e Rejeição de Modo Comum
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Determinar o ganho de modo comum em circuitos de entrada(amplificadores diferenciais) de AOs
- Analisar o desempenho de amplificadores diferenciais quando se aplicam sinais comuns e sinais diferenciais às suas entradas
- Determinar a influência de características não ideiais nos ganhosde modo diferencial e de modo comum (descasamentos entre transistores, entre resistores ou não idealidade da fonte de corrente)
12
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)
para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de RD
2 1
2O O D
cmicm SS
v v RAv R
2 1
:D
d
O Od m D
id
Considerando o efeito de Rdesprezível em A
v vA g Rv
2 0( )d m SSD
Dcm
D
A g RCMRR se RRAR
DR1
2
1
2
2
/SS m
DO icm
SS
D DO icm
SS
Se R gRv vRR Rv v
R
13
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de gm
1 1 1 1
2 2 2 2
d m gs d m
d m gs d m
i g v i gi g v i g
1 2 1 2( ) ss d d SS d d
SS
vComo v i i R i iR
1 2
1 2
1/SS m
icms icm d d
SS
Como Q e Q seguidores e R gvv v i iR
14
Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de gm
2( )d m SS
mcm
m
A g RCMRR gAg
11
1 2 1 2
1 222
1 2
2( )
( )
m icmd
m m SS m m m
m m mm icmd
m m SS
g vig g R se g g g
e g g gg vig g R
1 21 22 2
m icm m icmd d
m SS m SS
g v g vi e ig R g R
1 2 2 1 2m icm
O O d D d D Dm SS
g vv v i R i R Rg R
2mD
cm d m DSS m
gRA e A g RR g
15
Circuitos Amplificadores DiferenciaisResumo
Ganho de Modo Diferencial (Ad)
Ganho de Modo Comum (Acm)
CMRR (Ad /Acm)
entre (vO 2 – vO1) para circuito ideal om D rg R 0 ∞
entre (vO2 – vO1) c/ não-idealidade da fonte de corrente (RSS)
m Dg R
0
∞
entre uma saída (vO1) e terra consid. não-idealidade da fonte de corrente (RSS)
12
( )om Dg R r 2
D
SS
RR
m SSg R
entre (vO2 – vO1) c/ desbalanceamento em RD .
m D
D d
g REfeito de R desp em A
2
D
SS
RR
02
( )m SS se RD
D
D
g RRR
entre (vO2 – vO1) c/ desbalanceamento nos transistores (gm) .
m D
m d
g REfeito de g desp em A
2
mD
SS m
gRR g
2( )m SS
m
m
g Rgg
16
Amplificadores DiferenciaisAula 19
8
17
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
18
19ª Aula: Amplificadores Diferenciais com Transitores BJT
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Comparar o desempenho do amplificador diferencial quandoimplementado com transistores FET ou TBJ
- Analisar o comportamento do amplificador diferencial com TBJ quando se aplicam:
- sinais diferenciais- sinais de modo comum
- Determinar o ganho diferencial para pequenos sinais
19
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
/
/
0,7
( 1)
1BE T
BE T
BE
C B E
E B
v VC S
v VSE
v Vi i ii i
i I eIi e
Na região Ativa(equiv. Reg. Saturação do FET)
Limites da região ativa: -Indo à saturação, vCE 0,3V -Indo ao corte, , vBE0,3V
20
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
Em modo comum Com desbalanceamento +1V
21
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
Com desbalanceamento 1V Para pequenos desbalanceamentos
22
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
11
( )/B E Tv v VSE
Ii e
Para pequenos desbalanceamentos
22
( )/B E Tv v VSE
Ii e
2 12
1
( )/B B Tv v VE
E
i ei
2 1E Ei i I
2 1
1
1 2
11 ( )/B B T
Ev v V
E E
ii i e
1 2
2
1 2
11 ( )/B B T
Ev v V
E E
ii i e
1 21 1/ /id T id TE Ev V v VI Ii e ie e
23
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
1 21 11 1/ /id T id T
E Ev V v V
i ieI e I e
24
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
