ee 530 eletrônica básica l

09/06/2017

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EE 530 Eletrônica Básica l

Amplificadores de Potência


• Motivação:

– Até o momento nos preocupamos com o ganho de tensão e as impedâncias de entrada e saída;

– Porém, muitas aplicações necessitam de circuitos que entreguem alta potência à carga:

• Telefone celular (1W)

• Amplificadores de aúdio (1000W)

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• Requisitos: – Distorção baixa para operação em grandes sinais;

– Eficiência () alta: =PLoad/Psource;

– Níveis elevados de tensão Tensão de ruptura maior;

– Dissipação de grande quantidade de energia aquecimento

Amplificadores com o TBJ

Prof. Pedro Xavier

m

E

E

in

out

m

E

E

E

E

E

in

out

E

outE

out

E

outoutoutin

E

outEmEmEout

gR

R

v

v

gR

R

R

rR

R

rv

v

R

rv

r

Rv

rrR

vvvvv

rrR

vv

rrvRg

rvRvg

r

vRv

11

1

1

1

1

1

11

1

))1(

1()

)1(

11(

)1

(

)1

(

)1

()1

()(

• Coletor comum (Seguidor de Emissor)

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Amplificadores de Potência • Seguidor de emissor (Zout baixo)

~IC

~IC

Amplificadores de Potência • Seguidor de emissor (Zout baixo)

Podemos corrigir a distorção da saída, aumentado I1

Distorção da saída

No entanto a eficiência cai.

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Amplificadores de Potência • Exemplo 13.1 – Razavi

– Vout? Is= 5x10-15A; Vin=0,5V;

– Vin? IC1=1%I1

1

1ln

0.5 211

outin T out

L S

in out

VV V I V

R I

V V V mV

11 1

1 1

ln

0.01 390

Cin T C L

S

C in

IV V I I R

I

I I V mV

Amplificadores de Potência • Estágio Push-Pull

– Um modo de aumentar I1 somente quando necessário e melhorar o desempenho é utilizar o push-pull

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Amplificadores de Potência • Estágio Push-Pull

Av pequenos sinais ~0

Amplificadores de Potência • Estágio Push-Pull Aprimorado

VB=2VBE

Sem zona morta

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A fonte Vin tem que absorver as correntes

1 1 2in B BI I I I

Se Vout=0 & β1=β2>>1

=> IB1=IB2


A fonte Vin não absorve corrente

VD1≈VBE → Vout≈Vin

Se I1=I2 & IB1≈IB2

→ Iin=0 quando Vout=0

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Implementação da fonte de corrente

Amplificadores de Potência • Adição do estágio emissor comum maior

ganho.

Corrente em Q1:

Para Vout=0 , IC3=IC4, |VBE|=VD, temos que Vx=0

Vx

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Amplificadores de Potência • Corrente em Q1

Espelho de corrente


ganho.

V1~V2

GANHO: Modelo de pequenos sinais, fonte de corrente =0

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ganho.

GANHO (VA1=)


• Adição do estágio emissor comum maior ganho.

GANHO (VA1=)

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N 4 4

N


ganho. GANHO (VA1=)

𝑣𝑁

𝑣𝑖𝑛=−𝑔𝑚4𝑅𝑁

N 4 4

N


ganho. GANHO (VA1=)

𝑣𝑁

𝑣𝑖𝑛=−𝑔𝑚4𝑅𝑁 RN

𝑣𝑜𝑢𝑡𝑣𝑁

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Amplificadores de Potência • Impedância de saída (Exemplo 13.9) Para casa

3 4

1 2 1 2 1 2

||1

( )( || )

O Oout

m m m m

r rR

g g g g r r

O é pequeno em transistores de potência, aumentando Rout

Problema para RL baixo

𝛽1 = 𝛽2

𝑅𝑜𝑢𝑡 =1

𝑔𝑚1 + 𝑔𝑚2+𝑟𝑜3||𝑟𝑜4𝛽1

Amplificadores de Potência • Exemplo 13.10- Encontrar as correntes IC

• PARA NOTA CE AV=5

Output Stage AV2=0.8

RL=8Ω

βnpn= 2βpnp=100

IC1≈IC2

1 2

1

1 2

1 2

1 2

3 4

1

2

4

6.5

|| 133

195

m m

m m

C C

C C

g g

g g

I I mA

r r

I I A

CH 13 Output Stages and Power Amplifiers

AV1=AV/AV2

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Fontes de figuras da aula

• Aula do prof. Fabiano Fruett

• Fundamentos de Microeletrônica (Razavi)

Prof. Pedro Xavier

Sugestão de estudo

• Razavi, cap. 13

Prof. Pedro Xavier

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