Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #35

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #36

Tube amplifier

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #37

Amplificadores áudio comutados

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #38

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #39

Amplificador classe D

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #40

Amplificador misto

Tendências da tecnologia

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #41

DVTT

TVV DD

OFFON

ONDD =

+=0

Amplificador em classe D

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #42

Realimentação utilizando noise shaping

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #43

Operação em montagem ponte

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #44

+Vcc

QVi RL

Vo

RFC

IC

ic

I1

Cc

C L

Amplificador em classe C

)1sin(θθθθIpId ====

(((( ))))

valores restantes 0

21 para sin

<<<<<<<<−−−−

====θθθθωωωωθθθθωωωω tIdtIp

Ic

Ip>Id

[[[[ ]]]]

(((( )))) (((( ))))

(((( )))) (((( ))))[[[[ ]]]]ππππ

θθθθθθθθθθθθππππ

θθθθθθθθθθθθ

ωωωωωωωωθθθθ

ωωωωθθθθ

cossin2

121cos2

)sin(1 /2

/1

−−−−====

−−−−−−−−====

−−−−==== ∫∫∫∫

IpIc

IdIpIc

dtIdtIpT

Ic

Valor médio da corrente Ic

122 θθθθθθθθθθθθ −−−−====

12

θθθθππππθθθθ −−−−====

Ip

Id

Electrónica II

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(((( )))) (((( ))))(((( ))))

21

cossin.

.

2 RLIPo

IpVccIcVccPs

====

−−−−======== θθθθθθθθθθθθππππ

I1 – componente fundamental da corrente

(((( )))) (((( )))))2sin(22

)cos()cos(4

1/

0

θθθθθθθθππππ

ωωωωωωωωωωωωθθθθ

−−−−====−−−−==== ∫∫∫∫Ip

dttIdtIpT

I

VccRLIVccVce 21maxmax ≤≤≤≤++++====

(((( )))))cos()sin(4)2sin(2

.1.

θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθηηηη

−−−−−−−−============

IcVccIVcc

PsPo

Para θ=90º η=78.5%

(((( )))))cos(18)2sin(2

maxmax

maxmax θθθθππππ

θθθθθθθθ−−−−

−−−−========DD

O

IVP

P

Capacidade de potência

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #46

Exemplo de um amplificador em classe C

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #47

Amplificador em classe D para RF+Vcc

RL

VoId CL

-Vcc

Filtro

Va

+Vcc

-Vcc

Va

ππππVcc

V4

1 ====

Componente fundamental

RLVcc

IdVccPs 2

28.2

ππππ========

-Série Fourier

∫∫∫∫ ========2/

02

4)sin(

4.1 T

RLVcc

dttVcc

RLTId

ππππωωωω

ππππ

Valor médio da corrente

%1008

214

21

2

222

====⇒⇒⇒⇒====

======== ηηηηππππππππ RLVcc

RLVcc

RLV

Po

Considerando o efeito de Ron )sin()(

.4t

RonRLRLVcc

Vo ωωωωππππ ++++

====

)(4

2 RonRLVcc

Id++++

====ππππ )(

82

2

RonRLVcc

Ps++++

====ππππ )RonRL

RL++++

====ηηηη

O filtro deixa passar apenas a componente fundamental da corrente

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #48

Amplificador em classe D push pull

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #49

Amplificador em classe E

Funcionamento em comutaçãoCircuito sintonizado para a saida

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #50

Transistores de potência RF

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #51

Amplificadores monolíticos

gm -K2 K=1Vo

Vd

compensação

LM741

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #52

TL071

Entradas com JFET

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #53

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #54

Ao

ωωωω1 ωωωωa

Afo

Aoωωωω1ωωωω

GBWAo ====1ωωωω

Produto ganho largura de banda

11

)(

ωωωωs

AosA

++++====

as

AfosA

sAsAf

ωωωωββββ ++++

====++++

====1)(.1

)()(

GBWaAfoAo ======== ωωωωωωωω .1

)1(1 Aoa ββββωωωωωωωω ++++====

ββββββββ1

lim.1

====⇒⇒⇒⇒++++

====∞∞∞∞→→→→Ao

AfoAo

AoAfo

Resposta de frequência

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #55

Modelo incremental do amplificador

Resposta de frequência 741

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #56

Multiplicadores analógicos

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #57

Multiplicador de transcondutância variável

Rc

Q1 Q2

+Vcc

Rc

V01 V02

-Vcc

Q4Q3

R

V2

V1

Vo VTIc

gm

VRcgmVo

24

1..

====

−−−−====

VbeVR

VR

VbeVIc >>>>>>>>≈≈≈≈

−−−−==== 2 se 22

4

2.12

1VV

VTRRc

Vo −−−−====

Multiplicador de 2 quadrantes

V2

V1

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #58

Célula de Gilbert

Rc

Q1 Q2

+Vcc

Rc

V01 V02

V2

Vo

Q5 Q6Q3 Q4

V1

-Vcc

Iee

++++====

++++====

++++====

++++====

++++====

++++====

++++

−−−−

−−−−

++++

++++

−−−−

VTV

VTV

VTV

VTV

VTV

VTV

e

IeeIc

e

IeeIc

e

IcIc

e

IcIc

e

IcIc

e

IcIc

1

1

2

2

2

2

1

2

1

1

1

26

1

25

1

14

1

13

(((( ))))(((( )))) (((( ))))[[[[ ]]]]

−−−−====

−−−−−−−−−−−−−−−−====−−−−−−−−++++−−−−====

VTV

TanhVTV

TanhIeeRcVo

IcIcIcIcRcVo

IcIcIcIcRcVo

22

21

..

