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Eletrônica 1
Amplicadores
Prof. Hermano Cabral
Depto de Eletrônica e Sistemas UFPE
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Amplicadores
Ganho de Tensão
Baseado na relação linear anterior, denimos o ganho detensão do amplicador como
Av =vo
vi
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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.
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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.
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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.
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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.
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Amplicadores
Fontes de Alimentação do Amplicador
Para suprir o ganho de potência, o amplicador faz uso desuas fontes de alimentação cc.
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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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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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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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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.
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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.
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Amplicadores
Saturação do Amplicador
Para não haver distorção, o sinal de entrada car dentro dafaixa linear de operação,
L−Av
≤ vi ≤L+
Av
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Amplicadores
Polarização
Em alguns casos a curva de resposta do amplicador possuioutras características não-lineares.
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Amplicadores
Polarização
Neste caso, é necessário polarizar o circuito para operar emuma região aproximadamente linear.
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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.
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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
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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
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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.