AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA
ELETRÔNICA ANALÓGICA II
Objetivo



Classificação de amplificadores;
Reta de carga AC;
Operação Classes A, B, C;
Classes de operação

Classe A:


Classe B:


Corrente de coletor flui durante 180° do ciclo AC;
Classe C:


Corrente de coletor flui durante 360° do ciclo AC;
Corrente de coletor flui menos que 180° do ciclo AC;
Classe D:

Operação com sinais pulsados.
Faixas de freqüências

Amplificador de áudio:


Amplificador de RF:



AM 535 kHz a 1.605 kHz;
FM 88 MHz a 108 MHz;
Banda (ou faixa) estreita:


20 Hz a 20 kHz;
Ex. 450 kHz a 460 kHz;
Banda (ou faixa) larga:

Ex. 0 a 1 MHz.
Nível de sinal

Pequeno sinal:


Corrente pico a pico AC no coletor deve ser menor que 10 %
da corrente quiescente de coletor;
Grande sinal:

Corrente pico a pico utiliza toda ou praticamente toda a reta
de carga.
Potência
PDC
Pi
Po
Potência média de saída
P0  V 0( RMS ).I 0( RMS )
V 0 RMS 2
P0 
RL
I 0 P 2 . RL
P0 
2
V 0P 2
P0 
2 RL
V 0 PP
P0 
8 RL
P0  I 0( RMS ) 2 . RL
2
I 0 PP 2 . RL
P0 
8
RELAÇÃO V, I e P
1.0V
0V
-1.0V
V(RL:1)
400uA
0A
-400uA
I(RL)
300uW
200uW
100uW
SEL>>
0W
10.0ms
10.2ms
W(RL)
10.4ms
10.6ms
10.8ms
11.0ms
11.2ms
11.4ms
11.6ms
11.8ms
12.0ms
Time
12.2ms
12.4ms
12.6ms
12.8ms
13.0ms
13.2ms
13.4ms
13.6ms
13.8ms
14.0ms
Eficiência
P0

.100 %
PDC

MAX
P 0 MAX

.100 %
PDC
PDC  VDC .IDC
P 0 MAX
V 0 PPMAX

8 RL
2
Reta de Carga DC
VCEQ  VCC  ICQ ( RC  RE )
Ic
VCC
RC  RE
ICQ
Fazendo ICQ = 0
VCorte  VCC
Fazendo VCEQ = 0
ICsat
Inclinação da reta

