Amplificadores de potência classe A

Já nos deparamos com os detalhes da polarização do transistor, que é muito importante para a operação de um transistor como amplificador. Portanto, para obter uma amplificação fiel, a polarização do transistor deve ser feita de modo que o amplificador opere na região linear.

Um amplificador de potência Classe A é aquele em que a corrente de saída flui por todo o ciclo da fonte de entrada CA. Conseqüentemente, o sinal completo presente na entrada é amplificado na saída. A figura a seguir mostra o diagrama de circuito do amplificador de potência Classe A.

Pela figura acima, pode-se observar que o transformador está presente no coletor como carga. O uso de transformador permite o casamento de impedância, resultando na transferência de potência máxima para a carga, por exemplo, alto-falante.

O ponto de operação deste amplificador está presente na região linear. É selecionado de forma que a corrente flua por todo o ciclo de entrada CA. A figura abaixo explica a seleção do ponto de operação.

As características de saída com ponto operacional Q são mostradas na figura acima. Aqui (I c ) Q e (V ce ) Q representam nenhuma corrente de coletor de sinal e tensão entre o coletor e o emissor, respectivamente. Quando o sinal é aplicado, o ponto Q muda para Q 1 e Q 2 . A corrente de saída aumenta para (I c ) max e diminui para (I c ) min . Da mesma forma, a tensão do coletor-emissor aumenta para (V ce ) max e diminui para (V ce ) min .

A energia DC retirada da bateria do coletor V cc é fornecida por

$$ P_ {in} = tensão \ vezes a corrente = V_ {CC} (I_C) _Q $$

Este poder é usado nas duas partes a seguir -

  • A potência dissipada na carga do coletor conforme o calor é fornecido por

$$ P_ {RC} = (atual) ^ 2 \ vezes resistência = (I_C) ^ 2_Q R_C $$

  • A potência dada ao transistor é dada por

$$ P_ {tr} = P_ {in} - P_ {RC} = V_ {CC} - (I_C) ^ 2_Q R_C $$

Quando o sinal é aplicado, a potência dada ao transistor é usada nas duas partes a seguir -

  • Energia CA desenvolvida em resistores de carga RC, que constituem a saída de energia CA.

    $$ (P_O) _ {ac} = I ^ 2 R_C = \ frac {V ^ 2} {R_C} = \ left (\ frac {V_m} {\ sqrt {2}} \ right) ^ 2 \ frac {1 } {R_C} = \ frac {V_m ^ 2} {2R_C} $$

    Onde I é o valor RMS da corrente de saída CA através da carga, V é o valor RMS da tensão CA, e Vm é o valor máximo de V.

  • A potência DC dissipada pelo transistor (região do coletor) na forma de calor, ou seja, (P C ) DC

Representamos todo o fluxo de potência no diagrama a seguir.

Este amplificador de potência classe A pode amplificar pequenos sinais com menos distorção e a saída será uma réplica exata da entrada com força aumentada.

Let us now try to draw some expressions to represent efficiencies.

Eficiência Geral

A eficiência geral do circuito amplificador é dada por

$$ (\ eta) _ {geral} = \ frac {ac \: potência \: entregue \: para \: a \: carga} {total \: potência \: entregue \: por \: dc \: alimentação} $ $

$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

Eficiência do coletor

A eficiência do coletor do transistor é definida como

$$ (\ eta) _ {coletor} = \ frac {média \: ac \: potência \: saída} {média \: dc \: potência \: entrada \: para \: transistor} $$

$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $$

Expressão para eficiência geral

$$ (P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ vezes I_ {rms} $$

$$ = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] \ times \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}} {2} \ right] $$

$$ = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}]} { 8} $$

Portanto

$$ (\ eta) _ {geral} = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C ) _ {min}]} {8 \ vezes V_ {CC} (I_C) _Q} $$

Vantagens dos amplificadores classe A

As vantagens do amplificador de potência Classe A são as seguintes -

  • A corrente flui para o ciclo de entrada completo
  • Pode amplificar pequenos sinais
  • A saída é a mesma que a entrada
  • Nenhuma distorção está presente

Desvantagens dos amplificadores Classe A

As vantagens do amplificador de potência Classe A são as seguintes -

  • Baixa potência de saída
  • Baixa eficiência do coletor