Eletrnica II Germano Maioli Penello gpenellogmail com www

Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail. com www. lee. eng. uerj. br/~germano Aula 02

Amplificador É comum ter situações temos um sinal de baixa intensidade (m. V ou m. V). O processamento desses sinais seria muito mais simples se a intensidade fosse maior. Este é um dos exemplos da necessidade de se desenvolver circuitos amplificadores. 2 http: //www. antenas 3 g. com. br/repetidores_3 g. html

Amplificador - linearidade É comum ter situações temos um sinal de baixa intensidade (m. V ou m. V). O processamento desses sinais seria muito mais simples se a intensidade fosse maior. Este é um dos exemplos da necessidade de se desenvolver circuitos amplificadores. Ponto importante em um circuito amplificador: • Linearidade! A – magnitude da amplificação Sinal de saída reproduz fielmente o sinal de entrada! O fator multiplicativo A não altera a forma de onda do sinal de entrada. 3

Amplificador - linearidade A = 1 (inclinação da reta) Distorções não lineares v 0(t) = A vi(t) + B vi(t)2 + C vi(t)3 + … 4

Amplificador - linearidade 5

Amplificador - linearidade O amplificador não linear causa distorções na forma de onda do sinal. Sinal de saída é diferente do sinal de entrada! Indesejável quando queremos reproduzir fielmente o sinal de entrada. Utilizado em música para criar distorções e efeitos de som (ex. pedal de guitarrra elétrica) Muitos navegadores não estão mais rodando java. Para abirir este aplicativo tive que utilizar o IE. http: //ant-s 4. unibw-hamburg. de/jdafx/Distortion. Applet. html 6

Amplificadores Pré-amplificador – Amplifica sinais de entrada de baixa intensidade, amplificador de tensão. Amplificador de potência – pode ter um ligeiro ganho de tensão, tem um ganho significativo de corrente. Sistema de som utiliza o pré-amplificador para controlar o volume e o amplificador de potência para alimentar o alto falante. Necessário o acoplamento entre diferentes amplificadores! 7

Símbolo (duas portas) Lembre-se da definição do amplificador linear: 8

Ganho de tensão Característica de transferência http: //ant-s 4. unibw-hamburg. de/jdafx/Distortion. Applet. html 9

Ganho de corrente e potência Diferentemente de um transformador, com o amplificador existe aumento de potência! Como isso é possível? 10

Conservação de energia Diferentemente de um transformador, com o amplificador existe aumento de potência! Como isso é possível? 11

Conservação de energia Diferentemente de um transformador, com o amplificador existe aumento de potência! Como isso é possível? O amplificador precisa de uma fonte DC para operar. Ela que fornece a energia extra! 12

Conservação de energia Diferentemente de um transformador, com o amplificador existe aumento de potência! Como isso é possível? O amplificador precisa de uma fonte DC para operar. Ela que fornece a energia extra! Potência DC Potência do sinal Potência dissipada Potência na carga 13

Eficiência A eficiência é definida como potência de saída na carga sobre potência total de entrada. Como PI é normalmente pequeno (potência desprezível se comparada a Pdc): Parâmetro importante para amplificadores que lidam com altas potências. 14

Ganho em decibéis Um decibel (d. B) é a décima parte de um bel (B). 1 B = 10 d. B (nomeado em referência a Alexander Graham Bell) Representa a razão entre duas quantidades de potência. Ganho(bel) = log 10(P 1/P 2) Ganho(decibel) = 10 log 10(P 1/P 2) Quando aplicado à tensões e correntes Ganho(decibel) = 20 log 10(V 1/V 2) Ganho(decibel) = 20 log 10(I 1/I 2) Lembre-se que a relação entre tensão (ou corrente) e potência é quadrática em sistemas lineares, por isso o fator x 2. 15

Saturação 16 http: //www 2. hsu-hh. de/ant/webbox/Distortion. Applet. html

Convenção de símbolos Quantidade instantânea total – letra minúscula com subescrito maiúsculo Quantidade DC – letra maiúscula com subescrito maiúsculo IC Quantidade AC – letra minúscula com subescrito minúsculo ic i. C Amplitude da quantidade AC (sinoidal) – letra maiúscula com subescrito minúsculo I 17 c

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o seu funcionamento olhando apenas para os terminais de entrada e saída. 18

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o seu funcionamento olhando apenas para os terminais de entrada e saída. ? Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? 19

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? ? 20

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? ? 21

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? Vs ? Fonte com resistência interna 22

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? Vs ? Medindo Vi, determinamos Zi 23

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? Vs ? 24

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? Vs ? 25

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? Vs ? Qual seria o valor de Vi se Zi fosse infinitamente alto? 26

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? ? Um procedimento similar pode ser realizado para se determinar a impedância de saída Zo. 27

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? ? Zo Impedância “vista” da saída para a entrada com Vs substituído por um curto (repetindo o exemplo anterior, Vs agora é um curto). 28

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? R ? V 29

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? R ? V 30

Impedância Como determinar as impedâncias de entrada e saída em um circuito em bloco? R ? V 31

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. 32

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ganho de tensão 33

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ganho de tensão Se RL Ganho de tensão do amplificador sem carga. 34

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ganho de tensão Se R 0 0 Tensão de saída independe da carga. 35

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ri introduz mais um divisor de tensão, apenas parte do sinal é aplicado nos terminais do amplificador. Se Ri Todo o sinal é aplicado nos terminais do amplificador. 36

Parâmetros importantes Até o momento! • Resistência de entrada • Resistência de saída • Ganho do amplificador 37

Parâmetros importantes • Resistência (impedância) de entrada • Resistência (impedância) de saída • Ganho do amplificador 38

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ganho total de tensão 39

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Divisor de tensão na entrada Divisor de tensão na saída 40

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Existem casos que é desejável ter um ganho de potência, em vez de tensão. Nesses casos, pode-se projetar um amplificador com alta impedância de entrada e baixa de saída (amplificador seguidor de tensão, também chamado de buffer de tensão). 41

Modelo de circuito Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Faça a lista de exercício 1 para rever conceitos de análise de circuitos! Existem casos que é desejável ter um ganho de potência, em vez de tensão. Nesses casos, pode-se projetar um amplificador com alta impedância de entrada e baixa de saída (amplificador seguidor de tensão, também chamado de buffer de tensão). 42