COSTRUZIONI E STRUMENTAZIONE ELETTRONICHE Lezione n 9 Amplificatori

COSTRUZIONI E STRUMENTAZIONE ELETTRONICHE Lezione n° 9 • Amplificatori di potenza – Classe “B” – Classe “A-B” • Progetto – Amplificatori audio C. S. E. 1

Richiami • Amplificatori di potenza – Amplificatori aperiodici – Amplificatori accordati • Rendimento & Efficienza • Classe A • Classe B • Classe C C. S. E. 2

Rendimento & Efficienza • Rendimento • Fattore di merito (o cifra di merito) [Efficienza-1] C. S. E. 3

Classe B con accoppiamento a Trasformatore Ic 1 Ib 1 Is IL Ib 2 Ic 2 C. S. E. 4

Classe B a simmetria complementare • Push-Pull VCC Q 1 RS VS + + -- Q 2 RL VU -- -VCC C. S. E. 5

Caratteristica di trasferimento • Q 1 semionda positiva • Q 2 semionda negativa VU-VCESAT VCC VU Q 1 RS + + VS R -- Q 2 V L U -- -Vg Vg VI -VCC -VU+VCESAT C. S. E. 6

Rendimento 1 • Trascurando la non linearità si ha la conduzione per 180° • Semiperiodo positivo • Semiperiodo negativo C. S. E. 7

Rendimento 2 • Potenza erogata totale Potenza utile Rendimento C. S. E. 8

Potenza dissipata dai BJT • Potenza dissipata dai BJT • Potenza dissipata MAX C. S. E. 9

Fattore di merito • Risulta • Potenza dissipata da ciascun BJT C. S. E. 10

Distorsioni • Distorsione di crossover Vi VU t C. S. E. 11

Eliminazione del Crossover mediante reazione • Si usa il principio del “diodo ideale” VCC -- VS Q 1 RS + + Q 2 RL VU -- -VCC C. S. E. 12

Eliminazione del Crossover mediante Classe AB • Schema di principio VCC RA D 1 Q 1 VS + D 2 Q 2 RL VU -- RB -VCC C. S. E. 13

OSSERVAZIONI • La caduta sui diodi elimina la distorsione di Crossover • I transistori d’uscita sono spesso delle coppie DARLINGTON • La caduta sui diodi deve essere uguale alla somma delle Vcut-in dei Transistori • Le resistenze di polarizzazione riducono l’amplificazione C. S. E. 14

Classe AB a trasformatore C. S. E. 15

Riduzione dell’attenuazione NO!!!!! C. S. E. 16

PROGETTO • C. S. E. 17

SPECIFICHE • Amplificatore audio caratterizzato da : – PU = 100 W – RL = 4 • Richiesta protezione contro cortocircuiti – Non permanenti C. S. E. 18

Schema VCC 1 RE 6 RE 5 Q 1 Q 5 Q 6 Q 7 RA RK Q 3 RL 4 RP 2 RB R 1 RS RP 1 CS Q 8 Q 4 Q 2 VS R 2 RE 4 VCC 2 C. S. E. 19

Push - Pull VCC 1 35 V Q 1 RL 4 Q 2 VCC 2 35 V C. S. E. 20

Protezioni contro cortocircuiti Q 7 RP 1 RP 2 Q 8 C. S. E. 21

Moltiplicatore di VBE RA Q 3 RB C. S. E. 22

Carico dinamico RE 6 Q 6 RE 5 Q 5 RK C. S. E. 23

Preamplificatore R 1 RS CS Q 4 VS R 2 RE 4 C. S. E. 24

Parametri MAX per BJT (1) • Classe A VCC IC Rc RL CA + Q VS + RB VU VCE -- VBB -- C. S. E. VCC 25

Parametri MAX per BJT (2) • BJT ICmax IC VCEmax C. S. E. 26

Parametri MAX per BJT (3) • Caratteristiche VCC RL CA Q VS + RB + -- VU VBB -- PD VCC/2 RC VCC/RC IC C. S. E. 27

1 Scelta dei FINALI • Coppie DARLINGTON complementari ã VCE > 2 Vcc ã ICmax > IM Q 1 • NPN MJ 3001 ã VCE = 80 V; IC = 10 A; ã PD =150 W; hfe > 1000 • PNP MJ 2501 Q 2 ã VCE = -80 V; IC = -10 A; ã PD =150 W; hfe > 1000 C. S. E. 28

2 Scelta delle VCC • Dall’equazioone alla maglia d’uscita VCC 1 RE 5 I 0 Q 1 Q 5 Q 7 • VCC > 32 per essere sicuri di non avere saturazioni o interdizioni • VCC più bassa possibile per ridurre la potenza dissipata RL 4 87. 5 m C. S. E. 29

3 Scelta delle correnti Polarizzazione in classe A – B • Serve a garantire il funzionamento in classe A – B • Basso valore per ridurre la dissipazione di potenza sui finali Q 1 RP 1 IQ 0 RP 2 Q 2 C. S. E. 30

4 Correnti dei transistori Q 1; Q 2 e Q 3 • Corrente di base max di Q 1 IBQ 1 • Corrente di base di Q 2 RP 1 Q 3 IM ICQ 3 RP 2 • Corrente di Q 3 IM Q 2 IBQ 2 C. S. E. 31

5 Correnti di Polarizzazione • Corrente in RA e RB (partitore pesante) • Generatore di corrente I 0 RE 6 RE 5 I 0 Q 1 • Corrente di riposo di Q 4 Q 6 Q 5 RA • Correte Max di Q 4 RB Q 4 • Correte min di Q 4 Q 2 RE 4 0 C. S. E. 32

6 Scelta dei transistori rimanenti (’) • Q 3 BJT di potenza per essere accoppiato termicamente a Q 1 e Q 2 BD 175 -16 VCE = 45 V; IC = 3 A; hfe = 100 • Q 4 BSP 43 VCE = 80 V; IC= 1 A; hfe = 150; PD = 2 W Q 3 Q 4 C. S. E. 33

6 Scelta dei transistori rimanenti (’’) • Q 5 e Q 6 Q 5 = Q 6 BSP 33 VCE = -80 V; IC= -1 A; hfe = 150; PD = 2 W • Q 7 Q 6 Q 5 Q 7 2 N 2222 VCE = 30 V; IC= 0. 5 A; hfe=100 • Q 8 2 N 2907 VCE = -30 V; IC= -0. 5 A; hfe=100 C. S. E. 34