5463

6453

Se V1, V2 < 10mV 2.14

.2 VV

VTIeeRc

Vo −−−−====

V2

V1

Multiplicador 4 quadrantes

Electrónica II

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Aumento da gama de entrada

Q1 Q2

Iee

-Vcc

Rx RxV1

(((( ))))4342143421

210

21211IcIc

IeIeRxVbeVbeV−−−−≈≈≈≈≈≈≈≈

−−−−++++−−−−====

−−−−====

++++====⇒⇒⇒⇒

====++++

====−−−−

RxVIee

Ic

RxVIee

Ic

IeeIcIcRxV

IcIc

21

22

21

21

21

121

Substituindo na Célula de Gilbert

−−−−====VTV

TanhVRxRc

Vo2

2.1

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #60

Circuito que realiza Tanh-1

Q9 Q10

Iee

-Vcc

Ry RyV2

Q7 Q8

+Vcc

V3

−−−−====

++++====

RyVIee

Ic

RyVIee

Ic

22

210

22

29

Vbe8-Vbe7V3 ====

====

−−−−

++++==== −−−−

2

22

.2

22

2Iee

22

2Iee

VT.lnV3 1

IeeRy

V

TanhVT

RyVRy

V

(((( ))))

−−−−++++====−−−−

xx

xTanh11

ln211

==== −−−−

IeeRyV

TanhVT.2

.2V3 1

Substituindo na Célula de Gilbert

2.1.1

VVIeeRyRx

RcVo −−−−====

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #61

Circuito completo do multiplicador

Rc

Q1 Q2

+Vcc

Rc

V01 V02Vo

Q5 Q6Q3 Q4

V1

-Vcc

Ix

Q9 Q10

Iy

-Vcc

Ry RyV2

Q7 Q8

Rx Rx

2.1.

1VV

IyRyRxRc

Vo −−−−====IyRyV

IxRxV

.51

2

.51

1

<<<<

<<<<

V2

V1

Multiplicador 4 quadrantes

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #62

Aplicações de multiplicadoresx

y

X

x

y

Vo=K.X.Y

x

yX

Vi 2.ViKVo ====

x

yX

Vin

V2

Vo

KVi

Vo

ViVoKV

====

======== 2.2

x

yX

V2

Vox

yX

Vi R

C

Calculo do valor eficaz

RMS

T

VidttViT

Vo ======== ∫∫∫∫0

2 )(1

x

yX

Z

V2

Vo

R

R

X

RZ

RV

XVokV

−−−−====

====2

..2

kXZ

Vo −−−−====

Electrónica II

© Jorge Guilherme 2008 #63

Rc

Q1 Q2

+Vcc

Rc

V01 V02

V2

Vo

Q5 Q6Q3 Q4

V1

-Vcc

Iee

Detector de fase

φφφφ

V1

V2

A1

A2

−−−−====

−−−−−−−−−−−−====

−−−−======== ∫∫∫∫

12

...

.

)21(1

)(21

0

ππππφφφφ

ππππφφφφ

ππππφφφφππππ

ππππππππ

RcIeeRcIee

RcIeeVo

AAdttVoVoT

-IeeRc

ππππ/2 ππππ

+IeeRc(Vo)av

φφφφ

Vo +IeeRc

-IeeRc

V1,V2 >> VT

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© Jorge Guilherme 2008 #64

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

-0.5

0

0.5

1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

-0.5

0

0.5

1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1

-0.5

0

0.5

1

Rc

Q1 Q2

+Vcc

Rc

V01 V02

Vc

Vo

Q5 Q6Q3 Q4

V1

-Vcc

Iee

Rx Rx

Modelador equilibrado

(((( ))))(((( ))))

(((( ))))

4

2sin

cos.)(

)().()(

Rx.IeemV

Portadora VTmV

cos.)(

cos.)(

1

1

1

c

111

ππππ

ππππ

ωωωω

ωωωωωωωω

n

nAn

tnAntS

tStVRxRc

tVo

tmVtV

tmVtV

ncc

c

ccc

====

====

−−−−≈≈≈≈

<<<<<<<<>>>>>>>>

========

∑∑∑∑∞∞∞∞

====

(((( ))))[[[[ ]]]] (((( ))))[[[[ ]]]][[[[ ]]]]∑∑∑∑∞∞∞∞

====−−−−++++++++−−−−====

1111 coscos

2)(

ncc tntn

AnmV

RxRc

tVo ωωωωωωωωωωωωωωωω

0 wcWc-W1 Wc+W1w

3wc

portadora

sinal

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Exemplo de um multiplicador analogico