Técnica para suavizar a inclinação na região linear
e OVR V
25
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ: Operação com Pequenos Sinais
1 21 1/ /id T id TC Cv V v VI Ii e i
e e
2
2 21
2
2 2
1 /
/
/ /
/
/ /
id T
id T iid T
id T
id id
d
T
T
T
C v V
v V
v
v V
v V v V
V v V
ee e
Iie
Iee e
11 22
1 2 1 2( / )
/ /id T
id T Cid T id T
I v VSe v V iv V v V
1 22 2 2 2 2 2id id
C CT T
v vI I I Ii e iV V
12id
T
vV
cI i
26
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ: Operação com Pequenos Sinais
1 22 2Q Q
id idBE BE BE BE
v vv V e v V
22 2
2
/id Cc m
T T T
idc m
v II Ii gV V Vvi g
2 1
2 1
O O O m C id
O O Ov m C
id id
v v v g R vv v vA g Rv v
27
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
Um Ponto de Vista Alternativo
c ei i
2id
c mvi g
O m C idv g R v
2 1O O Od m C
id id
v v vA g Rv v
28
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJCalculando a Resistência de Entrada
c ei i
2id
c mvi g
1( )e bi i
12 2
2
1
/( )
( )
id id
id ei
bd
e
v vv rR
i
r r
29
Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ
Com resistência no Emissor
1 2 2/
( )s Re
idid e
b
vR r ri
1 2 2/
( )( )c Reid e eR r R
1 2/s Re
O Od m C
id
v vA g Rv
1 2 22 2/
( )c Re
O O C
id e ed
C
e e
v v Rv r
A
Rr R
R
/s Red m C Ce
A g R Rr
30
1 2 2/
( )( )c Reid e eR r R
re1 re2 VTIE
25 mV0, 5 mA 50
Rid 2 1 re RE 2 101 (50 150) 40 k
40 0 810 40
, V/Vid id
s s id
RR R
vv
3
2 2 10 502 2 50 150 10
Resistência total nos coletoresResistência total nos emissores
V/V( ) ( )
o
id
C
e E
Rr R
vv
0 8 50 40, V/Vo id od
s s id
A v v vv v v
(a)
(b) o id od
s s id
A v v vv v v
31
A Realimentação em Circuitos EletrônicosAula 20
32
PSI2306: Eletrônica
Ao final deste curso você deverá estar apto a:
- Analisar e Projetar amplificadores com transistores bipolares e FET! considerando os requisitos de ganho (de tensão, corrente), impedância (de entrada/de saída) e a resposta em frequência
- Analisar e projetar circuitos com Amplificadores Operacionais(AOs) considerando as limitações de desempenho reais dos AOs
- Explicar e empregar conceitos de realimentação negativa paraajustar valores de ganho, impedância e resposta em frequência de amplificadores de um modo geral
- Identificar as principais configurações de amplificadores de potência e explicar suas características fundamentais
33
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
34
19ª Aula: A Realimentação em Circuitos Eletrônicos
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Explicar o que é a realimentação
- Explicar a importância da realimentação negativa
- Construir modelos para pequenos sinais para o transistor TBJ
- Analisar e projetar circuitos de polarização empregando modelospara pequenos sinais para o TBJ
- Esboçar as formas de onda em circuitos amplificadores básicos com TBJ
35
O Princípio da Realimentação
o ix Ax
f ox x
i s fx x x
1o i i
fs i f i i
x Ax Ax AAx x x x A x A
ganho de malha (+ ou )
quant. de realimentação
fA
o f sx A x
36
O Princípio da Realimentação
Realimentação:
• Negativa Fechar a torneira quando a jarra está cheia(saída aumenta, entrada diminui)
• Positiva Desmoronamento de uma encosta(saída aumenta, entrada aumenta)
•A Realimentação negativa também é chamada de degenerativa
A Realimentação positiva também é chamada de regenerativa
37
O Princípio da RealimentaçãoAplicações:
• R. Positiva Não leva sempre à instabilidade, como em osciladores e filtros ativos
• R. Negativa Já vimos muitas!!!
sem realimentação!
com realimentação!
