Germano Maioli Penello 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 (mV ou mV). 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. http://www.antenas3g.com.br/repetidores_3g.html

Amplificador - linearidade É comum ter situações temos um sinal de baixa intensidade (mV ou mV). 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.

Amplificador - linearidade A = 1 (inclinação da reta) Distorções não lineares v0(t) = A vi(t) + B vi(t)2 + C vi(t)3 + …

Amplificador - linearidade

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) http://www2.hsu-hh.de/ant/webbox/DistortionApplet/DistortionApplet.html

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!

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

Ganho de tensão Característica de transferência http://www2.hsu-hh.de/ant/webbox/DistortionApplet/DistortionApplet.html

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

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

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!

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 dissipada Potência DC Potência do sinal Potência na carga

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.

Ganho em decibéis Um decibel (dB) é a décima parte de um bel (B). 1 B = 10 dB (nomeado em referência a Alexander Graham Bell) Representa a razão entre duas quantidades de potência. Ganho(bel) = log10(P1/P2) Ganho(decibel) = 10 log10(P1/P2) Quando aplicado à tensões e correntes Ganho(decibel) = 20 log10(V1/V2) Ganho(decibel) = 20 log10(I1/I2) Lembre-se que a relação entre tensão (ou corrente) e potência é quadrática em sistemas lineares, por isso o fator x2.

Saturação http://www2.hsu-hh.de/ant/webbox/DistortionApplet/DistortionApplet.html

Convenção de símbolos Quantidade instantânea total – letra minúscula com subescrito maiúsculo iC Quantidade DC – letra maiúscula com subescrito maiúsculo IC Quantidade AC – letra minúscula com subescrito minúsculo ic Amplitude da quantidade AC (sinoidal) – letra maiúscula com subescrito minúsculo Ic

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

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?

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

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

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

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

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

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

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?

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.

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).

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

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

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

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

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

Modelo de circuito Ganho de tensão 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.

Modelo de circuito Ganho de tensão Independente da complexidade do amplificador, podemos modelar o funcionamento do amplificador olhando apenas para seus terminais de entrada e saída. Ganho de tensão Se R0  0 Tensão de saída independe da carga.

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.

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

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

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

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

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).