Para realizar as medições de diferentes valores de potência, foi utilizado um sinal senoidal de 1kHz, e uma carga resistiva de aproximadamente 8Ω, e assim, gerar a tabela que mostra as medições.
Tabela 3 - Medições da eficiência do amplificador
Potência de Saída (W) Potência de Entrada (W) Rendimento (%) 50 51,80 96,53 40 42 95,24 30 31,60 94,94 20 21,46 93,20 10 10,9 91,74
Fonte: Autoria própria
É possível perceber que quanto mais próximo do valor nominal de potência, o rendimento aumenta, chegando a um rendimento superior a 96%, com isso a dissipação de calor do dispositivo é mínima.
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7 CONCLUSÃO
Amplificadores de áudio têm uma profunda relação com o desenvolvimento e popularização da música. Desde a descoberta e invenção das válvulas esses dispositivos passaram por diversas transformações. Com o advento do comutadores e a rápida evolução dos sistemas digitais, os amplificadores acabaram tendo uma nova revolução em seu desenvolvimento. Cada vez mais eficientes e com capacidade de reproduzir com mais qualidade os sinais originalmente analógicos, os amplificadores tendem a aposentar suas versões analógicas no futuro.
Este trabalho teve como objetivo o projeto de um amplificador de áudio Classe D com alto rendimento. Foram abordados o estudo de amplificadores e suas classes, métodos de modulação, bem como a estrutura e funcionamento de um amplificador Classe D.
O ponto de partida para o projeto foram as especificações básicas desejadas, como potência e a impedância da carga. Com essas especificações definidas foi possível equacionar as características do projeto como a tensão necessária para alimentação do circuito e a definição do filtro de saída. A partir do estudo da estrutura de um amplificador Classe D, foram definidas as topologias de saída e o tipo de modulação.
Com o intuito de avaliar a viabilidade e a qualidade da proposta deste trabalho, foi projetado um amplificador Classe D, a fim de reproduzir o sinal de entrada de forma amplificada, com uma alta eficiência. O equacionamento e esquema foram obtidos através de simulações, bem como os primeiros resultados do projeto.
Assim, após a definição de todos os parâmetros construtivos do amplificador, bem como análise de seu funcionamento em simulação, foi desenvolvido um protótipo a fim de comprovar a eficácia do projeto, garantindo o alcance de todos os objetivos propostos neste trabalho.
Pode-se afirmar que, os resultados das simulação, foram muito similares aos obtidos posteriormente os resultados da experimentação prática, que o amplificador Classe D, pode ter uma garantia de boa resposta frente aos resultados previstos em projeto e validando, assim, todas as etapas demonstradas neste trabalho.
Como sugestão de trabalhos futuros, destaca-se a análise e dimensionamento de um controle adaptativo no sentido de melhorar a eficiência e a qualidade do projeto proposto. A reformulação do protótipo em módulos que permitiria a criação de um conjunto de dispositivos com características distintas. E por fim a adoção de tecnologias SMD no sentido de reduzir o tamanho mantendo-se a qualidade do produto final.
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REFERÊNCIAS
ANDERSKOUV, N., NIELSEN, K., & ANDERSEN, M. A. (1996). High-Fidelity Pulse-Width Modulation Amplifiers Based on Novel Double-Loop Feedback Techniques. 100th Audio Engineering Society Convention (p. 4258). Copenhagen, Denmark: AES.
BALLOU, G. (2013). Handbook for Sound Engineers. Focal Press.
BERKHOUT, M. (2002, Julho). An Integrated 200W Class D Amplifier. Proceedings of the 28th European Solid-State Circuits Conference. 38, pp. 511-514. Florence: IEEE.
BERTOLDI, B. (2016). Estudo de um Amplificador Classe D destinado à Guitarra Elétrica. Joinville: UDESC.
BORTONI, R. (2007). Amplificadores de Potência. Retrieved Maio 07, 2017, from Studio R: http://www.studior.com.br/amp_avan.pdf
BOYLESTAD, R. L., & NASHELSKY, L. (2012). Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. São Paulo: Prentice Hall do Brasil.
CORALES, A. (2014, Fevereiro 10). Amplificadores de estado sólido ou transistorizados.
Retrieved 05 03, 2017, from Blog Santo Ângelo:
http://blog.santoangelo.com.br/amplificadores-de-estado-solido-ou-transistorizados/ CORDELL, B. (2011). Designing Audio Power Amplifiers. Mcgraw-Hill.
COX, J., DURST, J., & SILVIA, J. (2008). Class D Audio Amplifier. Worcester Polytechnic Institute.
COX, S. M., YU, J., & GOH, W. (2013, Janeiro). Intrinsic Distortion of a Fully Differential BD- Modulated Class-D Amplifier With Analog Feedback. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, pp. 63-73.
