SERVOS CC

Como citado anteriormente, na Sec¸ ˜ao 3.6, pode ser gerado um n´ıvel de tens ˜ao CC indesejado na sa´ıda, caso haja diferenc¸a nos par ˆametros el ´etricos dos componentes das partes superior e inferior (em relac¸ ˜ao ao n ´o de sa´ıda) do circuito. Uma alternativa apresentada por Self (2009), Cordell (2011) e Kyttala (2008) para eliminac¸ ˜ao do offset CC na sa´ıda ´e uma topologia conhecida por servo CC,

apresentada na Figura 18. Amplificador

v

+ +

Figura 18: Diagrama geral de um amplificador de pot ˆencia com servo CC atuando na reduc¸ ˜ao do n´ıvel de offset na sa´ıda.

Fonte: Adaptado de Self (2009).

Na Figura 18 pode ser observado um diagrama que consiste no amplificador de pot ˆencia, um bloco de realimentac¸ ˜ao (malha de feedback comum em amplificadores de ´audio) e o bloco onde est ´a inserido o servo CC, entre a sa´ıda geral e a entrada negativa do par diferencial de entrada.

O conceito de um sistema operando como servo pode ser entendido como um circuito autom ´atico que atua de forma cont´ınua. Um servo CC, em eletr ˆonica de ´audio, visa anular o offset na sa´ıda fornecendo um sinal de correc¸ ˜ao de erro por um caminho de realimentac¸ ˜ao que fornec¸a ganho elevado em corrente cont´ınua ou frequ ˆencias pr ´oximas aos 0 Hz (SELF, 2009).

No diagrama apresentado na Figura 18, o amplificador a ser implementado ´e totalmente transistorizado, com par diferencial na entrada e acoplamento direto entre os est ´agios (sem capacitores de desacoplamento, como ´e comum em amplificadores de pot ˆencia puramente transistorizados). Nesse caso, a maneira mais conveniente de se estabelecer o caminho de realimentac¸ ˜ao para atuac¸ ˜ao do servo CC ´e diretamente na entrada negativa do par diferencial, na qual o sinal advindo da sa´ıda e amplificado pelo servo se torna respons ´avel por subtrair o n´ıvel CC de tens ˜ao excedente no amplificador, reduzindo e/ou anulando o offset na sa´ıda (CORDELL, 2011). Caso o amplificador em quest ˜ao n ˜ao possua um par diferencial, ´e necess ´ario encontrar outras maneiras de se estabelecer o caminho de realimentac¸ ˜ao.

Para o amplificador h´ıbrido proposto no presente trabalho, n ˜ao encontrou- se necessidade da implementac¸ ˜ao de um par diferencial no est ´agio de entrada

e de feedback global, devido `a etapa de ganho de tens ˜ao utilizar v ´alvulas termi ˆonicas, componentes que j ´a prov ˆem a imped ˆancia de entrada necess ´aria para um acoplamento direto com a fonte de sinal de ´audio (captadores de um contrabaixo el ´etrico) (BLENCOWE, 2009). Al ´em disso, considerando que a reduc¸ ˜ao da distorc¸ ˜ao harm ˆonica total n ˜ao ´e foco principal do trabalho, fator que poderia ser otimizado por um par diferencial na entrada e malha de feedback, n ˜ao h ´a necessidade para operac¸ ˜ao do circuito de se inserir um par diferencial transistorizado na entrada do amplificador. Sendo assim, o servo CC deve ser implementado por meio de outro caminho de realimentac¸ ˜ao que n ˜ao o par diferencial, mas que cumpra o mesmo papel de inserir um sinal que reduza o offset CC na sa´ıda.

A maneira escolhida para o amplificador h´ıbrido proposto, apresentada por Kyttala (2008), permite que o servo CC seja colocado entre a sa´ıda do amplificador e a(s) fonte(s) de corrente constante para polarizac¸ ˜ao CC do est ´agio de sa´ıda. Assim, elimina-se a necessidade de um par diferencial de entrada. Al ´em disso, a presenc¸a de capacitores de desacoplamento necess ´arios entre os est ´agios valvulados n ˜ao permitiria que um n´ıvel CC de correc¸ ˜ao de erro tivesse efetividade em alcanc¸ar a sa´ıda do amplificador, anulando a atuac¸ ˜ao do servo CC e n ˜ao eliminando o offset, o que torna a realimentac¸ ˜ao diretamente na(s) fonte(s) de corrente uma opc¸ ˜ao vi ´avel. O servo CC atua controlando a corrente de polarizac¸ ˜ao e, consequentemente, a tens ˜ao CC Vbias, que ´e variada de forma a compensar o n´ıvel CC que esteja sendo aferido na sa´ıda do amplificador.

Para que seja implementado o sistema servo CC, geralmente utiliza-se um circuito integrador com amplificador operacional (amp-op), mostrado na Figura 19 (SELF, 2009), composto pelos resistores R13 e R14, amplificador operacional IC1 e capacitor de realimentac¸ ˜ao C1.

Figura 19: Circuito integrador com amplificador operacional utilizado para implementac¸ ˜ao do servo CC.

Fonte: Adaptado de Boylestad e Nashelsky (2004).

O amplificador operacional operando como integrador realiza uma comparac¸ ˜ao entre a entrada inversora, conectada `a sa´ıda do amplificador por

meio do resistor R13, ao sinal da entrada n˜ao-inversora, conectado ao terra, aplicando um determinado ganho a esta diferenc¸a e gerando um sinal resultante em sua sa´ıda. Considerando que o integrador trabalha como um filtro passa-baixas, possuindo ganho maior em baixas frequ ˆencias, o sinal de correc¸ ˜ao de erro fica restrito a sinais abaixo das frequ ˆencias de ´audio, justamente a regi ˜ao na qual o n´ıvel CC indesejado se encontra (KYTTALA, 2008).

O ganho de tens ˜ao do integrador (A) ´e dado em func¸ ˜ao dos componentes do circuito da Figura 19 pela express ˜ao

A = − 1

2πfR13C3. (9)

Os elementos R13 e C3 s˜ao tipicamente projetados para fornecer ganho unit ´ario em uma frequ ˆencia de 1 a 2 Hz (SELF, 2009).

O resistor R14 da Figura 19 pode ser denominado resistor de injec¸˜ao, uma vez que ´e o caminho do sinal de correc¸ ˜ao de offset gerado pelo servo CC e fornecido ao amplificador. O resistor de injec¸ ˜ao ´e capaz de controlar a imped ˆancia vista, do ponto de refer ˆencia do servo CC, das fontes de corrente. Quanto maior for o resistor, maior a quantia de sinal de correc¸ ˜ao de erro injetada no amplificador, uma vez que eleva a imped ˆancia de entrada das fontes de corrente, propriedade que pode ser denominada por autoridade do servo CC (CORDELL, 2011).

Para aplicac¸ ˜oes nas quais o servo ´e inserido no par diferencial de entrada, faz-se necess ´aria a implementac¸ ˜ao de um integrador n ˜ao-inversor (ou de um circuito inversor ap ´os o integrador), de forma a inserir o sinal com a fase correta na entrada negativa (SELF, 2009).

A escolha de componentes do servo CC ´e apresentada na Sec¸ ˜ao 3.9, juntamente com o projeto das demais otimizac¸ ˜oes apresentadas.