Amplificadores Classe A

Amplificadores Classe A

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

Ítalo M. Gomes Thiago de S. Pereira Willian Lira Alves

Professor OrientadorFrancisco José Arnold

Limeira – SP Maio-2009 SUMÁRIO

Objetivo04
Revisão bibliográfica04
Metodologia05
Resultados05
Discussão dos Resultados10
Conclusões1

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.

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.

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

Vc e

Ic Q

A partir do sinal do gerador desconectado, o ponto quiescente do transistor ficou determinado a partir dos valores a seguir:

VCE4,78VICsat3,6mA VCC15V ICQ1,9mA

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.

Vin Vout

4,78V

1,9mA 3,6mA

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

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.

C31uF-POLC11uF-POLV1200mV 1kHz 0Deg Q1ZTX454R71.0kV215 V XSC1ABGTR610kR1220R810_LINKey = A 50%

C31uF-POLC11uF-POLV1200mV 1kHz 0Deg Q1ZTX454R71.0kV215 V XSC1ABGTR610kR1220R810_LINKey = A 50%

Inserção deste resistor de 220

Vc e

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

Valores Teóricos Valores Práticos ICQ= 2,0mA ICQ= 1,9mA

VCEQ = 5,2V VCEQ = 4,78V = 3,2Vpp = 4,18Vpp

ICS= 3,2mA ICS=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

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:

Sendo VCEQ = 4.78V e ICQ= 1.9mA, temos que a potência dissipada pelo transistor tem o seguinte valor : 9,082mW.

A potëncia de entrada é dado por:PF= VCC.ICQ =15x1.9mA = 28.5mW. Por fim, a eficiência e dado

= PLM/PFx100 = VCC.ICQ/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

3,2mA 2,0mA 5,2V

Compliance 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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