Amplificadores de emissor comum (CE) são projetados para produzir um grande swing de tensão de saída a partir de uma tensão de sinal de entrada relativamente pequena de apenas alguns milivolt e são usados principalmente como “pequenos Amplificadores de sinal” como vimos nos tutoriais anteriores.
no entanto, às vezes um amplificador é necessário para conduzir grandes cargas resistivas, tais como um altifalante ou para conduzir um motor em um robô e para estes tipos de aplicações onde altas correntes de comutação são necessários Amplificadores de potência.,
A principal função do amplificador de potência, que também são conhecidos como um “amplificador de sinal grande” é fornecer potência, que é o produto da tensão e corrente para a carga. Basicamente um amplificador de potência é também um amplificador de tensão a diferença é que a resistência à carga conectada à saída é relativamente baixa, por exemplo um altifalante de 4Ω ou 8Ω resultando em altas correntes fluindo através do coletor do transistor.,
devido a estas correntes de alta carga, o transistor de saída utilizado para fases de saída de amplificadores de potência, tais como o 2N3055, precisam ter uma tensão e uma potência superiores às geralmente utilizadas para amplificadores de pequenos sinais, tais como o BC107.
Uma vez que estamos interessados em fornecer a potência máxima de CA para a carga, enquanto consumindo a potência mínima DC possível a partir da fonte, estamos principalmente preocupados com a “eficiência de conversão” do amplificador.,
no Entanto, uma das principais desvantagens de amplificadores de potência e, especialmente, a Classe de Um amplificador é que geral, a eficiência de conversão é muito baixo, como grandes correntes significa que uma quantidade considerável de energia é perdida na forma de calor. A eficiência percentual nos amplificadores é definida como a potência de saída R. M. S. dissipada na carga dividida pela potência de corrente contínua total retirada da fonte de alimentação, como mostrado abaixo.
Amplificador de Potência Eficiência
- Onde:
- η% – é a eficiência do amplificador.,
- Pout-é a potência de saída dos amplificadores fornecida à carga.
- Pdc-é a potência CC tomada da fonte de alimentação.
para um amplificador de potência é muito importante que a fonte de alimentação dos amplificadores seja bem projetada para fornecer a potência contínua máxima disponível para o sinal de saída.
Amplificador de classe A
o tipo mais comumente usado de configuração de amplificador de potência é o amplificador de classe A., O amplificador de classe A é a forma mais simples de amplificador de potência que usa um transistor de comutação único na configuração padrão do circuito emissor comum, como visto anteriormente para produzir uma saída invertida. O transistor é sempre enviesado “ON” de modo que ele conduz durante um ciclo completo do sinal de entrada forma de onda produzindo distorção mínima e amplitude máxima do sinal de saída.,
isto significa então que a configuração de amplificador de classe A é o modo operacional ideal, porque não pode haver distorção de cruzamento ou de switch-off para a forma de onda de saída mesmo durante a metade negativa do ciclo. As fases de saída do amplificador de potência de classe A podem utilizar um único transistor de potência ou pares de transistores ligados entre si para partilhar a corrente de alta carga. Considere o circuito amplificador de classe A abaixo.
circuito amplificador de Estágio Único
Este é o tipo mais simples de circuito amplificador de potência de classe A., Ele usa um transistor de ponta única para seu estágio de saída com a carga resistiva conectada diretamente ao terminal coletor. Quando o transistor muda ” ON ” ele afunda a corrente de saída através do coletor, resultando em uma queda de tensão inevitável através da resistência do emissor, limitando assim a capacidade de saída negativa.
a eficiência deste tipo de circuito é muito baixa (menos de 30%) e fornece pequenas saídas de energia para um grande escoamento na fonte de alimentação DC., Uma fase amplificadora de classe A passa pela mesma Corrente de carga mesmo quando nenhum sinal de entrada é aplicado de modo que grandes dissipadores de calor são necessários para os transistores de saída.
