Amplificador classe A - Apostilas - Telecomunicações, Notas de estudo de Cultura. Universidade de Taubaté (Unitau)
Selecao2010
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Amplificador classe A - Apostilas - Telecomunicações, Notas de estudo de Cultura. Universidade de Taubaté (Unitau)

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Apostilas de Telecomunicações sobre o estudo da Determinação do ponto de trabalho de Amplificadores classe A, Avaliação de suas Características.
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

Missão/CESET: Formar e aperfeiçoar cidadãos e prestar serviços atendendo às necessidades tecnológicas da sociedade com agilidade, dinâmica e qualidade.

AMPLIFICADOR CLASSE A

Ítalo M. Gomes

Thiago de S. Pereira

Willian Lira Alves

Professor Orientador Francisco José Arnold

Limeira – SP

Maio-2009

SUMÁRIO

2

Objetivo.................................................................................................................04

Revisão bibliográfica.............................................................................................04

Metodologia...........................................................................................................05

Resultados..............................................................................................................05

Discussão dos Resultados......................................................................................10

Conclusões.............................................................................................................11

Referências Bibliográficas.....................................................................................11

3

RESUMO

Esse estudo tem como finalidade a determinação do ponto de trabalho de amplificadores

classe A, assim como a avaliação de suas características: ponto quiescente, compliance,

correntes de dreno, potências dissipadas pelo transistor e quais relações estas têm entre si.

Avalia-se também os fatores que influenciam nas variações dos valores das correntes,

tensões, potências e mudanças no ponto de trabalho desses amplificadores.

Palavras chaves: amplificadores classe A, ponto Q, corrente de dreno, potência.

ABSTRACT

This study aims at determining the point of work of class A amplifiers, as well as

evaluation of its characteristics: quiescent point, compliance, the drain current, power

dissipated by the transistor and what relationships they have with each other. It also

evaluates the factors that influence changes in the values of currents, voltages, power and

changes in point of work of this amplifiers.

Keywords: class A amplifiers, point Q, the drain current, power.

4

1.0 OBJETIVOS

Estudar as características de funcionamento de um amplificador classe A. Avaliar os limites

de atuação desta classe de amplificadores no que tange a compliance, distorção e potências

consumidas e dissipadas.

2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os amplificadores são geralmente divididos em classe que leva em consideração as

características de operação do estágio de saída de amplificadores, que inclui a eficiência

tanto em potência quanto em qualidade.

O amplificador classe A possui melhor qualidade de som sem distorção mas com um

consumo de potência muito grande, possui eficiência de +/- 20% (teórico máximo de 25%)

, isto é, se ele fornecesse 10W de som, consumiria 50W de energia, essa diferença de 40W

seria transformada em calor. Geralmente é um amplificador com potência de saída abaixo

dos 100W, gasta muita energia e seu preço é muito alto[1]

Amplificadores classe “A” são polarizados de forma que as variações nas polaridades do

sinal de entrada ocorram dentro dos limites de corte e saturação. Polarizando um

amplificador dessa maneira permite a corrente do coletor fluir durante o ciclo completo

(360°) do sinal de entrada, assim provendo uma saída que é uma réplica do sinal de entrada,

mas com 180° fora de fase.

Amplificadores operados na classe A são usados como amplificadores de áudio e rádio

freqüência em rádios, radares e sistemas de som. [2]

Figura 1.0 – variação do sinal classe A

5

Figura 2.0 – amplificador transistorizado em classe A

3.0 METODOLOGIA

3.1 Material e Métodos

Gerador de áudio

Fonte de alimentação de 15V.

1 transistor BC337

resistores de (220 , 1k , 1,5k , 1,8k , 2,2k , 3,9k e 10k ) por 1/4W

potenciômetro de 1k .

Capacitores: 1μF(2), 470μF (estes capacitores devem ter ao menos 16V de tensão de

isolação)

Multímetro

Osciloscópio

Os resultados são comparações entre simulações no software Multisim e análises práticas

de laboratório.

4.0 RESULTADOS

É classificado como classe A, o amplificador cujo transistor está polarizado com o ponto

quiescente no meio da reta de carga, oscilando somente na região linear da curva do

transistor

R2

2.2k

R3

3.9k

R4

1.5k

R5

10k

C2

47uF-POL

C3 1uF-POL

C1

1uF-POL

V1

200mV

1kHz

0Deg

R6

1K _LIN

Key = A

50%

Q1

ZTX454

R7

1.0k

V2 15 V

6

Vc

e

Ic

Q

A partir do sinal do gerador desconectado, o ponto quiescente do transistor ficou

determinado a partir dos valores a seguir:

V CE 4,78V I Csat 3,6mA V CC 15V I CQ 1,9mA

Figura 3.0 – ponto Q referente ao circuito da figura 2.0

Ligando um dos canais do osciloscópio à carga (ponto Vout) e conectando o outro ao Vin,

como visualizado na figura 4.0, obtém-se as formas de onda plotadas na figura 5.0.