DONDON, P., & MICOULEAU, J. M. (1999). An original approach for the design of a class d power switching amplifier - An audio Application. Proceedings of ICECS ’99. The 6th
IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (pp. 161-164). Pafos, Cyprus: IEEE.
ELECTRONICS TUTORIALS. (2014, Outubro 27). Amplifiers Classes and the Classification of Amplifiers. Retrieved Maio 05, 2017, from Electronics Tutorials: http://www.electronics- tutorials.ws/amplifier/amplifier-classes.html
FONSECA, J. M. (2013). Amplificadores Valvulados para Guitarra Elétrica - História, Teoria e Construção. Brasília: Do Autor.
GAALAAS, E. (2006). Class D Audio Amplifiers: What, Why, and How. Analog Dialogue, 6- 12.
KINYUA, M., WANG, R., & SOENEN, E. (2014, Novembro). A 105dBA SNR, 0.0031% THD+N Filterless Class-D Amplifier with Discrete Time Feedback Control in 55nm CMOS. Proceedings of the IEEE 2014 Custom Integrated Circuits Conference. San Jose, CA, USA: IEEE.
LOLOEE, A. (2013, Julho 15). Understanding Delta-Sigma Modulators. Retrieved Maio 12, 2018, from ElectronicDesign: http://www.electronicdesign.com/analog/understanding- delta-sigma-modulators#Delta-Sigma%20Modulators
MALVINO, A. P. (1997). Eletrônica Vol. I. São Paulo: Makron Books.
MARTIN, J. D. (1970, Junho). Theoretical Efficiencies of Class-D Power Amplifier. Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, 117, pp. 1089-1090.
MARTINS, D. C., & BARBI, I. (2011). Introdução ao Estudo de Conversores CC-CA. Florianópolis.
MARTINS, S. R., & IMBROISI, M. H. (2018, Maio 13). Arte Pré-Histórica. Retrieved from História das Artes: https://www.historiadasartes.com/nomundo/arte-na-antiguidade/pre- historia/
MARTINS, S. R., & IMBROISI, M. H. (2018, Maio 18). O que é. Retrieved from História das Artes: https://www.historiadasartes.com/som-camera-acao/musica/o-que-e/
______________________________________________________________________________ Maxim Integrated. (2007, Janeiro 31). Application Note 3977 - Class D Amplifiers:
Fundamentals of Operation and Recent Developments. Retrieved Maio 05, 2017, from Maxim Integrated: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3977 MAXIM INTEGRATED. (2007). Class D Amplifiers: Fundamentals of Operation and Recent
Developments. Engineering Journal, pp. 3-9.
MOREY, B., VASUDEVAN, R., & WOLOSCHIN, I. (2008, Maio). Class D Audio Amplifier - The design of a live audio Class D audio amplifier with greater than 90% efficiency and less than 1% distortion. Worcester Polytechnic Institute.
MUNZ, S., & DELLASALA, G. (2014, Abril 20). Audio Amplifiers Classes (A, A/B, D, G and H): What are the differences? Retrieved 05 05, 2017, from Audioholics: http://www.audioholics.com/audio-amplifier/amplifier-classes
NIELSEN, K. (1998). Audio Power Amplifier Techniques With Energy Efficient Power Conversion. Technical University of Denmark.
NORSWORTHY, S. R., SCHREIER, R., & TEMES, G. C. (1997). Delta-Sigma Data Converters theory, design, and simulation. IEEE Press.
PIRES, F. J. (2010). Amplificador de áudio classe D. FEUP, Porto.
PRO SOUND TESTING INC. (2015). Loudspeaker Data. Retrieved Maio 15, 2018, from Pro Sound Testing: http://www.prosoundtesting.com/loudspeaker-data.html
SCORE, M. (1999, Agosto). Reducing the output filter of a Class-D amplifier. Texas Instruments.
SEDRA, A. S., & SMITH, K. C. (2000). Microeletrônica. Prentice Hall. SELF, D. (2009). Audio Power Amplifier Design Handbook. Focal Press.
SOMERS, S. (2001). Class D Amplifiers – Not 'Just Audio'. Retrieved Maio 06, 2018, from Extron Electronics: https://www.extron.com/company/article.aspx?id=ts122001
TEXAS INSTRUMENTS. (2016, Novembro 09). Class-D LC Filter Designer. Retrieved Maio 15, 2018, from Texas Instruments: http://www.ti.com/tool/LCFILTER-CALC-TOOL WALKER, G. R. (2003, Novembro 10). Digitally-implemented naturally sampled PWM suitable
for multilevel converter control. IEEE Transactions on Power Electronics, pp. 1322- 1329.
ZHANG, H. J. (2013, Outubro). Basic Concepts of Linear Regulator and Switching Mode Power.
Retrieved Maio 15, 2018, from Analog Devices:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application- notes/AN140fb.pdf