Q
VCEQ
V CC
Vce

VCC
RC  RE
 
1
RC  RE
Circuito AC
𝑟𝑎𝑐 = 𝑅𝐶 //𝑅𝐿 + 𝑅𝐸𝐴𝐶
Reta de Carga AC
Utilizando
Y 1  Y 2    X 1 X 2 
Ic
1
rac
Inclinação da reta

Pontos Q e ICSAT
ICsat  ICQ  VrCEQ
ac
 
ICsat
VCEQ
rac
Q
ICQ
Pontos Q e VCECORTE
ICQ
VCEcorte
VCEQ
VCEQ
ICQ.rac
Vce
VCEcorte  VCEQ  ICQ.rac
Retas de Carga DC e AC
Ic
ICsat
VCC
RC  RE
ICQ
Q
VCEQ
VCEcorte
V CC
Vce
Operação em classe A - Potência DC
PDC  VCC.(IC  IB)
PDC  VCC.(IC  IB)
PDC  VCC.(IC  I 1)
Operação em classe A - Circuito
Rc
3k
Rb
300k
Cb
V2
Cc
15Vdc
1u
Q1
V
7.226V
10u
V1
0
0V
Q2N3904
Rf t
0.5k
AC = 30m
FREQ = 1k
VAMPL = 1.8
VOFF = 0
15.00V
0V
RL
3k
2.296V
2.296V
Re
620
0V
0V
0
0V
0
0
0V
Obtendo o valor máximo de VCE
VCEcorte  VCEQ  ICQ.rac
Ic
Valor máximo de
VCE sem
distorção
ICsat
VCEQ
rac
VCEpp max  2.VCEQ
ou
VCEpp max  2.ICQ.rac
Q
ICQ
QUAL?
ICQ
VCEcorte
VCEQ
VCEQ
ICQ.rac
Vce
SEMPRE O
MENOR
VALOR
Obtendo o valor máximo de V0
V0PPmax = VCEPPmax ?
Se REAC > 0
Lembrando que
VCE = VC - VE
RC // RL
V 0 pp max 
.VCEpp max
rac
Se REAC = 0
SIM
Onda de entrada e saída
4.0V
2.0V
0V
-2.0V
-4.0V
10.0ms
V(RL:1)
10.5ms
V(Cb:1)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Ondas de coletor e emissor
12V
8V
4V
0V
10.0ms
V(Rb:2)
10.5ms
V(Q1:e)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Distorção por corte e saturação Vi e Vo
4.0V
2.0V
0V
-2.0V
-4.0V
10.0ms
V(RL:1)
10.5ms
V(Cb:1)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Distorção por corte e saturação Vi e Vo
12V
8V
4V
0V
10.0ms
V(Rb:2)
10.5ms
V(Q1:e)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Circuito – distorção por corte
Rc
3k
Rb
620k
Cb
V2
Cc
15Vdc
1u
Q1
V
9.326V
V
10u
V1
0
0V
Q2N3904
Rf t
0.5k
AC = 30m
FREQ = 1k
VAMPL = 1.8
VOFF = 0
15.00V
0V
RL
3k
1.853V
1.853V
Re
620
0V
0V
0
0V
0
0
0V
Distorção por corte Vi e Vo
5.0V
0V
-5.0V
10.0ms
V(RL:1)
10.5ms
V(Cb:1)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Distorção por corte Vc e Ve
12V
8V
4V
0V
-4V
10.0ms
V(Rb:2)
10.5ms
V(Q1:e)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Circuito – distorção por saturação
Rc
3k
Rb
200k
Cb
V2
Cc
15Vdc
1u
Q1
V
6.224V
V
10u
V1
0
0V
Q2N3904
Rf t
0.5k
AC = 30m
FREQ = 1k
VAMPL = 1.8
VOFF = 0
15.00V
0V
RL
3k
2.507V
2.507V
Re
620
0V
0V
0
0V
0
0
0V
Distorção por saturação Vi e Vo
4.0V
2.0V
0V
-2.0V
-4.0V
10.0ms
V(RL:1)
10.5ms
V(Cb:1)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Distorção por saturação Vc e Ve
12V
8V
4V
0V
10.0ms
V(Rb:2)
10.5ms
V(Q1:e)
11.0ms
11.5ms
12.0ms
12.5ms
Time
13.0ms
13.5ms
14.0ms
14.5ms
15.0ms
Eficiência máxima teórica - circuito
Rb
620k
RL
3k
V2
15Vdc
Q1
0
Q2N3904
0
Eficiência máxima teórica - retas de carga
Ponto ótimo
VCEQ  ICQ.rac
Ic
Inclinação da reta
   R1L
ICsat
VCORTE  VCC
VCEQ
rac
ICQ  VCEQ
RL
Q
ICQ
ICQ
VCEQ  VCC
2
VCEcorte
VCEQ
VCEQ
ICQ.rac
Vce
Eficiência máxima teórica
VCEPP  V 0 pp  VCC
P 0 max T
P 0 max T
V 0 PP max T 2

8.RL
VCC 2

8.RL
PDC  VCC.( IB  ICQ )
Desprezando IB
VCC 2
PDC  VCC.ICQ 
2.RL
VCC 2
P 0 max T

