Amplificador de Potência 3W

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS – UNISINOS

CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

DISCIPLINA DE ELETRÔNICA II

Prof.Rubem S. Dreger

AMPLIFICADOR 3W

Tiago Nunes Soares

São Leopoldo, 21 de Junho de 2013.

INTRODUÇÃO

Este trabalho tem por objetivo a construção de um amplificador com etapa de potência, utilizando os conceitos e circuitos modelo estudada durante todo o semestre.

Foi estabelecido uma especificação no qual deve-se respeitar perante as condições de projeto que foram exigidas, como impedância de entrada entre 100 Ω e 1kΩ, a saída deve possuir potência de 3 W para uma carga de 4 Ω.        Neste relatório serão encontrados os cálculos, critério de escolha de componentes, circuitos, ou seja, todo o projeto para a construção do amplificador que respeita as características acima citadas. Nosso trabalho tem por objetivo apresentar como desenvolvemos o projeto de um amplificador com as seguintes características propostas em aula pelo professor:

- Especificações do Projeto:

• Potência rms = 3Wrms;

• Resistência da carga = 4Ω;
• Tensão de alimentação = 12Vcc;
• Tensão de entrada = 50mVp;
• Impedância de entrada entre 100Ω e 1kΩ;
• Controle de ganho (amplitude do sinal de saída).

O trabalho foi desenvolvido por etapas. Primeiramente, foram analisadas as especificações do projeto e, a partir dos conceitos abordados em aula e das referências bibliográficas consultadas, foram definidos os parâmetros a serem seguidos. A partir destas definições, foram realizados os cálculos e, posteriormente, foi utilizado o software Multisim para a simulação dos circuitos . Diante dos resultados positivos da simulação, optou-se pela montagem do circuito por etapas. Primeiramente, foi montada a parte de pequenos sinais, logo após a parte de potência e, por ultimo, foram interligadas todas as partes, utilizando-se a carga indicada.

DESENVOLVIMENTO

Apresentação do Projeto:

[pic 1]Para a execução e dimensionamento deste projeto devemos considerar inicialmente a ideia geral do sistema amplificador especificado:

O circuito é composto por entrada para microfone dinâmico, que transforma o sinal sonoro em elétrico, gerando uma onda na entrada do pré-amplificador, que irá produzir um ganho de tensão.

Após o sinal ter o nível de tensão desejado, ele será injetado na etapa de potência, que produzirá um ganho de corrente, e assim, como a potência é o produto tensão por corrente, teremos um ganho de potência. A carga é um alto-falante, que deve reproduzir o som captado pelo microfone, devidamente amplificado. O circuito deve amplificar um sinal inicial de aproximadamente 50 mV de pico e apresentar uma impedância de entrada (Zin) de até 1kΩ. A resistência interna da fonte é de aproximadamente 600Ω. A tensão de alimentação em nível DC é de 12V. E a potência na carga deve ser calculada a partir do valor da tensão de pico a pico na saída e do valor da própria carga, através da equação:

[pic 2]

O amplificador foi dimensionado a partir das especificações citadas anteriormente e é composto de um estágio pré-amplificador, um estágio de controle de ganho onde também será feito o casamento de impedâncias, na saída deste estágio teremos o sinal VO, que será aplicado ao estágio de acionador de classe B positivo; este sinal VO, também será aplicado no estágio de inversor de fase, está saída irá para o estágio de acionador de classe B negativo, as saídas dos acionadores de classe B irão para os dois estágio de potência (classe B).

[pic 3]Os componentes utilizados foram determinados em função de suas curvas características proporcionando o melhor funcionamento do amplificador. Os estágios de pré-amplificação e amplificação de sinal foram implementados na configuração Emissor Comum Linearizada, enquanto para a inversão de fase foi implementado a configuração Emissor Comum sem By Pass, após foi usado o Coletor Comum para baixar a impedância de saída do Pré-Amplificador. segue abaixo o diagrama de blocos do amplificador:

Pré-Amplificador:

O circuito pré-amplificador consiste em um amplificador de pequenos sinais, que produz um sinal de saída, suficiente maior, capaz de acionar a entrada de um amplificador de potência. Para o desenvolvimento de um pré-amplificador utilizam-se estágios de amplificação em cascata, que tem a finalidade de produzir ganho de tensão de saída em relação à tensão de entrada.

Para o desenvolvimento do pré-amplificador proposto, optou-se pela utilização de dois amplificadores na configuração Emissor Comum Linearizado. Esta escolha se deve à necessidade de gerar um ganho relativamente alto e à necessidade de obter certa estabilidade no circuito.

Para o controle de ganho do pré-amplificador, optou-se pela utilização de um de potenciômetro de 5kΩ ligado junto à base do transistor do segundo estágio de amplificação. O potenciômetro atua como um regulador da tensão de polarização do segundo estágio de amplificação. Desta forma, torna-se possível controlar o ganho na entrada do amplificador de potência, conforme mostra os blocos abaixo:

[pic 4]

No estágio de inversão de fase, foi utilizado um EC com ganho unitário. Na saída, é importante salientar o bom desempenho deste estágio EC em função da sua baixa impedância de saída, visto que o sinal é derivado para os estágios de amplificação da Ponte A (vindo do estágio anterior) e inversão de fase na Ponte B (vindo do EC com ganho unitário).  Um fator importante neste estágio é a utilização de um transistor de mesmo modelo utilizado nos demais estágios, para evitar uma diferença na defasagem do sinal. Para um bom funcionamento do amplificador, os sinais devem sair das Pontes A e B defasados em 180°. Uma pequena diferença neste ângulo pode acarretar perda de amplitude e consequentemente de potência no sinal de saída.