Amplificador de potência classe B

Quando a corrente do coletor flui apenas durante a metade do ciclo positivo do sinal de entrada, o amplificador de potência é conhecido como class B power amplifier.

Operação Classe B

A polarização do transistor em operação classe B é de tal forma que na condição de sinal zero, não haverá corrente de coletor. ooperating pointé selecionado para estar na tensão de corte do coletor. Então, quando o sinal é aplicado,only the positive half cycle é amplificado na saída.

A figura abaixo mostra as formas de onda de entrada e saída durante a operação em classe B.

Quando o sinal é aplicado, o circuito é polarizado direto para a metade do ciclo positivo da entrada e, portanto, a corrente do coletor flui. Mas durante o meio ciclo negativo da entrada, o circuito é polarizado reversamente e a corrente do coletor estará ausente. Conseqüentementeonly the positive half cycle é amplificado na saída.

Como o meio ciclo negativo está completamente ausente, a distorção do sinal será alta. Além disso, quando o sinal aplicado aumenta, a dissipação de energia será maior. Mas quando comparado com o amplificador de potência classe A, a eficiência de saída é aumentada.

Bem, a fim de minimizar as desvantagens e obter baixa distorção, alta eficiência e alta potência de saída, a configuração push-pull é usada neste amplificador classe B.

Amplificador Push-Pull Classe B

Embora a eficiência do amplificador de potência da classe B seja maior do que a da classe A, já que apenas meio ciclo da entrada é usado, a distorção é alta. Além disso, a alimentação de entrada não é totalmente utilizada. Para compensar esses problemas, a configuração push-pull é introduzida no amplificador classe B.

Construção

O circuito de um amplificador de potência de push-pull classe B é composto por dois transístores idênticos T 1 e T 2, cujas bases estão ligados para o secundário do transformador de entrada com derivação central T r1 . Os emissores são curto-circuito e os colectores são dadas a V CC fornecimento através do primário do transformador de saída T r2 .

O arranjo do circuito do amplificador push-pull classe B é o mesmo do amplificador push-pull classe A, exceto que os transistores são polarizados no corte, em vez de usar os resistores de polarização. A figura abaixo detalha a construção de um amplificador de potência classe B push-pull.

A operação do circuito do amplificador push pull classe B é detalhada abaixo.

Operação

O circuito do amplificador push-pull classe B mostrado na figura acima esclarece que ambos os transformadores têm derivação central. Quando nenhum sinal é aplicado na entrada, os transistores de T 1 e T 2 são em corte fora condição e, portanto, não há correntes de colector de fluxo. Como nenhuma corrente é consumida de V CC , nenhuma energia é desperdiçada.

Quando o sinal de entrada é fornecido, ele é aplicado ao transformador de entrada T r1, que divide o sinal em dois sinais que estão 180 o defasados ​​um do outro. Estes dois sinais são dadas para os dois transistores idênticos T 1 e T 2 . Para o meio ciclo positivo, a base do transístor T 1 torna-se positiva e fluxos de corrente de colector. Ao mesmo tempo, o transistor T 2 tem meio ciclo negativo, que lança o transistor T 2 em condição de corte e, portanto, não flui corrente de colector. A forma de onda é produzida conforme mostrado na figura a seguir.

Para o próximo meio ciclo, o transistor T 1 entra em corte fora condição e o transistor T 2 entra em condução, para contribuir a saída. Portanto, para ambos os ciclos, cada transistor conduz alternadamente. O transformador de saída T r3 serve para juntar as duas correntes produzindo uma forma de onda de saída quase não distorcida.

Eficiência de energia do amplificador Push-Pull Classe B

A corrente em cada transistor é o valor médio da meia volta sinusoidal.

Para meio ciclo seno, I dc é dado por

$$ I_ {dc} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} $$

Portanto,

$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 \ times \ left [\ frac {(I_C) _ {max}} {\ pi} \ times V_ {CC} \ right] $$

Aqui o fator 2 é introduzido, pois há dois transistores no amplificador push-pull.

Valor RMS do coletor atual = $ (I_C) _ {max} / \ sqrt {2} $

Valor RMS da tensão de saída = $ V_ {CC} / \ sqrt {2} $

Sob condições ideais de potência máxima

Portanto,

$$ (P_O) _ {ac} = \ frac {(I_C) _ {max}} {\ sqrt {2}} \ times \ frac {V_ {CC}} {\ sqrt {2}} = \ frac {( I_C) _ {max} \ vezes V_ {CC}} {2} $$

Agora, eficiência máxima geral

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

$$ = \ frac {(I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} {2} \ times \ frac {\ pi} {2 (I_C) _ {max} \ times V_ {CC}} $$

$$ = \ frac {\ pi} {4} = 0,785 = 78,5 \% $$

A eficiência do coletor seria a mesma.

Conseqüentemente, o amplificador push-pull classe B melhora a eficiência do que o amplificador push-pull classe A.

Amplificador Simetria Complementar Push-Pull Classe B

O amplificador push pull que acabamos de discutir melhora a eficiência, mas o uso de transformadores com derivação central torna o circuito volumoso, pesado e caro. Para simplificar o circuito e melhorar a eficiência, os transistores utilizados podem ser complementados, conforme mostrado no diagrama de circuito a seguir.

O circuito acima emprega um transistor NPN e um transistor PNP conectados na configuração push pull. Quando o sinal de entrada é aplicado, durante a metade do ciclo positivo do sinal de entrada, o transistor NPN conduz e o transistor PNP desliga. Durante o meio ciclo negativo, o transistor NPN é desligado e o transistor PNP conduz.

Desta forma, o transistor NPN amplifica durante o meio ciclo positivo da entrada, enquanto o transistor PNP amplifica durante o meio ciclo negativo da entrada. Como os transistores são complementares entre si, mas atuam simetricamente enquanto são conectados na configuração push pull de classe B, este circuito é denominado comoComplementary symmetry push pull class B amplifier.

Vantagens

As vantagens do amplificador de simetria complementar push pull classe B são as seguintes.

  • Como não há necessidade de transformadores com rosca central, o peso e o custo são reduzidos.

  • Não são necessárias tensões de sinal de entrada iguais e opostas.

Desvantagens

As desvantagens do amplificador de classe B de simetria complementar push pull são as seguintes.

  • É difícil obter um par de transistores (NPN e PNP) com características semelhantes.

  • Exigimos tensões de alimentação positivas e negativas.