.100%  8.RL2 .100%  25%
VCC
PDC
2.RL
Classe B - Circuito
Rb1
10k Q1
V2
15Vdc
15.00
BD135/PLP
Cb
V
22u
Rpr1
0.1
Rf t
0.1k
Cc
-130.4mV
0V
0
10u
AC = 30m
FREQ = 1k
VAMPL = 2
VOFF = 0
Rpr2
0.1
V1
0V
V
RL
100
-1.037nV
V3
BD136/PLP
0
Rb2
10k
0V
-130.4mV0V
Q2
0
15Vdc
0V
-130.4mV
-15.00
Classe B – Formas de onda
2.0V
1.0V
0V
-1.0V
-2.0V
0s
0.2ms
0.4ms
V(RL:1) V(Cb:1)
0.6ms
0.8ms
1.0ms
1.2ms
1.4ms
1.6ms
Time
1.8ms
2.0ms
2.2ms
2.4ms
2.6ms
2.8ms
3.0ms
Classe B com pré-polarização
Cb1
Rb1
10k Q1
V2
15Vdc
BD135/PLP
V
100
0V
Rf t
0.1k
Rpr1
0.1
D1
D1N4148
559.8mV
-71.23mV
Cc
0
100u
FREQ = 1k
VAMPL = 2
VOFF = 0
AC = 2
D2
Rpr2
D1N4148 0V 0.1
V1
0V
V
-62.02mV
Cb2
BD136/PLP
100u
0
Rb2
10k
0
Q2
0V
-71.48mV0V
RL
100
15Vdc
-683.8mV
V3
-71.74mV
Formas de ondas
2.0V
1.0V
0V
-1.0V
-2.0V
0s
0.2ms
0.4ms
V(RL:1) V(Rft:1)
0.6ms
0.8ms
1.0ms
1.2ms
1.4ms
1.6ms
Time
1.8ms
2.0ms
2.2ms
2.4ms
2.6ms
2.8ms
3.0ms
Formas de ondas
20V
10V
0V
-10V
-20V
0s
0.2ms
0.4ms
V(RL:1) V(Rft:1)
0.6ms
0.8ms
1.0ms
1.2ms
1.4ms
1.6ms
Time
1.8ms
2.0ms
2.2ms
2.4ms
2.6ms
2.8ms
3.0ms
Retas de Carga DC e AC – Q1
IC
ICsat
Q
VCEcorte
V CC
VCE1
Retas de Carga DC e AC – Q2
IC
ICsat
Q
VCEcorte
 VCC
VCE 2
Eficiência máxima teórica
VCEPP  V 0 PP  2.VCORTE  2.VCC
PDC  2.VCC.( I 1  ICDC )
I 0 DC max 
P 0 max T
P 0 max T
V 0 PP max T 2

8.RL
VCC 2

2.RL
I 0 P max


V 0 P max
 .RL
Desprezando I1
2.VCC 2
PDC  2.VCC.I 0 DC max 
 .RL
VCC 2
P 0 max T

.100%  2.RL2 .100%  78,54%
2.VCC
PDC
 .RL
Acionador de classe B
R1
33k
RC
4.3k
V2
Q2
30Vdc
BD135/PLP
30.00V
Re1
0.1
D1
D1N4148
30.00V
0
CC
17.22V
D2
D1N4148
CB
V
10u
Re2
0.1
2.896V
0.001
Rf t
Q1
10u
V
RL
100
BD136/PLP
16.57V
16.56V
Q3
Q2N3904
V1
16.56V
0V
VOFF = 0
VAMPL = 2
FREQ = 1k
AC = 100m
16.56V
R2
3.6k
RE
750
15.91V
0
0V
0
0
0
0
2.206V
0V
0V
0V
0V
0
Formas de ondas de Vi e Vo
10V
5V
0V
-5V
-10V
2.0ms
2.2ms
2.4ms
V(CB:1) V(RL:1)
2.6ms
2.8ms
3.0ms
3.2ms
3.4ms
3.6ms
Time
3.8ms
4.0ms
4.2ms
4.4ms
4.6ms
4.8ms
5.0ms
Formas de ondas de VC1 e VE1
30V
20V
10V
0V
2.0ms
2.2ms
2.4ms
V(Q1:e) V(Q1:c)
2.6ms
2.8ms
3.0ms
3.2ms
3.4ms
3.6ms
Time
3.8ms
4.0ms
4.2ms
4.4ms
4.6ms
4.8ms
5.0ms
Resposta em frequência
6.0V
4.0V
2.0V
0V
1.0Hz
3.0Hz
V(RL:1)
10Hz
30Hz
100Hz
300Hz
1.0KHz
3.0KHz
Frequency
10KHz
30KHz
100KHz
300KHz
1.0MHz
3.0MHz
10MHz