Electrónica II. Jorge Guilherme 2008 #35

Electrónica II

Tube amplifier

Electrónica II

Amplificadores áudio comutados

Electrónica II

Amplificador classe D

Electrónica II

Amplificador misto

Electrónica II

D

V

T

T

T

V

V

_DD OFF ON ON DD

+

=

=

0

Amplificador em classe D

Electrónica II

Realimentação utilizando noise shaping

Electrónica II

Operação em montagem ponte

Electrónica II

+Vcc Q Vi RL Vo RFC IC ic I1 Cc C L

Amplificador em classe C

)

1

sin(

θθθθ

Ip

Id

====

(((( ))))

valores

restantes

0

2

1

para

sin







−−−−

<<<<

<<<<

====

Ip

ωω

ω

ω

t

Id

θθθθ

ω

ωω

ω

t

θθθθ

Ic

Ip>Id

[[[[

]]]]

(((( ))))

((((

))))

(((( ))))

(((( ))))

[[[[

]]]]

ππππ

θθθθ

θθθθ

θθθθ

ππππ

θθθθ

θθθθ

θθθθ

ω

ωω

ω

ω ωω ω θθθθ ω ωω ω θθθθ

cos

sin

2

1

2

1

cos

2

)

sin(

1

2/ / 1

−−−−

====

−−−−

−−−−

====

−−−−

====

_∫∫∫∫

Ip

Ic

Id

Ip

Ic

dt

Id

t

Ip

T

Ic

Valor médio da corrente Ic

1

2

2

θθθθ

====

θθθθ

−−−−

θθθθ

1

2

θθθθ

ππππ

θθθθ

====

−−−−

Ip

Id

Electrónica II

(((( ))))

(((( ))))

((((

))))

2

1

cos

sin

.

.

2

RL

I

Po

Ip

Vcc

Ic

Vcc

Ps

====

−−−−

====

====

θθθθ

θθθθ

θθθθ

ππππ

I1 – componente fundamental da corrente

((((

))))

((((

2

sin(

2

)

))))

2

)

cos(

)

cos(

4

1

/ 0

θθθθ

θθθθ

ππππ

ω

ωω

ω

ω

ωω

ω

ω ωω ω θθθθ

−−−−

====

−−−−

====

_∫∫∫∫

Ip

t

Id

t

dt

Ip

T

I

Vcc

RL

I

Vcc

Vce

_max

====

++++

1

_max

≤≤≤≤

2

((((

sin(

)

cos(

)

))))

4

)

2

sin(

2

.

1

.

θθθθ

θθθθ

θθθθ

θθθθ

θθθθ

ηηηη

−−−−

−−−−

====

====

====

Ic

Vcc

I

Vcc

Ps

Po

Para

θ

=90º

η

=78.5%

θθθθ

θθθθ

−−−−

Electrónica II

Exemplo de um

Electrónica II

Amplificador em classe D para RF

+Vcc RL Vo Id L C -Vcc Filtro Va +Vcc -Vcc Va

ππππ

Vcc

V

1

====

4

Componente fundamental

RL

Vcc

Id

Vcc

Ps

₂ 2

8

.

2

ππππ

====

====

-Série Fourier

∫∫∫∫

====

====

2 / 0 2

4

)

sin(

4

.

1

T

RL

Vcc

dt

t

Vcc

RL

T

Id

ππππ

ω

ωω

ω

ππππ

Valor médio da corrente

%

100

8

2

1

4

2

1

2 2 2 2

====

⇒

⇒

⇒

⇒

====













====

====

ηηηη

ππππ

ππππ

RL

Vcc

RL

Vcc

RL

V

Po

.

4

Vcc

RL

O filtro deixa passar apenas a

Electrónica II

Amplificador em classe D push pull

Electrónica II

Amplificador em classe E

Funcionamento em comutação

Circuito sintonizado para a saida

Electrónica II

Transistores de potência RF

Electrónica II

Amplificadores monolíticos

gm -K2 K=1 Vo Vd

compensação

LM741

Electrónica II

TL071

Electrónica II

Ao

ω

ω

ω

ω

1

ω

ω

ω

ω

a

Afo

Ao

ω

ω

ω

ω

1

ω

ω

ω

ω

GBW

Ao

ω

ωω

ω

1

====

Produto ganho largura de banda

1

1

)

(

ω

ωω

ω

s

Ao

s

A

++++

====

a

s

Afo

s

A

s

A

s

Af

ω

ωω

ω

ββββ

====

₊₊₊₊

++++

====

1

)

(

.

1

)

(

)

(

GBW

a

Afo

Ao

ω

ωω

ω

1

====

.

ω

ωω

ω

====

)

1

(

1

Ao

a

ω

ωω

ω

ββββ

ω

ωω

ω

====

++++

ββββ

ββββ

1

lim

.