no entanto, outra maneira simples de aumentar a capacidade de movimentação de corrente do circuito, enquanto ao mesmo tempo obter um maior ganho de energia é substituir o transistor de saída único por um Transistor de Darlington. Estes tipos de dispositivos são basicamente dois transistores dentro de um único pacote, um pequeno transistor “piloto” e outro maior transistor “comutação”., A grande vantagem destes dispositivos é que a impedância de entrada é adequadamente grande, enquanto a impedância de saída é relativamente baixa, reduzindo assim a perda de energia e, portanto, o calor dentro do dispositivo de comutação.
Transistor Darlington Configurações
O total de ganho de corrente Beta (β) ou hfe valor de um Darlington de dispositivo é o produto das duas individuais ganhos dos transistores multiplicados juntos e muito alta β valores, juntamente com grande Colecionador correntes são possíveis em comparação a um único transistor do circuito.,
para melhorar a eficiência de potência total do amplificador de classe A é possível projetar o circuito com um transformador conectado diretamente no circuito coletor para formar um circuito chamado Amplificador acoplado ao transformador. O transformador melhora a eficiência do amplificador combinando a impedância da carga com a dos amplificadores de saída usando a razão de voltas ( n ) do transformador e um exemplo disso é dado abaixo.,
Transformadores, juntamente Circuito Amplificador
Como a corrente de Colector Ic é reduzida para menos de quiescente Q-ponto de configurar a base de tensão de polarização, devido a variações na base atual, o fluxo magnético no transformador núcleo colapsa causando um induzida emf no primário do transformador de enrolamentos. Isto faz com que uma tensão instantânea de coletor aumente para um valor de duas vezes a tensão de alimentação 2Vcc dando uma corrente máxima de coletor de duas vezes Ic quando a tensão de coletor está no seu mínimo., Então a eficiência deste tipo de configuração amplificador de classe A pode ser calculada da seguinte forma.
O r.m.s. Coletor de tensão é dado como:
O r.m.s. Corrente de colector é dado como:
O r.m.s., Potência entregue à carga (Pac) é, portanto, dada como:
A média de energia consumida a partir de abastecimento (Pdc) é dada por:
e, portanto, a eficiência de um Transformador de acoplamento de Classe de Um amplificador é dado como:
Um transformador de saída melhora a eficiência do amplificador, correspondente a impedância da carga com que os amplificadores de impedância de saída., Usando um transformador de saída ou sinal com uma razão de voltas adequada, as eficiências de amplificador de classe A alcançando 40% são possíveis com a maioria dos amplificadores de potência de classe A comercialmente disponíveis sendo deste tipo de configuração.
no Entanto, o transformador é um dispositivo indutivo devido à sua enrolamentos e o núcleo, portanto, o uso de componentes indutivos amplificador de comutação de circuitos é melhor evitar, como qualquer força contra eletromotriz é gerada pode danificar o transistor, sem proteção adequada.,
também outra grande desvantagem deste tipo de transformador acoplado Classe A circuito amplificador é o custo adicional e tamanho do transformador de áudio necessário.
O tipo de” classe ” ou classificação que um amplificador é dado realmente depende do ângulo de condução, a porção do 360o do ciclo de onda de entrada, no qual o transistor está conduzindo. Na classe A, O ângulo de condução é um total de 360o ou 100% do sinal de entrada, enquanto em outras classes de amplificador o transistor realiza durante um ângulo de condução menor.,
é possível obter maior potência e eficiência do que a Classe de Um amplificador usando dois complementares de transistores do estágio de saída com um transistor de ser um NPN ou N-tipo de canal enquanto o outro transistor é PNP ou P-canal (o complemento) tipo ligado no que é chamado de “push-pull” de configuração.
Este tipo de configuração de amplificador de potência é geralmente chamado de amplificador de Classe B e é outro tipo de circuito de amplificador de áudio que veremos no próximo tutorial.,