38
O Princípio da Realimentação
1o
fs
x AAx A
1f sAx xA
1 1, / !!!fSe A A
11i sx xA
1o s
Ax xA
o ix Ax
Sistemas (circuitos) unilaterais
1o f s sx A x x
39
A Realimentação Negativa
Propriedades da Realimentação Negativa:1. Dessensibilidade do ganho: o valor do ganho torna-se menos sensível às variações no
valor dos componentes do circuito, assim como variações causadas pela mudança de temperatura.
2. Redução da distorção não-linear: a saída torna-se mais proporcional à entrada (emoutras palavras, fazer o ganho constante independente do nível do sinal).
3. Redução do efeito do ruído: minimiza-se a contribuição na saída de sinais elétricosindesejáveis gerados pelos componentes do circuito e por interferências externas.
4. Controle das impedâncias de entrada e saída: pode-se ajustar as impedâncias de entradae de saída pela seleção apropriada da topologia da realimentação.
5. Extensão da faixa de passagem do amplificador.
40
41
A Realimentação NegativaDessensibilidade do Ganho A
Dessensibilidade do ganho não é redução do ganho, é tornar o ganho mais estável!
1o
fs
x AAx A
2
11 1( )
fA AA A A A
11 1( )
f ff
A AAComo AA A A A
11( )
f
f
A AA A A
fA
42
A Realimentação Negativa2. Extensão da Faixa de Passagem
1o
fs
x AAx A
1 1 11 1 11 1
1 1
/ / /( )( )/ / ( )
/ /
M M
H H M M Mf
M M H M H M
H H
A As s A A AA s A A s A s As s
1( )
/M
H
AA ss
1 1/( ) ( )Hf H M Lf L MA A
43
A Realimentação NegativaRedução do Efeito do Ruído
S/R Vs /Vn
Vo VsA1A2
1 A1 A2 Vn
A11 A1A2
SR
VsVn
A2
“A”
44
A Realimentação NegativaRedução da Distorção Não-linear
1000
1000 “A” “Af”
90,9
50
0
11000 90 9
1 1000 0 01,
,fA
2100 50
1 100 0 01,fA
1o
fs
x AAx A
45
As Quatro Topologias da Realimentação
46
A Realimentação Negativa
Propriedades da Realimentação Negativa:1. Dessensibilidade do ganho: o valor do ganho torna-se menos sensível às variações no
valor dos componentes do circuito, assim como variações causadas pela mudança de temperatura.
2. Extensão da faixa de passagem do amplificador.
3. Redução do efeito do ruído: minimiza-se a contribuição na saída de sinais elétricosindesejáveis gerados pelos componentes do circuito e por interferências externas.
4. Redução da distorção não-linear: a saída torna-se mais proporcional à entrada (emoutras palavras, fazer o ganho constante independente do nível do sinal).
5. Controle das impedâncias de entrada e saída: pode-se ajustar as impedâncias de entradae de saída pela seleção apropriada da topologia da realimentação.
47
A Realimentação Negativa1. Dessensibilidade do Ganho
Dessensibilidade do ganho não é redução do ganho, é tornar o ganho mais estável!