1

++++

⇒

⇒

⇒

⇒

====

====

∞ ∞∞ ∞ → → → → Ao

Afo

Ao

Ao

Afo

Resposta de frequência

Electrónica II

Modelo incremental do amplificador

Electrónica II

Electrónica II

Multiplicador de transcondutância variável

Rc Q1 Q2 +Vcc Rc V01 V02 -Vcc Q4 Q3 R V2 V1 Vo VT Ic gm V Rc gm Vo 2 4 1 . . ==== −−−− ==== Vbe V R V R Vbe V Ic4 ==== 2−−−− ≈≈≈≈ 2 se 2>>>>>>>> 2 . 1 2 1 V V VT R Rc Vo ==== −−−−

Multiplicador de 2 quadrantes

V2

Electrónica II

Célula de Gilbert

Rc Q1 Q2 +Vcc Rc V01 V02 V2 Vo Q5 Q6 Q3 Q4 V1 -Vcc Iee















++++

====

++++

====















++++

====

++++

====















++++

====

++++

====

++++ −−−− −−−− ++++ ++++ −−−− VT V VT V VT V VT V VT V VT V

e

Iee

Ic

e

Iee

Ic

e

Ic

Ic

e

Ic

Ic

e

Ic

Ic

e

Ic

Ic

1 1 2 2 2 2

1

2

1

1

1

2

6

1

2

5

1

1

4

1

1

3

((((

))))

((((

)))) ((((

))))

[[[[

]]]]

            −−−− ==== −−−− −−−− −−−− −−−− ==== −−−− −−−− ++++ −−−− ==== VT V Tanh VT V Tanh Iee Rc Vo Ic Ic Ic Ic Rc Vo Ic Ic Ic Ic Rc Vo 2 2 2 1 . . 5 4 6 3 6 4 5 3

Se V1, V2 < 10mV

_{1. 2} 4 . 2 V V VT Iee Rc Vo ==== −−−− V2 V1 Multiplicador 4 quadrantes

Electrónica II

Aumento da gama de entrada

Q1 Q2 Iee -Vcc Rx Rx V1

((((

₄₂

₄₃

))))

1

43

42

1

2 1 0

2

1

2

1

1

Ic Ic

Ie

Ie

Rx

Vbe

Vbe

V

−−−− ≈≈≈≈ ≈≈≈≈

−−−−

++++

−−−−

====













−−−−

====

++++

====

⇒

⇒

⇒

⇒









====

++++

====

−−−−

Rx

V

Iee

Ic

Rx

V

Iee

Ic

Iee

Ic

Ic

Rx

V

Ic

Ic

2

1

2

2

2

1

2

1

2

1

1

2

1

Substituindo na Célula de Gilbert













−−−−

====

VT

V

Tanh

V

Rx

Rc

Vo

2

2

.

1

Electrónica II

Circuito que realiza Tanh

-1

Q9 Q10 Iee -Vcc Ry Ry V2 Q7 Q8 +Vcc V3















−−−−

====

++++

====

Ry

V

Iee

Ic

Ry

V

Iee

Ic

2

2

2

10

2

2

2

9

Vbe8

-Vbe7

V3

====

























====

























−−−−

++++

====

−−−−

2

2

2

.

2

2

2

2

Iee

2

2

2

Iee

VT.ln

V3

1

Iee

Ry

V

Tanh

VT

Ry

V

Ry

V

(((( ))))

==== _ ₋₋₋₋++++ _ −−−− x x x Tanh 1 1 ln 2 1 1













====

−−−−

Iee

Ry

V

Tanh

VT

.

2

.

2

V3

1

Substituindo na Célula de Gilbert

2

.

1

.

1

V

V

Iee

Ry

Rx

Rc

Vo

====

−−−−

Electrónica II

Circuito completo do multiplicador

Rc Q1 Q2 +Vcc Rc V01 V02 Vo Q5 Q6 Q3 Q4 V1 -Vcc Ix Q9 Q10 Iy -Vcc Ry Ry V2 Q7 Q8 Rx Rx

1

V2 Multiplicador 4 quadrantes

Electrónica II

Aplicações de multiplicadores

x y X x y Vo=K.X.Y x y X Vi

_Vo

====

_K

_.Vi

2 x y X Vin V2 Vo

K

Vi

Vo

Vi

Vo

K

V

====

====

====

2

.

2

x y X V2 Vo x y X Vi R C

Calculo do valor eficaz

RMS T

Vi

dt

t

Vi

T

Vo

====

1

∫∫∫∫

2

(

)

====

x y X Z V2 Vo R R X

R

Z

R

V

X

Vo

k

V

−−−−

====

====

2

.

.

2

kX

Z

Vo

====

−−−−

Electrónica II

Rc Q1 Q2 +Vcc Rc V01 V02 V2 Vo Q5 Q6 Q3 Q4 V1 -Vcc Iee

Detector de fase

φφφφ

V1

V2

A1 A2 1 1 T +IeeRc (Vo)av

Vo

_+IeeRc

-IeeRc

V1,V2 >> VT

Electrónica II

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 Q6 Q3 Q4 V1 -Vcc Iee Rx Rx

Modelador equilibrado

(((( ))))

(((( ))))

((((

))))

4 2 sin cos . ) ( ) ( ). ( ) ( Rx.Iee m V Portadora VT m V cos . ) ( cos . ) ( 1 1 1 c 1 1 1 ππππ ππππ ω ωω ω ω ωω ω ω ωω ω n n An t n An t S t S t V Rx Rc t Vo t m V t V t m V t V n c c c c c c       ==== ==== −−−− ≈≈≈≈    << << << << >> >> >> >>    ==== ====

∑

∑

∑

∑

∞∞∞∞ ====

((((

))))

[[[[

]]]]

[[[[

((((

))))

]]]]

[[[[

]]]]

∑

∑

∑

∑

∞∞∞∞ ====

−−−−

++++

++++

−−−−

====

1 1 1 1

cos

cos

2

)

(

n c c

t

n

t

n

An

m

V

Rx

Rc

t

Vo

ω

ωω

ω

ω

ωω

ω

ω

ωω

ω

ω

ωω

ω

w

portadora

sinal

Electrónica II

Exemplo de um multiplicador analogico