R2

2.2k

R3

3.9k

R4

1.5k

R5

10k

C2

47uF-POL

C3 1uF-POL

C1

1uF-POL

V1

200mV

1kHz

0Deg

R6

1K _LIN

Key = A

50%

Q1

ZTX454

R7

1.0k

V2 15 V

Figura 4.0 – Indicações de tensão de entrada e saída

Vin

Vout

4,78V

1,9mA

3,6mA

15V

7

Figura

5.0 – sinais de entrada (A) e de saída (B)

O canal B que corresponde à saída Vout apresentou-se com variação, como visto na forma

de onda. O canal A, o qual representa a canal de entrada Vin, teve uma variação muito

pequena. Numa análise minuciosa utilizando o Multisim , o valor de tensão era

praticamente zero, por isso na figura 5.0 o sinal se apresenta de forma linear, enquanto que

no canal B a variação é evidente.

Canal B

Canal A

8

Foi inserido no circuito um resistor de 220 , e portanto o amplificador apresenta-se como

na figura 6.0:

Figura 6.0 - Inserção do resistor de 220

Visto a comprovação do ceifamento, o procedimento seguinte foi à medida da corrente de

dreno, a qual apresentou um valor de :3,19mA.

A onda, a partir da inserção do resistor de 220 , apresentou-se de forma uniforme tanto no

ciclo positivo, quanto no negativo. Colocando o resistor de 220 em série com o emissor

do transistor e a partir do aumento da tensão em Vin, o ceifamento ocorreu tanto no Vin

quanto no Vout.

R2

2.2k

R3

3.9k

R4

1.5k

R5

10k

C2

47uF-POL

C3 1uF-POL

C1

1uF-POL

V1

200mV

1kHz

0Deg

Q1

ZTX454

R7

1.0k

V2 15 V

XSC1

A B

G

T

R6

10k

R1

220

R8

10 _LIN

Key = A

50%

R2

2.2k

R3

3.9k

R4

1.5k

R5

10k

C2

47uF-POL

C3 1uF-POL

C1

1uF-POL

V1

200mV

1kHz

0Deg

Q1

ZTX454

R7

1.0k

V2 15 V

XSC1

A B

G

T

R6

10k

R1

220

R8

10 _LIN

Key = A

50%

Inserção deste

resistor de 220

9

Vc

e

Q

6,87 2,69

A partir desta configuração, figura 6.0, o valor de dreno do resistor de 220 é de 2.81mA.

Valores Teóricos Valores Práticos

I CQ = 2,0mA I CQ = 1,9mA

V CEQ = 5,2V V CEQ = 4,78V

= 3,2Vpp = 4,18Vpp

I CS = 3,2mA I CS =3,6mA

Figura 7.0 – Tabela Comparativa entre valores teóricos e práticas

Fazendo uma comparação gráfica, teremos as seguintes configurações:

Figura 8.0 – Resultados Práticos

4,78V

Valores Práticos

Valores Teóricos

1,9mA

3,6mA

15V

Compliance

10

Q

6,8 3,6

Figura 9.0 – Resultados Teóricos

Além do ponto Q, a compliance, as correntes de dreno, temos também os valores de :

Potência máxima dissipada pelo transistor:

P CM = V CEQ .I CQ

Sendo V CEQ = 4.78V e I CQ = 1.9mA, temos que a potência dissipada pelo transistor tem o

seguinte valor : 9,082mW.

A potëncia de entrada é dado por:P F = V CC .I CQ =15x1.9mA = 28.5mW.

Por fim, a eficiência e dado

= P LM /P F x100 = V CC .I CQ /4/28.5mWx 100 =7.125mW/28.5mWx100

= 25%

6.0 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

No laboratório, as variações encontradas foram consideráveis, diferentes do analisado no

Multisim . Desta forma, é possível que a montagem no laboratório ocorreu de forma a

perceber a leitura dessas variações quanto à tensão, tanto no Vin (A) quanto no Vout (B) e

portanto, as configurações dos componentes do amplificador de classe A no Multisim

15V

3,2mA

2,0mA 5,2V

Compliance

11

necessitem de um cuidado maior quanto à sua configuração. Os resultados laboratoriais,

quando se ajustou o potenciômetro com o menor valor, foram as consequentes variações no

ceifamento da onda .

7.0 CONCLUSÃO

As distorções acontecem inicialmente devido à configuração do potenciômetro. Além disso,

com a inserção do resistor de 220 , houve um incremento de resistência no emissor,

proporcionando variações nas medidas e o conseguinte ceifamento da onda, como já

citado.

Por fim, percebemos que o rendimento de um amplificador de classe A atinge o maior

rendimento quando não possui carga ou ela torna-se muito elevada.

O rendimento deste tipo de amplificador é muito baixo, portanto.

A comparação de valores entre prático e teórico (Multisim®) proporcionou perceber a

acuidade necessária quanto à montagem do circuito manualmente, os cuidados com as

conexões no protoboard, as ligações corretas das tensões e, por conseguinte, uma atenção

especial no manuseio da instrumentação de medidas.

A consideração teórica serve de embasamento meramente comparativo em relação à

prática, que , no entanto, é um parâmetro que também envolve um conhecimento prévio

para o entendimento deste tipo de circuito.

8.0 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

[1] amplificadores em URL> http://autosom.net/artigos/classe.htm acessado em 01/05/09

[2] amplificadores de classe A em URL> http://www.novaeletronica.net/curso/cap18.htm

acessado em 01/05/09

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