1o
fs
x AAx A
2
11 1( )
fA AA A A A
11 1( )
f ff
A AAComo AA A A A
11( )
f
f
A AA A A
48
A Realimentação Negativa3. Redução do Efeito do Ruído
S/R Vs /Vn
Vo VsA1A2
1 A1 A2 Vn
A11 A1A2
SR
VsVn
A2
“A”
49
A Realimentação Negativa4. Redução da Distorção Não-linear
1000
1000 “A” “Af”
90,9
50
0
11000 90 9
1 1000 0 01,
,fA
2100 50
1 100 0 01,fA
1o
fs
x AAx A
50
As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Realimentação SÉRIE-PARALELORealimentação da Corrente de saída Corrente na entrada
Realimentação PARALELO-SÉRIE
Realimentação da Corrente de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-SÉRIE
Realimentação da Tensão de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-PARALELO
51
As Quatro Topologias da Realimentação
Em inglês:• série series• paralelo shunt
Portanto:
• série-série = series-series• série- paralelo = series-shunt• paralelo-série = shunt-series• paralelo-paralelo = shunt-shunt
52
Qual a topologia?
Realimentação da Tensão de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-PARALELO
53
As Quatro Topologias da Realimentação
Qual a topologia?(não está mostrando a polarização)
Realimentação da Corrente de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-SÉRIE
54
As Quatro Topologias da Realimentação
Qual a topologia?(não está mostrando a polarização)
Realimentação da Corrente de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-SÉRIE
55
As Quatro Topologias da Realimentação
Qual a topologia?
Realimentação da Tensão de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-PARALELO
Configuração Inversora
56
As Quatro Topologias da Realimentação
Qual a topologia?
Realimentação da Tensão de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-PARALELO
Configuração Não-inversora
57
A Realimentação Série-ParaleloAula 21
58
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
60
As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Realimentação SÉRIE-PARALELO
•Circuitos A e B são unilaterais (B não carrega o circuito A)
•Circuito A tem uma resistência de entrada Ri,ganho A e resistência de saída Ro
•Incorporou-se as resistências de fonte e carga no circuito A
61
As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Realimentação SÉRIE-PARALELO
Af VoVs
A1 A
Rif VsIi
VsVi /Ri
RiVsVi
RiVi AVi
Vi
Rif Ri (1 A)
Zif (s) Zi (s) 1 A(s) (s)
1
( ) ( )O i s f s O
O s O s
V AV AV V AV VAV AV A V VA
f
if
of
ARR
62
As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Realimentação SÉRIE-PARALELO
Rof VtI
I Vt AVi
RoVi Vf Vo Vt
I Vt AVt
Ro
Rof Ro
1 AZof (s)
Zo (s )1 A(s)(s)
0sV tVI
0fI
tV
63
A Realimentação Série-Paralelo (cont.)Aula 22
64
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
66
A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Não é ideal
Não é ideal
Como Modelar Sistemas REAIS?
67
A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Como Modelar Sistemas REAIS?
Não é ideal: OK!
Não é ideal: Melhorar
68
A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada
Como Modelar Sistemas REAIS?
• Como criar um modelo para a malha ?• Precisamos pensar primeiro como são construídos os modelos
para quadripolos e escolher um modelo adequado
69
Relembrando os Parâmetros de Quadripolos(Redes de Dois Acessos)
• Quatro variáveis de acesso (V1, I1, V2, I2)• Se for uma rede linear, podemos usar duas variáveis como independentes
e duas dependentes. Explo:
1 1 2
2 1 2
V aI bIV cI dI
ou na forma matricial:1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
V z I z IV z I z I
70
Representação por Parâmetros de Impedância (z)
71
Transmissão direta!
Uma Aplicação da Representação por Parâmetros de Impedância (z)
E a malha ?
72
Representação por Parâmetros de Admitância (y)
73
Representação por Parâmetros Híbridos(Parâmetros h)
74
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)
Parâmetros h
75
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)
76
Transmissão direta!
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)
77
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)
78
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Determinação de )
1
112
2 0I
VhV
f
if
of
ARR
79
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Determinação da Impedâncias)
• Ri e Ro são as resistências de entrada/saída de A• Rif e Rof são as resistências de E/S do amp. realimentado• Se excluirmos de Rif e Rof as resistências Rs e RL teremos Rin e Rout:
1 11
in if s
outof L
R R R
RR R
80
A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Resumo)
81
A Realimentação Série-Paralelo
82
Exemplo 8.1
83
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:
Aula 23: Estágios Classe A
84
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
86
Amplificadores Operacionais e Circuitos Diferenciais(A 709)
Estágio de Potência
87
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência(Recordando um Amplificador Realimentado de 2 Estágios)
Amplificador
Pré-Amplificador Amplificador de Potência
• Fornecer sinal para a carga sem perda no ganho• Lida com sinais de amplitudes elevadas• Linearidade é importante• Medida de distorção harmônica total (THD)• Deve ser eficiente
88
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência
• Distorção Harmônica Total (THD)
89
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência
• Eficiência
Is
Pdiss-circuito Pdiss-carga (PL)
(Ps)
potência disponibilizada à carga( )potência fornecida pela fonte de alimentação( )
L
S
PP
T
Fonte de Alimentação
90
Amplificadores de Potência(Tipos de Amplificadores)
•Amplificador Classe A: (linear)
•Amplificador Classe AB : (linear)
•Amplificador Classe B: (linear)
•Ampliciador Classe C: (linear, com filtro de saída)
•Amplificador Classe D: (não-linear, com filtro de saída)
91
Amplificadores de Potência
• Classe A • Classe B
?THD?
92
Amplificadores de Potência
• Classe AB • Classe C
?THD?
93
Amplificadores de Potência
• Classe D (chaveado, com filtro)
• Classe E, F, G, H...
94
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe D)
Vantagens (apesar da complexidade):- Redução de tamanho e peso- Maior eficiência- Redução em custo
Usos:-Home theaters-Celulares: Viva-voz-Amplificadores de instrumentos
95
Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)
=cte
LI I 1O I BEv v v
Seguidor de emissor
Fonte deCorrente
1 1(satde )MAX satO CC CEv V v Q
1 1min(cortede )E L O LI I I v IR Q
22 2min
(satde ) sat
sat
CC CEO CC CE
L
V Vv V v Q I
R
Limite positivo:
Limite negativo:
0ou
96
Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)
se desprezarmos VCEsat
1CE CC Ov V v
CC
L
VR
LI I
1 1 1QD CE CP v i
97
Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)
CC
L
VR
LI I
1 1 1QD CE CP v i
sem sinal!!!•se RL=∞, Q1 deve suportar Pmédio= VCCI •se RL=0, I tende a infinito, deve-se providenciar um circuito de proteção!
98
Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)
• O rendimento na conversão
potência na carga( )potência na fonte de alim.( )
L
S
PP
2 22 12
ˆ ˆ( / )O OL
L L
V VPR R
CC
L
VR
LI I
2S CCP V I
21 14 4
ˆ ˆ ˆO O O
L CC L CC
V V VIR V IR V
ˆ. O CCrend máximo quandoV V
25%MAX
99
Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)
100
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:
Aula 24: Estágios Classe B
101
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
108
Amplificadores de Potência
• Classe A • Classe B
25%MAX
104
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
nunca conduzemsimultaneamente! QN conduz, QP corta
QN corta, QP conduz
• Também conhecida como configuração push-pull
105
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
tensão na entrada
• Note a região de faixa morta que resulta em uma distorção de cruzamento (por zero) ou distorção de crossover
106
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
O rendimento da conversão de potência
2 212
ˆRMS O
LL L
V VPR R
1 OS S CC CC
L
VP P I V VR
21 12
2 4
ˆˆ ˆOO O
CCL L CC
VV V VR R V
78 5 254 4max , % ( %)CC
CC
VV
212max
CCL
L
VPR
2
0
12
ˆˆ senT O
RMS OVV V t dt
T
2( )RMSmédia
L
VPR
I
0
1 ˆ( ) /
T
médiaII f t dt p meia senóide
T
PL
PS
107
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
A dissipação de potência
D S LP P P 22 1
2
ˆ ˆO O
D CCL L
V VP VR R
• Dissipação quiescente é zero!• Quando se aplica um sinal:
PLmax
2
2
2max
CCD
L
VPR
2
2max, max,CC
D N D PL
VP PR
derivando PD e igualando a zero:
2max`
ˆD
CCO P
VV
e
108
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
115
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
A redução da distorção no cruzamento por zero:
00,7/A
• Limitação da resp em freq• Limitação por Slew-rate
110
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)
Utilizando uma fonte de alimentação única:
111
Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:
Aula 25: Estágios Classe AB
112
PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova
121
Amplificadores de Potência
• Classe A • Classe B
25%MAX 78 5, %MAX
• Classe AB
122
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)
Reduzindo a distorção no cruzamento por zero
2/BB TV VN P Q Si i I I e
vO v I
VBB2 vBEN
iN iP iL
vBEN vEBP VBB
VT lniNIS
VT ln
iPIS
2VT ln
IQIS
iN iP IQ2
iN2 iLiN IQ
2 0
• Relações de potência do classe AB pratica// idênticas ao classe B• Notar apenas que em condições quiescentes o circuito classe AB
dissipa VCCIQ
114
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)
Reduzindo a distorção no cruzamento por zero
2/BB TV VN P Q Si i I I e
vO v I
VBB2 vBEN
iN iP iL
vBEN vEBP VBB
VT lniNIS
VT ln
iPIS
2VT ln
IQ
IS
iN iP IQ2
iN2 iLiN IQ
2 0
• Relações de potência do classe AB pratica// idênticas ao classe B• Notar apenas que em condições quiescentes o circuito classe AB
dissipa VCCIQ
115
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)
A Resistência de Saída:
Rout reN //reP
reN VTiN
reP VTiP
Rout VTiN
VTiP
VT
iP iN
116
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)
Polarização usando diodos
IPOLARIZ. IQN.
IQP.
IBN.
/BE T
Q
V nVC Q SI I I e
( )/D BE T
D
V V nVD SI I e
Q
D
SC
D S
II nI I
IDQ = baixo.
IL.
Com corrente para a carga:Q L
BN N
I II vai de para
nIPOLARIZ.
Estabilização térmica...
117
Amplificadores de Potência (Amplificadores Classe AB)
A corrente máxima através de QN é aproximadamente igual a iLmax = 10 V/0,1 k = 100 mA
Portanto, a corrente de base máxima em QN é aproximadamente 2 mA.
Para manter uma corrente mínima de 1 mA nos diodos, escolhemos IPOLARIZAÇÃO = 3 mA
A razão de área 3 produz uma corrente quiescente de 9 mA através de QN e QP.
A dissipação de potência quiescente é PDQ 2 15 9 270 mWPara vO = 0, a corrente da base de QN é 9/51 ≈ 0,18 mA,que faz circular uma corrente de 3 – 0,18 = 2,82 mA através dos diodos
Como os diodos têm IS = 13 10-13 A, a tensão VBB será VBB 2VT ln 2, 82 mA
IS 1, 26 V
Com vO = +10 V, a corrente através dos diodos aumentará para 1 mA, resultando em VBB ≈ 1,21 V
No outro extremo, com vO = –10 V, QN conduzirá uma corrente muito pequena; logo, sua corrente de base serádesprezivelmente pequena e a corrente IPOLARIZAÇÃO total (3 mA) circulará pelos diodos, resultando em VBB ≈ 1,26 V.
118
Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)
Polarização usando o multiplicador de VBE
1
1
BEVR
1 2
21
1
1
( )
( )
BB R
BE
V I R RRVR
11
1
.
ln
POLARIZ R
CBE T
S
I IIV VI